アマルガム（化学）

アマルガムは水銀と他の金属との合金です。水銀の割合に応じて、液体、柔らかいペースト、または固体になります。これらの合金は金属結合によって形成され、^[1]伝導電子の静電引力により、正に帯電した金属イオンがすべて結晶格子構造に結合します。^[2]ほとんどすべての金属が水銀とアマルガムを形成できますが、注目すべき例外は鉄、白金、タングステン、タンタルです。銀-水銀アマルガムは歯科で重要であり、金-水銀アマルガムは鉱石から金を抽出する際に使用されます。歯科では、銀、銅、インジウム、スズ、亜鉛などの金属と水銀の合金が使用されています。

亜鉛アマルガムは有機合成（例えばクレメンゼン還元）に使用されます。^{[3]分析化学で使用される}ジョーンズ還元器 の還元剤です。以前は、乾電池の亜鉛板は、保管中の劣化を防ぐために少量の水銀でアマルガム化されていました。これは水銀と亜鉛の2成分溶液（液体-固体）です。

アルカリ金属の場合、アマルガム化は発熱反応であり、KHgやKHg ₂などの異なる化学形態を識別できます。^[4] KHgは金色の化合物で融点は178℃、KHg _2は銀色の化合物で融点は278℃です。これらのアマルガムは空気と水に非常に敏感ですが、乾燥窒素下で作業することができます。Hg-Hg距離は約300 ピコメートル、Hg-K距離は約358ピコメートルです。^[4]

K ₅ Hg ₇および KHg ₁₁相も知られています。ルビジウム、ストロンチウム、バリウムの12 水銀化物も知られており、同構造です。ナトリウムアマルガム (NaHg ₂ )は異なる構造で、水銀原子が六角形の層を形成し、ナトリウム原子が六角形の層の穴に収まる直線鎖を形成しますが、カリウム原子は大きすぎてこの構造は KHg ₂では機能しません。

ナトリウムアマルガムは、塩素アルカリ処理の副産物として生成され、有機化学および無機化学における重要な還元剤として使用されます。水と反応すると、濃縮水酸化ナトリウム溶液、水素、水銀に分解され、再び塩素アルカリ処理に戻ります。水の代わりに完全に水分を含まないアルコールを使用すると、アルカリ溶液の代わりにナトリウムの アルコキシドが生成されます。

アルミニウムは水銀との反応でアマルガムを形成することができる。アルミニウムアマルガムは、アルミニウムペレットまたはワイヤを水銀で粉砕するか、アルミニウムワイヤまたはホイルを塩化水銀溶液と反応させることによって製造することができる。このアマルガムは、イミンをアミンに還元するなど、化合物を還元するための試薬として使用される。アルミニウムは究極の電子供与体であり、水銀は電子移動を媒介する役割を果たす。^[5] 反応自体とそこからの廃棄物には水銀が含まれるため、特別な安全対策と廃棄方法が必要である。より環境に優しい代替手段として、水素化物または他の還元剤を使用して同じ合成結果を達成することがよくある。別の環境に優しい代替手段は、アルミニウムとガリウムの合金であり、これも同様にアルミニウムの酸化物層の形成を防ぐことでアルミニウムの反応性を高める。

スズアマルガムは19世紀半ばに反射鏡コーティングとして使用されました。^[6]

主に研究の分野で興味深いさまざまなアマルガムが知られています。

• アンモニウムアマルガムは、灰色で柔らかいスポンジ状の塊で、1808 年にハンフリー・デービーとイェンス・ヤコブ・ベルセリウスによって発見されました。室温で、または水やアルコールと接触すると容易に分解します。

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

• タリウムアマルガムの凝固点は -58 °C で、純粋な水銀の凝固点 (-38.8 °C) よりも低いため、低温温度計に使用されています。
• 金アマルガム：精製された金を細かく粉砕し、両方の金属の表面がきれいな水銀と接触させると、AuHg ₂からAu ₈ Hgの範囲の合金を容易かつ迅速に形成します。^[7]
• 鉛は、歯垢が水銀と混合されるとアマルガムを形成します^{[要出典] 。また、}ニッケル・ストランツ分類では鉛アマルガムと呼ばれる天然合金としても記載されています。^[8]

歯科では、銀、銅、インジウム、スズ、亜鉛などの金属と水銀の合金が使われてきました。アマルガムは「優れた多用途の修復材料」^[9]であり、さまざまな理由で歯科で使用されています。アマルガムは安価で、使用や設置時の操作が比較的容易です。また、短時間は柔らかいままなので、不規則な体積を埋めるために詰めることができ、その後、硬い化合物を形成します。アマルガムは、複合材料などの他の直接修復材料と比較して、より長い寿命を持っています。しかし、複合樹脂の継続的な開発により、この差は小さくなってきています。

アマルガムは、多くの用途が類似しており、多くの物理的特性とコストが同程度であるため、通常、樹脂ベースの複合材と比較されます。

歯科用アマルガムは研究されており、一般的には人間にとって安全であると考えられていますが、^{[10] [11]}いくつかの研究とその結論の妥当性は疑問視されています。^[12]

2018年7月、EUはアマルガムの水銀による持続的な汚染と環境毒性を考慮し、15歳未満の子供と妊娠中または授乳中の女性の歯科治療にアマルガムを使用することを禁止した。^[13]

水銀は、貴金属と混合しやすいという利便性から、金や銀の採掘に使用されてきました。砂金採掘では、砂や砂利の堆積層から金の微細な粒を洗い出しますが、金を他の重鉱物から分離するために水銀がよく使用されていました。

鉱石から実用的な金属がすべて取り出された後、水銀は長い銅の溝に流され、外側に薄い水銀のコーティングが形成されます。次に、廃棄鉱石が溝に流され、廃棄物内の金が水銀と融合します。次に、このコーティングを削り取り、蒸発によって精製して水銀を取り除き、ある程度純度の高い金を残します。

水銀アマルガム法は、1557年にメキシコでパティオ法が開発された際に初めて銀鉱石に使用されました。また、パンアマルガム法やワショー法など、銀鉱石を処理するためのアマルガム法も開発されました。

金アマルガムは、水力機械法では鉱石から金の微粉（「粉金」）を抽出できない場合に効果的であることが証明されています。砂金採掘では大量の水銀が使用されました。砂金採掘では、主に風化した花崗岩のスラリーで構成された鉱床が長い「リフルボックス」で分離され、水銀が流入口に投入されました。形成されたアマルガムは、鈍い灰色の重い固体の塊です。（現在では禁止されている、19 世紀のカリフォルニアの砂金採掘での水銀の使用は、河川や河口の環境で広範囲にわたる汚染問題を引き起こしており、現在も続いています。）時には、エンジン駆動の水吸引機/浚渫機をフロートに取り付けて金塊を探しているアマチュアのウェットスーツを着た鉱夫が、下流の川や小川の底でかなりの量のアマルガムの塊を見つけることがあります。

金を含む鉱石を粉砕するためにスタンプミルが使用されていた場合、抽出プロセスの一部に水銀で湿らせた銅板が使用され、粉砕された鉱石はその上で洗浄されました。定期的に板を削り取り、再度水銀処理することで、さらに処理するためのアマルガムができました。

いずれかの方法で得られたアマルガムは、蒸留レトルトで加熱され、水銀が回収されて再利用され、金だけが残ります。この過程で水銀蒸気が大気中に放出されるため、このプロセスは健康への悪影響や長期的な汚染を引き起こす可能性があります。

現在、先進国では鉱石から金や銀を回収する方法として、水銀アマルガム法に代わる別の方法が採用されています。水銀毒性廃棄物の危険性が、水銀アマルガム法の段階的廃止の大きな要因となっています。しかし、特に発展途上国では、小規模な金の砂金採掘者によって水銀アマルガム法が今でも定期的に使用されています (多くの場合、違法です)。

水銀塩は、金属水銀やアマルガムに比べると、水への溶解度が高いため、非常に有毒です。水中のこれらの塩の存在は、水銀イオンが銅とアマルガムを形成する性質を利用したプローブで検出できます。調査対象の塩の硝酸溶液を銅箔に塗布すると、存在する水銀イオンは銀色のアマルガムの斑点を残します。銀イオンも同様の斑点を残しますが、簡単に洗い流されるため、これは銀と水銀を区別する手段となります。

水銀が銅を酸化する 酸化還元反応は次のとおりです。

Hg ²⁺ + Cu → Hg + Cu ²⁺。

• セシウム § 物理的性質
• パン合併
• パティオプロセス

• Prandtl, W.: Humphry Davy、Jöns Jacob Berzelius、19 歳の化学者。ウィッセンシャフトリヒェ・フェルラーグゼルシャフト、シュトゥットガルト、1948 年
• Hofmann, H.、Jander, G.:質的分析、1972 年、Walter de Gruyter、ISBN 3-11-003653-3 

• ウィキメディア・コモンズのアマルガム関連メディア
• ウィクショナリーのアマルガムの辞書定義
• ポリアコフ、マーティン(2009)。「アマルガム」。ビデオの周期表。ノッティンガム大学。
• 「アマルガム」 。アメリカ百科事典。 1879年。