علوم تجربی استان همدان

ویژگی‌ها

فیزیکی

سکهٔ یک پوندی (با چگالی ۷٫۶ g/cm^۳) به دلیل نیروهای کشش سطحی و شناوری بر روی جیوه شناور می‌ماند.

جیوه فلزی سنگین و سفید-نقره‌ای است. نسبت به دیگر فلزها رسانایی گرمایی پایینی دارد اما رسانای خوب جریان برق است.^[۴] به عنوان یک فلز بلوک دی دارای نقطهٔ ذوب بسیار پایینی است. توضیح این ویژگی به دانش مکانیک کوانتوم نیازمند است. اما کوتاه شده می توان چنین توضیح داد: جایگیری الکترون‌ها به دور هستهٔ جیوه از ترتیب ۱s, ۲s, ۲p, ۳s, ۳p, ۳d, ۴s, ۴p, ۴d, ۴f, ۵s, ۵p, ۵d, ۶s پیروی می‌کند. چنین جایگیری الکترون‌ها به سختی آمادهٔ ازدست دادن الکترون می‌شود برای همین از این نظر جیوه مانند گازهای نجیب رفتار می‌کند، پس پیوندهای درونی ضعیف است و نقطهٔ ذوب پایینی دارد (به آسانی ذوب می‌شود) پایداری تراز ۶s به دلیل وجود تراز پُرشدهٔ ۴f است. نبود تراز پایین تر f در عنصرهایی مانند کادمیم و روی دلیل داشتن نقطهٔ ذوب بالاتر این عنصرها است. یادآوری می‌شود که هر دوی این عنصرها به آسانی ذوب می‌شوند و افزون بر این به گونهٔ نامعمولی نقطهٔ جوش پایینی دارند. فلزهایی مانند طلا نسبت به جیوه اتم‌هایی با یک الکترون کمتر در 6s دارند. چنین الکترون‌هایی آسان تر جدا می‌شوند و میان اتم‌های طلا به اشتراک گذاشته می‌شوند و پیوندهای فلزی برقرار می‌کنند.^[۲][۵]

شیمیایی

جیوه با بیشتر اسیدها واکنش نمی‌دهد، مانند اسید سولفوریک رقیق. هرچند که اسیدهای اکسیدکننده مانند اسید سولفوریک غلیظ و اسید نیتریک یاتیزاب سلطانی جیوه را حل می‌کند سولفات، نیترات و کلرید جیوه(II) را برجای می‌گذارد. مانند نقره با سولفید هیدروژن هوا واکنش می‌دهد. جیوه حتی با تکه‌های کوچک جامد گوگردی هم واکنش می‌دهد. این مواد در کیت‌های نشت جیوه برای جذب بخارهای جیوه به کار می‌رود.^[۶]

ملغمه

به هر آلیاژی از جیوه، ملغمه گفته می‌شود.جیوه می‌تواند با طلا، روی و بسیاری از فلزهای دیگر ملغمه بسازد. آهن یک استثنا است برای همین به صورت سنتی برای تجارت جیوه از ظرف‌های آهنی بهره برده می‌شد

هنگامی که جیوه و آلومینیم خالص در تماس با هم قرار گیرند به آسانی با هم ترکیب می‌شوند و ملغمهٔ آلومینیم-جیوه را می‌سازند. اکسید آلومینیم که پوشش محافظ آلومینیم در برابر اکسیدشدگی است در برابر این ملغمه به آسانی از میان می‌رود برای همین حتی اندازه‌های اندک جیوه هم برای آلومینیم بسیار خورنده‌است. به این دلیل در بیشتر شرایط اجازهٔ ورود جیوه به درون هواپیما داده نمی‌شود.^[۷]

ایزوتوپ‎

جیوه هفت ایزوتوپ دارد که فراوان ترین آن‌ها ^۲۰۲Hg است (۲۹٫۸۶٪). ^۱۹۴Hg با نیمه‌عمر ۴۴۴ سال و پس از آن ^۲۰۳Hg با نیمه‌عمر ۴۶٫۶۱۲ روز دارای درازترین نیمه‌عمر در میان ایزوتوپ‌های پرتوزای جیوه‌اند. غیر از این دو، بیشتر ایزوتوپ‌ها دارای نیمه‌عمری کمتر از یک روز اند. ^۱۹۹Hg و ^۲۰۱Hg به ترتیب با اسپین‌های ¹⁄_۲ و ^۳⁄_۲ ایزوتوپ‌هایی اند که بیشترین پژوهش تشدید مغناطیسی هسته-هستهٔ فعال بر روی آن‌ها صورت گرفته‌است.^[۴]

پیدایش

جیوه عنصری به شدت کمیاب در پوستهٔ زمین است. فراوانی آن در پوسته برپایهٔ جرم ۰٫۰۸ بخش در میلیون (ppm) است. جیوه هم به صورت یک فلز (کمیاب) و هم در کنار عنصرهای دیگر در کانی‌هایی مانند شنگرف، کوردرویت، لیوینگ ستونیت و... پیدا شده‌است.

 HgS یا شنگرف معمول ترین سنگ معدن جیوه‌است. سنگ معدن‌های جیوه بیشتر در کمربندهایی که سنگ‌هایی با چگالی بالا با نیروی بزرگی به بیرون پوسته هُل داده شده‌اند پیدا می‌شود بویژه در فصل‌های داغ یا ناحیه‌های آتشفشانی.

شنگرف، سنگ معدن جیوه، معدن سوکریتس، شهرستان سونومای کالیفرنیا. در جاهایی که رسوب‌های جیوه به صورت اکسیدی اند، از شنگرف با عنوان سنگ مادر جیوه یاد می‌شود.

با حرارت دادن شنگرف در برابر جریان هوا و سپس متراکم کردن بخار آن به جیوه می‌رسیم. این واکنش به ترتیب زیر است:

HgS + O2_۲ → Hg + SO

به دلیل سمی بودن بالای جیوه، هم در فرایند معدن کاری و هم در جداسازی، آسیب‌های فراوانی از این ماده در گذشته تا کنون به جای مانده‌استاتحادیهٔ اروپا در سال ۲۰۱۲ به دلیل نیازش به لامپ‌های مهتابی چین را به بازگشایی معدن‌های مرگبارش تشویق می‌کرد تا جیوهٔ مورد نیاز آن‌ها فراهم شود. با این روند محیط زیست در برابر خطرهای جدی قرار می‌گرفت بویژه در منطقه‌های جنوبی فوشان و گوانگ‌ژو، و در استان گوئیژو در جنوب غرب.

معدن‌های جیوه که پس از بهره برداری رها شده‌اند دارای توده‌های بزرگ و خطرناک شنگرف حرارت داده شده‌اند. بررسی‌ها نشان داده که آبی که از این منظقه‌ها می‌گذرد بسیار برای طبیعت آسیب رسان است. برای همین تلاش می‌شود تا از این منطقه‌ها به گونهٔ ویژه‌ای دوباره بهره برداری شود.

ترکیب‌های شیمیایی

جیوه دارای دو ظرفیت ترکیبی مهم است، جیوه (I) و (II). البته جیوه‌های با ظرفیت بالاتر هم شناسایی شده‌است اما چندان مهم نیستند. برای نمونه فلوئورید جیوه (IV) ترکیبی است که در شرایط بسیار ویژه بدست می‌آید.

تاثیر جیوه بر سلامتی

خطرات استفاده از جیوه توسط مصریان باستان که از بردگان جهت کار در معادن جیوه استفاده می‌کردند، کشف شده بود. احتمالا به خاطر سمّی بودن ملغمهٔ جیوه در استخراج طلا، بردگانی که در معادن شنگرف (HgS) رومی‌ها کار می‌کردند، بعد از ۶ ماه می‌مردند. از اوایل سدهٔ هجدهم میلادی توجه دانشمندان به احتمال روبرویی شغلی و تماس افراد عادی با جیوه جلب شد. انواع ترکیبات جیوه، سمیّت متفاوتی دارند، ترکیباتی مانند فنیل مرکور و الکوکسی الکیل، کمترین میزان آسیب، و ترکیبات الکیل جیوه بیش ترین آسیب را می رسانند.

جیوه از راه تنفس، گوارش و نیز از طریق پوست قابل جذب می‌باشد، بخار جیوه به دستگاه اعصاب مرکزی تمایل دارد، اما هدف اصلی Hg^+۲ کلیه‌ها و کبد است. تا کنون مدارک محدودی در ارتباط با سرطانزا بودن جیوه ارائه شده‌است.

مطالعات جهانی نشان می‌دهند که در نتیجهٔ تماس مستقیم یا استنشاق بخارات جیوه، اختلالات مختلفی به وجود می‌آید که برخی از آن‌ها عبارتند از: اختلال دستگاه خود-ایمنی، اختلال در عملکرد کلیه، ناباروری، تاثیرات منفی روی جنین، مشکلات رفتاری– عصبی، ناکارآمدی قلبی، آلزایمر، تاثیرات مخرب بر دستگاه عصبی مرکزی و محیطی، تاثیرات چشمی، مشکلات دهانی، نارسایی حاد تنفسی، درماتیت، دمانس، تهوع، استفراغ، اسهال، درد شکم، همانوری، کونژکتیویت، برونشیت، پنومونی، ورم ریه، تب بخار فلزی و اختلالات نوروسایکوتیک، اثر بر روی غده تیروئید، تولید مثل و سمیت ژنی.

پس از بخار جیوه، متیل جیوه خطرناک ترین شکل جیوه‌است. استفاده از متیل جیوه به عنوان قارچ‌کش برای محافظت دانه‌ها سبب کاهش قابل ملاحظه پرندگانی شد که از این دانه‌ها مصرف کرده بودند و همچنین صدها مرگ در عراق و آمریکا از مصرف نانی که دانه‌های گندم آن با متیل جیوه در تماس بوده گزارش شده‌است. ورود سمی ترین شکل جیوه یعنی متیل جیوه به بدن انسان، بیماری میناماتا ایجاد می‌کند. این بیماری نخستین بار در دههٔ ۱۹۵۰ در خلیج میناماتای ژاپن مشاهده شد. بروز این بیماری در انسان با عوارض گوناگون عصبی از جمله اختلال در حواس پنج گانه، بروز آلزایمر در سنین پیری و در موارد حاد با مرگ بیمار، همراه‌است. متیل جیوه نسبت به نمک‌های Hg^+۲ سمّ قوی تری است، زیرا علاوه بر انحلال‌پذیری در بافت چربی، قابلیت تجمع و بزرگ‌نمایی زیستی دارد. همچنین می‌تواند از سد خونی- مغزی و جفت جنین عبور کند.

فرایند متیل‌دار شدن جیوه در ته‌نشست‌های گل‌آلود رودخانه‌ها و به ویژه در شرایط ناهوازی توسط متیل کوبالامین صورت می‌گیرد. بیشتر جیوهٔ موجود در بدن انسان به صورت متیل جیوه بوده و اغلب از طریق خوردن ماهی وارد بدن انسان می‌شود. متیل جیوه از راه دستگاه گوارش به ویژه در دستگاه عصبی مرکزی و کلیه‌ها توزیع شده و به صورت اختلالات عصبی تأخیری تظاهر می‌کند. برخی از این اختلالات عبارتند از: آتاکسی، پاراستزی، لرزش، کاهش بینایی، شنوایی، بویایی و چشایی، از دست دادن حافظه، دمانس پیش رونده، نکروز کانونی، تخریب سلول‌های گلیال، اختلالات حرکتی و مرگ.

دستگاه عصبی احتمالاً حساس¬ترین ارگان در برابر تماس با بخارات جیوه‌است. طیف وسیعی از اختلالات تنفسی، روانی، قلبی عروقی، معده‌ای روده‌ای، تولید مثلی، کبدی، کلیوی، خونی، پوستی، اسکلتی- عضلانی ایمونولوژیکی، حسی و ادراکی و ژنوتوکسیک از اثرات جیوه می‌تواند باشد.

نشانه‌های تماس با جیوه

نشانه‌های اولیه

• تاری دید
• تحریک پذیری
• سوزش، خارش پوست
• التهاب لثه‌ها
• زخمی شدن دهان
• راه افتادن آب دهان

نشانه‌های بعدی

• بی حسی و سوزش
• لرزش یا ترمور
• فقدان هماهنگی
• اُفت بینایی و شنوایی
• تنگی نفس

افراد در معرض خطر

• کودکان و به ویژه در دوران جنینی
• جمعیت‌هایی که مرتب ماهی و غذاهای دریایی مصرف می‌کنند.
• دندانپزشکان
• کارگران کارخانه‌هایی که در محل کار با جیوه روبرویند.