Kvikksølv er et kjemisk grunnstoff med symbol Hg og atomnummer 80. Grunnstoffets symbol er en forkortelse av hydrargyrum, etter hydr, vann, og argyros, sølv. Kvikksølv er eneste metall som er flytende ved standard trykk og temperatur; det eneste av de andre grunnstoffene som er flytende under disse betingelsene, er brom.Green, J. and Damji, S. Chemistry, Melton: IBID Press, 3rd ed. 2007 Med et frysepunkt på -38,83 °C og et kokepunkt på 356,73 °C, er kvikksølv et av metallene med minst differanse mellom frysepunkt og kokepunkt, og har således et av de minste spekter for temperaturforskjeller i flytende tilstand av alle metaller. Som et sølvfarget metall med høy massetetthet, og tilhørende i periodesystemets d-blokk, er kvikksølv et av de fem metalliske grunnstoffene som er flytende ved eller i nærheten av romtemperatur og atmosfærisk trykk, hvor de andre er cesium, francium, gallium og rubidium.
På verdensbasis er naturlige kvikksølvforekomster vanligvis bundet i sinober (kvikksølvsulfid). Det røde fargepigmentet vermilion blir vanligvis framstilt ved utvinning fra sinober. Sinober er meget giftig ved inntak eller innånding av dets støv. Kvikksølvforgiftning kan også forårsakes av eksponering av vannløselige kvikksølvforbindelser (som kvikksølvklorid og metylkvikksølv), innånding av kvikksølvdamp, eller inntak av sjømat forurenset med kvikksølv.
Kvikksølv har blitt benyttet i termometre, barometre, manometre, blodtrykksmålere, flottører brukt til nivåregulering, enkelte elektriske brytere, og andre vitenskapelige instrumenter. Bekymringer i forbindelse med grunnstoffets toksisitet har ført til at kvikksølvbaserte termometre og blodtrykksmålere i stor grad er faset ut for bruk i kliniske omgivelser til fordel for alkoholfylte, digitale eller termistor-baserte instrumenter. Kvikksølv er fortsatt i bruk i vitenskapelige forskningsapplikasjoner og i amalgam brukt til tannfyllinger, samt til elektrisk belysning: elektrisitet som passerer kvikksølvdamp i et fosforrør, slik det gjør i lysrør, produserer kortbølget ultrafiolett lys som gjør at fosforet sender ut lys i synlig bølgelengde.
Historie thumb|120px|left|Symbolet for planeten Merkur (☿) har siden oldtiden representert grunnstoffet. Kvikksølv har blitt funnet i egyptiske gravsteder datert til 1500 f.Kr.
I Kina og Tibet ble kvikksølv benyttet i den hensikt å forlenge livet, lege benbrudd og opprettholde en generelt god helsetilstand. Qin Shi Huang Di, som var første keiser for et forent Kina, ble angivelig gravlagt i et gravkammer med elver av flytende kvikksølv, lagt til i en modell av landet han regjerte over, hvor de skulle representere Kinas elver. Keiseren selv døde etter å ha drukket kvikksølv og spist en pulverblanding av blant annet knust jade, noe som angivelig skulle gi ham evig liv.
Antikkens grekere brukte kvikksølv i salver; Oldtidens egyptere og romerne brukte det i kosmetikk, noe som noen ganger kunne forårsake deformasjoner i ansiktet. I Lamanai, som en gang var en av de større byene i Maya-sivilisasjonen, er det gjort funn av kvikksølv under en markør i en meso-amerikansk ballhall. Omtrent 500 f.Kr. var kvikksølv i bruk til framstilling av amalgamer (Middelalderlatin amalgama, «kvikksølvlegering») sammen med andre metaller.
Alkymister trodde at kvikksølv var «prima materia», basis for alle stoff. De mente at ulike metaller kunne dannes ved å tilsette ulik kvalitet og kvantitet av svovel. Det edleste av disse var gull, og kvikksølv ble benyttet i forsøkene på å forvandle uedle (eller ikke rene) metaller til gull, noe som også var mange alkymisters store mål.
Hg er det moderne kjemiske symbolet for kvikksølv. Det stammer fra hydrargyrum, en latinisering av det greske ordet ὑδράργυρος, hydrargyros, som er en kombinasjon av ordene vann og sølv - siden det er flytende som vann og har et utseende som ligner sølv. Grunnstoffets engelske navn mercury, kommer fra den romerske guden Merkur, budbringeren. Det er også forbundet med planeten Merkur. Det astrologiske symbolet for planeten er det samme som det alkymistiske tegnet for kvikksølv, og et indisk ord for alkymi er Rasavātam, som betyr «kvikksølvet vei» (eller måte). Kvikksølv er det eneste metallet hvis alkymiske, planetariske navn ble det vanligvis brukte navn, men imidlertid bare i deler av verden.
Ordet «kvikksølv» stammer fra norrønt, kviksilfr.Boye Wangensteen (red), Bokmålsordboka (2004), Norsk språkråd og Kunnskapsforlaget. Isbn 82-573-1528-1Leif Heggstad, Finn Hødnebø og Erik Simensen, Norrøn Ordbok, kviksilfr (4.utg) (2004), Det Norske Samlaget. Isbn 82-521-3493-9 Dette ordet har den samme betydningen som gresk ὑδράργυρος (hydrargyros, betyr flytende sølv) og latin argentum vivum (betyr levende sølv).
Egenskaper Fysiske egenskaper Kvikksølv er et sølvhvitt metall med høy massetetthet. Sammenlignet med andre metaller, har det dårlige varmeledningsevne, men leder elektrisitet relativt bra.Hammond, C. R The Elements in Lide, D. R., ed. (2005). CRC Handbook of Chemistry and Physics (86th ed.). Boca Raton (FL): CRC Press. ISBN 0-8493-0486-5.
Kjemiske egenskaper Kvikksølv har et uvanlig lavt smeltepunkt for et d-blokkmetall å være. En komplett forklaring på dette vil kreve en dypere redegjørelse ved hjelp av kvantefysikk, men kan forklares slik: kvikksølv har en unik elektronkonfigurasjon, hvor underskallene 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 3d, 4s, 4p, 4d, 4f, 5s, 5p, 5d og 6s er fylt opp med elektroner. Da en slik konfigurasjon motstår fjerning av elektroner, opptrer kvikksølv på lignende måte som edelgassene, som former svake bindinger og dermed smelter lett. Stabiliteten av 6s-skallet skyldes at 4f-skallet allerede er fylt opp. Et f-skall forhindrer i liten grad atomladingen som oppstår som et resultat av samspillet mellom 6s-skallet og atomkjernen. Fraværet av et fylt f-skall er årsaken til at kadmium har et betydelig høyere smeltepunkt. Metaller som gull har et elektron mindre i 6s-skallet enn man finner i kvikksølv. Elektronene i gull faller lettere bort, slik at det dannes relativt sterke metallbindinger.
Ved smeltepunktet (−38.86 °C) har kvikksølv en massetetthet på 13,534 g/cm³.
Reaksjonsevne og forbindelser Kvikksølv løses opp og danner amalgamer med gull, sink, og mange andre metaller. Da jern er et unntak, har flasker av jern tradisjonelt blitt brukt til oppbevaring av kvikksølv. Andre metaller som ikke danner amalgamer i kontakt med kvikksølv, er tantal, wolfram og platina. Når varmet opp, reagerer kvikksølv med oksygen i luften, slik at kvikksølvoksid dannes, en forbindelse som kan dekomponeres ved videre oppvarming.
Da kvikksølv ligger over hydrogen i den elektrokjemiske spenningsserien, reagerer ikke kvikksølv med de fleste syrer, som fortynnet svovelsyre, men kvikksølv løses opp i konsentrerte, oksiderende, sterke syrer som konsentrert svovelsyre, salpetersyre og kongevann, hvor det dannes salter av kvikksølv og henholdsvis sulfater, nitrater og klorider. Som med sølv, reagerer kvikksølv med hydrogensulfid under normaltrykk. Kvikksølv reagerer også med svovel i pulverform, som brukes blant annet i sett for bruk ved kvikksølvsøl for å absorbere kvikksølvdamp (settene inneholder også aktivt kull og sinkpulver).
Viktige kvikksølvsalter inkluderer: Kvikksølv(I)klorid, også kalt kalomel, er fortsatt i bruk til medisinske formål, akustoptiske filtre og som standard i elektrokjemi; Kvikksølv(II)klorid er en meget etsende, lett sublimerende og giftig forbindelse; Kviksølvfulminat, også kalt knallkviksølv, er en detonator tidligere hyppig brukt i forbindelse med eksplosiver; Kvikksølv(II)oksid, ofte bare omtalt som kvikksølvoksid; Kvikksølv(II)sulfid, finnes naturlig i sinober, og i foredlet tilstand som fargepigmentet vermilion; Kvikksølv(II)selenid, kvikksølv(II)tellurid, kvikksølv-kadmiumtellurid og kvikksølv-sinktellurid blir brukt i halvledere og infrarøde detektorer.
I disse forbindelsene finner man kvikksølv med oksidasjonstilstandene +1 og +2. Oksidasjonstilstanden +1 involverer det dimeriske kationet Hg22+. Løsninger med Hg22+ er i likevekt med Hg2+ og metallisk kvikksølv:
Hg2+ + Hg Hg22+
Denne likevekten betyr at løsninger med Hg22+-ioner også har en liten andel Hg2+. Ved å la Hg2+ inngå i en annen reaksjon, som ved danning av komplekse forbindelser med sterke ligander eller ved felling av et ikkeløselig salt, vil likevekten forskyves slik at Hg22+ blir omdannet til Hg2+ og kvikksølv i ren tilstand.
Foruten Hg22+ kan kvikksølv også inngå i andre komplekse ioner, som Hg32+.
Høyere oksidasjonstilstander for kvikksølv ble bekreftet i september 2007, da kvikksølv(IV)fluorid (HgF4) ble framstilt ved hjelp av matrix isolasjonsteknikker.
Laboratorieforsøk har vist at elektriske utladninger får edelgasser til å inngå forbindelser med kvikksølvdamp. Disse forbindelsene holdes sammen av van der Waalske krefter, med henholdsvis Hg·Ne, Hg·Ar, Hg·Kr og Hg·Xe som resultat (se excimer). Organiske kvikksølvforbindelser er også viktige. Metylkvikksølv er en farlig forbindelse som ofte inngår som forurensning i innsjøer og elver.
Kvikksølv og aluminium Kvikksølv lar seg lett kombinere med aluminium i dannelsen av kvikksølv-aluminiumamalgam, når metallene i ren tilstand kommer i kontakt. Dersom aluminiumamalgamen kommer i kontakt med luft, oksiderer imidlertid aluminiumen, og ren kvikksølv blir dannet igjen. Oksidet flakes av, og ny aluminiumamalgam eksponeres i kontakt med luft, og prosessen gjentas. Prosessen fortsetter inntil all kvikksølvamalgamen er oppløst. Fordi prosessen frigjør kvikksølv, kan en liten mengde kvikksølv tære gjennom et større stykke aluminium over tid, ved progressivt å danne amalgam, for så å tære av aluminiumen som oksid.
Aluminium i kontakt med luft er vanligvis beskyttet av et molekyltynt lag med sin egen oksid, som hindrer oksygen i å reagere med selve metallet. Kvikksølv i kontakt med oksidet er ikke skadelig, men dersom ren aluminium skulle være eksponert, kan kvikksølvet blande seg med dette, og aluminiumen kan skades. Det er derfor restriksjoner på bruk og håndtering av kvikksølv i nærheten av aluminium. Kvikksølv er i særdeleshet ikke tillatt medbragt på fly under de fleste omstendigheter, på grunn av faren for at det skal danne amalgam med eksponerte flydeler av aluminium.
Isotoper
Naturlig forekommende kvikksølv består av 7 stabile isotoper: 196Hg (0,15 %), 198Hg (9,97 %), 199Hg (16,87 %), 200Hg (23,1 %), 201Hg (13,18 %), 202Hg (29,86 %) og 204Hg (6,87 %). I tillegg finnes 33 kunstig fremstilte ustabile (og dermed radioaktive) isotoper hvorav de mest stabile er 194Hg med halveringstid 444 år, 203Hg med halveringstid 46,612 døgn, 197Hg med halveringstid 64,14 timer og 195m1Hg med halveringstid 41,6 timer. Alle de resterende isotopene har halveringstider kortere enn 1 døgn, og de fleste kortere enn 1 time.Lawrence Berkeley National Laboratory – Isotoptabell for kvikksølv
CAS-nummer: 7439-97-6
Forekomst thumb|left|Kvikksølvmalm Kvikksølv kan i sjeldne tilfeller forekomme i ren form naturlig, men finnes hovedsakelig i mineralet sinober (HgS). Dette mineralet forekommer vanligvis i områder med tidligere vulkansk aktivitet. Andelen av kvikksølv i jordskorpen er omtrent 0,08 ppm. Forekomster finnes blant annet i Serbia, Italia, Kina, Algerie, Kirgisistan og Spania. Fordi Italia og Spania omtrent ikke produserer kvikksølv, har disse to landene 2/3 av all verdens forekomster. De rikeste kvikksølv-malmene kan inneholde opptil 2,5 % kvikksølv.
Den vanligste fremstillingsmetoden av kvikksølv er ved kjemisk reduksjon av mineralet sinober med oksygen (O2). I 2007 var Kina verdens ledende produsent med 1 100 tonn fulgt av Kirgisistan med 250 tonn. På verdensbasis er det anslått at verdensproduksjonen i 2007 var 1 500 tonn.US Geological Survey – Mineral Commodity Summaries 2008 (pdf)
Mer enn 100 000 tonn kvikksølv ble utvunnet i Huancavelica i Peru i over 300 år etter oppdagelsen av forekomstene i 1563; kvikksølv fra Huancavelica var avgjørende for sølvproduksjonen i de spanske koloniene i Sør-Amerika.
Anvendelse