Amalgam

Za druge upotrebe, pogledajte Amalgam (višeznačna odrednica).

Veoma retka sorta amalgama srebra koja sadrži 13% žive. Pronađen u samo 4 lokaliteta širom sveta, 2 u Čileu i 2 u Britanskoj Kolumbiji, Kanada

Amalgam predstavlja rastvor metala u živi, koja i sama pripada metalima, kao jedini tečni predstavnik. Amalgam je legura žive nekog drugog metala, koja može biti tečna, meka pasta ili čvrsta, u zavisnosti od proporcije žive. Ove legure se formiraju putem metalnog vezivanja, pri čemu se elektrostatičkom privlačnom silom provodnih elektrona vezuju pozitivno naelektrisani metalni joni u strukturu kristalne rešetke.

U svakodnevnom govoru pojam amalgama se izjednačava sa pojmom amalgamske plombe.

Važni amalgami

Cinkov amalgam

Cinkov amalgam nalazi primenu u organskoj sintezi (npr. za Klemensenovu redukciju). To je redukcioni agens u Džonsovom reduktoru, koji se koristi u analitičkoj hemiji. Ranije su cinkane ploče suvih baterija bile spojene sa malom količinom žive da bi se sprečilo propadanje u skladištenju. To je binarni rastvor (tečno-čvrsto stanje) žive i cinka.

Kalijumski amalgam

Za alkalne metale, amalgamacija je egzotermna i mogu se identifikovati različiti hemijski oblici, kao što su KHg i KHg₂. KHg je jedinjenje zlatne boje sa tačkom topljenja od 178 °C, a KHg₂ jedinjenje srebrne boje sa tačkom topljenja od 278 °C. Ovi amalgami su veoma osetljivi na vazduh i vodu, ali se sa njima može raditi pod suvim azotom. Udaljenost Hg-Hg je oko 300 pikometara, Hg-K oko 358 pm.

Faze K₅Hg₇ i KHg₁₁ su takođe poznate; undekamerkuridi rubidijuma, stroncijuma i barijuma su poznati i izostrukturni. Natrijumski amalgam (NaHg₂) ima drugačiju strukturu, pri čemu atomi žive formiraju heksagonalne slojeve, a atomi natrijuma linearni lanac koji se uklapa u otvore u heksagonalnim slojevima, ali atom kalijuma je prevelik da bi ova struktura funkcionisala u KHg₂.

Natrijumski amalgam

Glavni članak: Natrijumski amalgam

Natrijumski amalgam se proizvodi kao nusproizvod hloralkalnog procesa i koristi se kao važan redukcioni agens u organskoj i neorganskoj hemiji. Sa vodom se razlaže na koncentrovani rastvor natrijum hidroksida, vodonik i živu, koji se zatim ponovo mogu vratiti u hloralkalni proces. Ako se umesto vode koristi alkohol bez vode, umesto alkalnog rastvora nastaje alkoksid natrijuma.

Aluminijumski amalgam

Glavni članak: Aluminijumski amalgam

Aluminijum može da formira amalgam reakcijom sa živom. Aluminijumski amalgam se može pripremiti mlevenjem aluminijumskih peleta ili žice u živi, ili dozvoljavanjem aluminijumske žice ili folije da reaguju sa rastvorom živinog hlorida. Ovaj amalgam se koristi kao reagens za redukciju jedinjenja, kao što je redukcija imina u amine. Aluminijum je krajnji donor elektrona, a živa služi da posreduje u prenosu elektrona. Sama reakcija i otpad iz nje sadrže živu, te su potrebne posebne mere predostrožnosti i metode odlaganja. Kao ekološki prihvatljivija alternativa, hidridi ili drugi redukcioni agensi se često mogu koristiti za postizanje istog sintetičkog rezultata. Još jedna ekološki prihvatljiva alternativa je legura aluminijuma i galijuma koja na sličan način čini aluminijum reaktivnijim sprečavajući ga da formira oksidni sloj.

Kalajni amalgam

Kalajni amalgam je korišćen sredinom 19. veka kao reflektujući premaz za ogledalo.

Ostali amalgami

Poznato je mnoštvo amalgama koji su od interesa uglavnom u kontekstu istraživanja.

• Amonijumski amalgam je siva, meka, sunđerasta masa koju su 1808. otkrili Hamfri Dejvi i Jens Jakob Bercelius. Lako se razlaže na sobnoj temperaturi ili u kontaktu sa vodom ili alkoholom:

  $\mathrm {2\ H_{3}N{-}Hg{-}H\ {\xrightarrow {\Delta T}}\ 2\ NH_{3}+H_{2}+2\ Hg}$

• Talijumski amalgam ima tačku smrzavanja od -58 °C, što je niže od one čiste žive (-38,8 °C), tako da je našao primenu u termometrima za niske temperature.
• Zlatni amalgam: Rafinisano zlato, kada je fino mleveno i dovedeno u kontakt sa živom gde su površine oba metala čiste, amalgamira se lako i brzo da formira legure u rasponu od AuHg₂ do Au₈Hg.]
• Olovo formira amalgam kada su strugotine pomešaju sa živom i takođe je navedeno kao prirodna legura koja se zove olovo-amalgam u Nikel-Štruncovoj klasifikaciji.

Dentalni amalgam

Glavni članak: Amalgam (stomatologija)

Amalgamska zubna plomba

Stomatologija je koristila legure žive sa metalima kao što su srebro, bakar, indijum, kalaj i cink. Amalgam je „odličan i svestran restorativni materijal“ i koristi se u stomatologiji iz više razloga. Jeftin je i relativno jednostavan za upotrebu i manipulaciju tokom postavljanja; kratko vreme ostaje mekan tako da se može spakovati da popuni bilo koju nepravilnu zapreminu, a zatim formira tvrdu smešu. Amalgam ima veći vek trajanja u poređenju sa drugim direktnim restaurativnim materijalima, kao što je kompozit. Međutim, ova razlika se smanjila kontinuiranim razvojem kompozitnih smola.

Amalgam se obično poredi sa kompozitima na bazi smole, jer su mnoge primene slične i mnoga fizička svojstva i troškovi su uporedivi.

U julu 2018, EU je zabranila amalgam za tretman zuba dece mlađe od 15 godina, trudnica i dojilja.

Upotreba u rudarstvu

Živa se koristi u rudarstvu zlata i srebra zbog pogodnosti i lakoće sa kojom se živa i plemeniti metali spajaju. U iskopavanju zlata, u kome se sitne čestice zlata ispiraju iz naslaga peska ili šljunka, živa se često koristila za odvajanje zlata od drugih teških minerala.

Nakon što je sav praktičan metal izvađen iz rude, živa je ispuštana iz dugačkog bakarnog korita, koje je formira tanak sloj žive na spoljašnjosti. Otpadna ruda se zatim prenosila niz korito, a zlato u otpadu se spajalo sa živom. Ovaj premaz bi se zatim sastrugao i rafinirao isparavanjem kako bi se uklonila živa, ostavljajući iza sebe zlato relativno visoke čistoće.

Amalgamacija žive je prvi put korišćena na rudama srebra sa razvojem patio procesa u Meksiku 1557. Postojali su i dodatni procesi amalgamacije koji su stvoreni za preradu srebrnih ruda, uključujući pan amalgamaciju i Vošovski proces.

Zlatni amalgam

Eksploatacija zlata (rudarstvo)

Zlatni amalgam se pokazao efektivnim tamo gde se zlatne čestice („brašno zlata“) ne bi moglo izdvojiti iz rude hidromehaničkim metodama. Velike količine žive korišćene su u potočnom rudarstvu, gde su naslage sastavljene uglavnom od raspadnutog granitnog mulja odvajane u dugim serijama „slapovskih kutija“, pri čemu je živa unošena na početku. Formirani amalgam je teška čvrsta masa mutnosive boje. (Upotreba žive u eksploataciji tokom 19. veka u Kaliforniji, koja je sada zabranjena, izazvala je velike probleme sa zagađenjem u rečnim i estuarskim sredinama, koji traju do danas.) Ponekad se znatni komadići amalgama nalaze u nizvodnom dnu reka i potoka od strane amatera u ronilačkoj odeći koji tragaju za zlatnim grumenjem uz pomoć motornog vodenog vakuuma/bagera koji je postavljen na plovak.

Ekstrakcija zlata (prerada rude)

Enterijer Dedvud Tera Gold drobilice. Zdrobljena ruda se pere preko bakarnih limova obloženih živom, i fine čestice zlata formiraju amalgam sa živom. Amalgam se ostruže, a zlato se zatim odvaja od amalgama zagrevanjem i isparavanjem žive, koja se zatim sakuplja kondenzatorom za ponovno nanošenje na ploče.

Tamo gde su drobilice korištene za usitnjavanje zlatonosne rude u prah, deo procesa ekstrakcije podrazumevao je korišćenje bakarnih ploča natopljenih živom, preko kojih su se ispirale izdrobljene sitnice. Periodično struganje i remerkurizacija ploče rezultirali su amalgamom za dalju obradu.

Ekstrakcija zlata (retorta)

Amalgam dobijen bilo kojim od ovih procesa se zatim zagreva u retorti za destilaciju, vraćajući živu za ponovnu upotrebu i ostavljajući za sobom zlato. Pošto je ovo oslobađalo pare žive u atmosferu, proces bi mogao izazvati štetne zdravstvene efekte i dugoročno zagađenje.

Danas je amalgamacija žive zamenjena drugim metodama za rekuperaciju zlata i srebra iz rude u razvijenim zemljama. Opasnosti od toksičnog otpada žive odigrale su glavnu ulogu u postepenom ukidanju procesa amalgamacije. Međutim, amalgamaciju žive još uvek redovno koriste kopači zlata malih razmera (često ilegalno), posebno u zemljama u razvoju.

Amalgamski test

Amalgamski test

Soli žive su, u poređenju sa metalnom živom i amalgamima, veoma toksične zbog svoje rastvorljivosti u vodi. Prisustvo ovih soli u vodi može se otkriti testom koji koristi spremnost živinih jona da se formira amalgam sa bakrom. Rastvor soli azotne kiseline koji se istražuje nanosi se na komad bakarne folije i svi prisutni joni žive ostavljaju mrlje srebrno obojenog amalgama. Joni srebra ostavljaju slične mrlje, ali se lako ispiraju, što ovo čini sredstvom za razlikovanje srebra od žive.

Redoks reakcija u kojoj živa oksidira bakar je:

Hg²⁺ + Cu → Hg + Cu²⁺.

Toksičnost

Dentalni amalgam je proučavan i generalno se smatra da je bezbedan za ljude, iako je validnost nekih studija i njihovih zaključaka dovedena u pitanje. U julu 2018, EU je zabranila stomatološki amalgam za decu mlađu od 15 godina, trudnice i dojilje.

Literatura

• Rodman W. Paul (1963). Mining frontiers of the Far West, 1848-1880. str. 66—67. ISBN 978-0-8263-0315-8. 
• Prandtl, W.: Humphry Davy, Jöns Jacob Berzelius, zwei führende Chemiker aus der ersten Hälfte des 19. Jahrhunderts. Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft, Stuttgart, 1948
• Hofmann, H., Jander, G.: Qualitative Analyse, Walter de Gruyter. . 1972. ISBN 978-3-11-003653-4. 
• Ferracane, Jack L. (2001). Materials in Dentistry: Principles and Applications - Jack L. Ferracane - Google Boeken. ISBN 9780781727334. Pristupljeno 2012-09-19. 
• Ferracane, Jack L. (2001). Materials in Dentistry: Principles and Applications. Lippincott Williams & Wilkins. str. 3. ISBN 978-0-7817-2733-4. 
• Bharti R, Wadhwani KK, Tikku AP, Chandra A (2010). „Dental amalgam: An update”. Journal of Conservative Dentistry. 13 (4): 204—208. PMC 3010024 . PMID 21217947. doi:10.4103/0972-0707.73380. 
• Bjørklund, G (1989). „The history of dental amalgam (in Norwegian)”. Tidsskr Nor Laegeforen. 109 (34–36): 3582—3585. PMID 2694433. 
• Czarnetzki, A.; Ehrhardt, S. (1990). „Re-dating the Chinese amalgam-filling of teeth in Europe”. International Journal of Anthropology. 5 (4): 325—332. 
• Westcott, A. (1844). „Report to the Onondonga Medical Society on metal paste (amalgam)”. American Journal of Dental Science IV. 1st Ser: 175—201. 
• Molin, C (februar 1992). „Amalgam—fact and fiction”. Scandinavian Journal of Dental Research. 100 (1): 66—73. PMID 1557606. doi:10.1111/j.1600-0722.1992.tb01811.x. CS1 održavanje: Format datuma (veza)
• Sakaguchi, R.L.; Powers, J.M. (11. 4. 2018). Craig's Restorative Dental Materials. Mosby. ISBN 9780323478212. CS1 održavanje: Format datuma (veza)
• Davies, R. Andrew; Ardalan, Shaghayegh; Mu, Wei-Hua; Tian, Kun; Farsaikiya, Fariborz; Darvell, Brian W.; Chass, Gregory A. (2010-01-27). „Geometric, electronic and elastic properties of dental silver amalgam γ-(Ag3Sn), γ1-(Ag2Hg3), γ2-(Sn8Hg) phases, comparison of experiment and theory”. Intermetallics. 18 (5): 756—760. ISSN 0966-9795. doi:10.1016/j.intermet.2009.12.004. 

Spoljašnje veze

• Poliakoff, Martyn (2009). „Amalgams”. The Periodic Table of Videos. University of Nottingham. 
•  „Amalgam”. The American Cyclopædia. 1879. 
• „Mercury Regulation”. Environment. Brussels: European Commission. 2020-09-23. 
• „Dental Amalgam Fillings”. Silver Spring, MD: U.S. Food and Drug Administration (FDA). 2020-09-29.