الجدول الدوري

زئبق (Hg)

Howard Birdsong جُمع من مصادر أولية: IUPAC وNIST وPubChem

الزئبق هو العنصر رقم 80، رمزه Hg، توزيعه الإلكتروني [Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s²، وكتلته الذرية المعيارية 200.592 وحدة. ينصهر عند −38.83 °م، وهي أدنى نقطة انصهار بين الفلزات جميعًا، وهو الوحيد السائل في الظروف العادية.

لماذا هو سائل؟

كل الفلزات توصل الكهرباء لأن إلكترونات تكافؤها تتوزع مكوّنةً بحرًا مشتركًا. وذلك البحر هو أيضًا ما يمسك الذرات، ولهذا كانت للفلزات نقاط انصهار عالية.

وتوزيع الزئبق [Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s². فالغلاف 5d ممتلئ ولا يبقى إلا إلكترونا 6s. وكان يُتوقع فلز عادي.

وما يحدث يقتضي النسبية. فبـ80 بروتونًا تتحرك إلكترونات 1s بجزء معتبر من سرعة الضوء. فترتفع كتلتها الفعالة ويتقلص مدارها، وينتشر ذلك التقلص إلى مدارات s كلها بحكم التعامد.

فيصير المدار 6s في الزئبق متقلصًا ومستقرًّا على نحو غير طبيعي. ويُمسَك إلكتروناه بقوة تجعلهما لا يتوزعان إلا بالكاد: فيسلك الزئبق سلوكًا يكاد يكون سلوك ذي غلاف كامل كغاز نبيل.

ومع رابطة فلزية بهذا الضعف يكفي الاضطراب الحراري لإبقاء الذرات متباعدة. فينصهر الزئبق عند −38.83 °م، بينما ينصهر الكادميوم، وهو فوقه مباشرة في الجدول وبلا آثار نسبية ملحوظة، عند 321 °م.

⚠️ وهو الأثر النسبي الثاني المرئي بالعين المجردة، إلى جانب لون الذهب. وكلاهما يقع في عنصرين متجاورين وللسبب نفسه.

لماذا قاس الحرارة ثلاثة قرون؟

لأنه يجمع شروطًا يصعب أن تجتمع.

فهو سائل في مجال واسع، من −39 إلى 357 °م. ويتمدد تمددًا خطيًّا لافتًا مع الحرارة، وهو ما يتيح تدريج المقياس بأقسام متساوية. ولا يبلّل الزجاج، فلا يترك العمود أثرًا عند هبوطه. وهو معتم، فيُرى بلا صبغة.

وصنع فهرنهايت أول مقياس حرارة زئبقي عام 1714. وكان توريتشيلي قد استعمل الفلز عام 1643 للبارومتر، مستغلًّا كثافته: فعمود ماء كان سيحتاج إلى عشرة أمتار، بينما يتزن الزئبق عند 760 ملليمترًا. ومن هنا قيس الضغط بملليمترات الزئبق، وهي وحدة لا تزال حية في الطب.

وظلّت مقاييس ضغط الدم الزئبقية معيار قياس ضغط الدم حتى وقت قريب، ولا تزال وحدة مم زئبق باقية وإن صار الجهاز إلكترونيًّا.

كيف يسمّم؟

يتوقف ذلك كليًّا على الصورة الكيميائية، وذلك التمييز هو مفتاح فهم الخطر الحقيقي.

فـالزئبق الفلزي السائل لا يكاد يُمتص هضميًّا: فإن ابتُلع عبر الأنبوب الهضمي وطُرح كله تقريبًا. والخطر هو البخار، الذي يُمتص جيدًا جدًّا رئويًّا ويبلغ الدماغ. فانسكاب في غرفة مغلقة سيئة التهوية خطر، ولهذا تُجمع مقاييس الحرارة المكسورة بحذر ولا تُجمع أبدًا بمكنسة كهربائية، إذ ستنشر البخار.

والمركّبات اللاعضوية، ككلوريد الزئبقيك، سموم كلوية حادّة.

وميثيل الزئبق هو المشكلة البيئية. فهو ذائب في الدهون، ويعبر الأغشية الحيوية بما فيها المشيمي، ويتراكم في الجهاز العصبي. وتكوّنه حيوي: فبكتيريا لاهوائية في الرواسب تحوّل الزئبق اللاعضوي المصرَّف إلى ميثيل زئبق.

ومن هناك يتضخم حيويًّا. فكل مستوى في السلسلة الغذائية يركّز ما في فرائسه، فتراكم المفترسات الكبيرة الطويلة العمر — أبو سيف والتونة الحمراء والقرش — تراكيز تفوق تراكيز الماء بآلاف المرات. وعلى هذا تقوم التوصيات بتقييد تناولها في الحمل.

⚠️ والعبارة الإنجليزية mad as a hatter آتية من تسمم حقيقي أصاب صانعي القبعات، الذين كانوا يستعملون نترات الزئبق في معالجة اللبّاد فتصيبهم رعشات واضطرابات في السلوك.

ما ميناماتا؟

في خليج ميناماتا، جنوب اليابان، كانت شركة تشيسو تصرّف منذ الثلاثينيات مخلفات عملية تستعمل الزئبق حفّازًا.

وحُدّدت أولى الحالات البشرية رسميًّا عام 1956: أشخاص بفقدان للتناسق واضطرابات في الكلام والبصر والسمع. وقبل ذلك كانت قد لوحظت قطط تتشنج وترمي بنفسها في البحر.

وثبت السبب عام 1959: ميثيل الزئبق في السمك، وهو أساس غذاء الأهالي. وكانت الشركة تعرف دراساتها الداخلية واستمرت في التصريف حتى 1968.

واعتُرف بأكثر من ألفَي ضحية رسميًّا، والتقديرات الفعلية أعلى بكثير. ووُلد أطفال بأضرار عصبية بالغة لم تظهر على أمهاتهم أعراض، وهو ما أثبت أن ميثيل الزئبق يعبر المشيمة وأن الجنين أشد عرضة من البالغ.

واتفاقية ميناماتا، المعتمدة عام 2013 والنافذة منذ 2017، تنظّم تجارة الزئبق واستعماله دوليًّا. وتحمل ذلك الاسم عن قصد.

أين لا يزال يُستعمل؟

في مواضع أقلّ فأقلّ، وأكبر استعمال متبقٍّ هو أسوؤها أيضًا.

فـالتعدين الحرفي للذهب يستهلك حصة كبيرة جدًّا من زئبق العالم. إذ يخلط المعدّنون الزئبق بالخام، ويكوّنون ملغمًا مع الذهب، ثم يسخّنونه في الهواء الطلق لتبخير الزئبق. وهو رخيص وناجع ويطلق البخار مباشرةً فوق المعدّن نفسه وفوق محيطه. وهو أكبر مصدر بشري لانبعاثات الزئبق في الكوكب.

⚠️ وتُعدّ عدة بلدان في إفريقيا وأمريكا الجنوبية وجنوب شرق آسيا من أشدّ المتضررين، وقد وُثّق تلوث الزئبق حول مواقع التعدين الحرفي فيها مرارًا.

وفي صناعة الكلور-صودا استُبدلت خلايا الزئبق كلها تقريبًا بخلايا الغشاء.

ومصابيح الفلورسنت تحوي بضعة ملليغرامات، وهي لازمة لأن التفريغ في بخار الزئبق يبعث فوق البنفسجي الذي يحوّله فوسفور الأنبوب إلى ضوء مرئي. وقد أزاحتها مصابيح LED.

وفي ملغم الأسنان يتراجع استعماله، مستبدَلًا بمركّبات راتنجية.

ومقاييس الحرارة وضغط الدم السريرية محظورة أو في انسحاب في معظم البلدان، وحلّت محلها مجسّات إلكترونية.

ويُستخرج الزئبق من السنجفر، وهو كبريتيد زئبق أحمر شديد استُعمل صبغًا — الزنجفر — آلاف السنين. وقد كان منجم ألمادن في إسبانيا قرونًا أكبر منجم في العالم وتوقف نشاطه عام 2002.

حقائق أساسية

Z
80
Atomic weight
200.59 u
Category
فلز انتقالي
State at 298 K
Liquid
Occurrence
primordial
Discovered
—
CAS
7439-97-6

الخصائص المقيسة

PropertyValueSource
Electronegativity 2 National Center for Biotechnology Information (NIH)
Melting point 234.32 K National Center for Biotechnology Information (NIH)
Boiling point 629.88 K National Center for Biotechnology Information (NIH)
Density stp 13.534 g/cm³ National Center for Biotechnology Information (NIH)
Atomic radius empirical 209 pm National Center for Biotechnology Information (NIH)
Ionization energy 1st 1,007.1 kJ/mol National Center for Biotechnology Information (NIH)

التوزيع الإلكتروني

2 8 18 32 18 2 Hg
Noble gas notation
[Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s²
Full notation
1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 4f¹⁴ 5s² 5p⁶ 5d¹⁰ 6s²
Electrons per shell
2, 8, 18, 32, 18, 2

النظائر

أسئلة شائعة

لماذا الزئبق سائل والفلزات الأخرى ليست كذلك؟

بسبب آثار نسبية. فبـ80 بروتونًا تتحرك إلكترونات الزئبق الداخلية بسرعات نسبية ويتقلص المدار 6s ويستقر. فيُمسَك ذانك الإلكترونان بقوة تجعلهما لا يشاركان في الرابطة الفلزية إلا بالكاد. فتتجاذب ذرات الزئبق فيما بينها أضعف بكثير من أي فلز آخر، ويكفي الاضطراب الحراري العادي لإبقائها متباعدة.

لماذا زئبق مقياس حرارة مكسور أقلّ خطرًا من السمك؟

لأن الصورة الكيميائية أهم من الكمية. فالزئبق الفلزي المبتلع يُمتص قليلًا جدًّا ويُطرح؛ وخطر الانسكاب هو استنشاق بخاره في حيّز مغلق. أما ميثيل الزئبق في السمك فأمر آخر: فهو ذائب في الدهون، ويعبر الحاجز المعوي والمشيمي، ويتراكم في الجهاز العصبي، ويتضخم حيويًّا على طول السلسلة الغذائية.

ما داء ميناماتا؟

تسمم جماعي في اليابان كُشف عام 1956. كان مصنع كيميائي يصرّف زئبقًا في خليج ميناماتا؛ فتحوّله بكتيريا الرواسب إلى ميثيل زئبق يتركّز في السمك الذي يعيش عليه السكان المحليون. فأصيب آلاف بأضرار عصبية بالغة ووُلد أطفال متأثرون بتعرّض قبل الولادة. ومنه اسم الاتفاقية الدولية لعام 2013 التي تنظّم الزئبق.

لماذا كانت حشوة الأسنان تحوي زئبقًا؟

ملغم الأسنان سبيكة من زئبق مع فضة وقصدير ونحاس. فالزئبق السائل يذيب الفلزات الأخرى مسحوقةً مكوّنًا عجينة قابلة للتشكيل تتصلّب في دقائق. وهو متين ورخيص ومتسامح مع الرطوبة، وهي شروط يصعب مضاهاتها. ويبقى الزئبق مرتبطًا في السبيكة وإطلاقه ضئيل، لكن استعماله يتراجع تدريجيًّا لأسباب بيئية.

المصادر