Amalgama (química)

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Una amalgama es una aleación de mercurio con otro metal . Puede ser un líquido, una pasta blanda o un sólido, dependiendo de la proporción de mercurio. Estas aleaciones se forman a través de enlaces metálicos , ^[1] con la fuerza de atracción electrostática de los electrones de conducción trabajando para unir todos los iones metálicos cargados positivamente en una estructura de red cristalina . ^[2] Casi todos los metales pueden formar amalgamas con mercurio, las notables excepciones son el hierro , el platino , el tungsteno y el tantalio . Las amalgamas de plata y mercurio son importantes en odontología , y la amalgama de oro y mercurio se utiliza en la extracción de oro del mineral . La odontología ha utilizado aleaciones de mercurio con metales como plata, cobre, indio, estaño y zinc.

La amalgama de cinc se utiliza en síntesis orgánica (por ejemplo, para la reducción de Clemmensen ). ^[3] Es el agente reductor del reductor de Jones , utilizado en química analítica. Antiguamente, las placas de cinc de las pilas secas se amalgamaban con una pequeña cantidad de mercurio para evitar su deterioro durante el almacenamiento. Es una solución binaria (líquido-sólido) de mercurio y cinc.

En el caso de los metales alcalinos , la amalgamación es exotérmica y se pueden identificar distintas formas químicas, como KHg y KHg ₂ . ^[4] El KHg es un compuesto de color dorado con un punto de fusión de 178 °C, y el KHg ₂ es un compuesto de color plateado con un punto de fusión de 278 °C. Estas amalgamas son muy sensibles al aire y al agua, pero se pueden trabajar con nitrógeno seco. La distancia Hg-Hg es de alrededor de 300  picómetros , la Hg-K de alrededor de 358 pm. ^[4]

También se conocen las fases K ₅ Hg ₇ y KHg ₁₁ ; se conocen y son isoestructurales los undecamercururos de rubidio , estroncio y bario . La amalgama de sodio (NaHg ₂ ) tiene una estructura diferente, con los átomos de mercurio formando capas hexagonales y los átomos de sodio una cadena lineal que encaja en los agujeros de las capas hexagonales, pero el átomo de potasio es demasiado grande para que esta estructura funcione en KHg ₂ .

La amalgama de sodio se produce como subproducto del proceso cloro-álcali y se utiliza como un importante agente reductor en la química orgánica e inorgánica. Con agua, se descompone en una solución concentrada de hidróxido de sodio , hidrógeno y mercurio, que luego puede volver al proceso cloro-álcali nuevamente. Si se utiliza alcohol absolutamente libre de agua en lugar de agua, se produce un alcóxido de sodio en lugar de la solución alcalina.

El aluminio puede formar una amalgama mediante una reacción con mercurio. La amalgama de aluminio se puede preparar moliendo pellets o alambre de aluminio en mercurio, o haciendo que el alambre o la lámina de aluminio reaccionen con una solución de cloruro de mercurio . Esta amalgama se utiliza como reactivo para reducir compuestos, como la reducción de iminas a aminas . El aluminio es el donante de electrones final, y el mercurio sirve para mediar la transferencia de electrones. ^[5] La reacción en sí y los desechos que genera contienen mercurio, por lo que se necesitan precauciones de seguridad y métodos de eliminación especiales. Como alternativa más respetuosa con el medio ambiente, a menudo se pueden utilizar hidruros u otros agentes reductores para lograr el mismo resultado sintético. Otra alternativa respetuosa con el medio ambiente es una aleación de aluminio y galio que, de manera similar, hace que el aluminio sea más reactivo al evitar que forme una capa de óxido.

La amalgama de estaño se utilizó a mediados del siglo XIX como revestimiento reflectante para espejos . ^[6]

Se conocen diversas amalgamas que revisten interés principalmente en el contexto de la investigación.

• La amalgama de amonio es una masa gris, blanda y esponjosa descubierta en 1808 por Humphry Davy y Jöns Jakob Berzelius . Se descompone fácilmente a temperatura ambiente o en contacto con agua o alcohol:

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

• La amalgama de talio tiene un punto de congelación de -58 °C, que es inferior al del mercurio puro (-38,8 °C), por lo que se ha utilizado en termómetros de baja temperatura.
• Amalgama de oro : El oro refinado, cuando se muele finamente y se pone en contacto con mercurio donde las superficies de ambos metales están limpias, se amalgama fácilmente y forma rápidamente aleaciones que van desde AuHg ₂ hasta Au ₈ Hg. ^[7]
• El plomo forma una amalgama cuando las limaduras se mezclan con mercurio ^{[ cita requerida ]} y también figura como una aleación natural llamada amalgama de plomo en la clasificación de Nickel-Strunz . ^[8]

La odontología ha utilizado aleaciones de mercurio con metales como plata, cobre , indio , estaño y zinc . La amalgama es un "material restaurador excelente y versátil" ^[9] y se utiliza en odontología por varias razones. Es económica y relativamente fácil de usar y manipular durante la colocación; permanece blanda durante un corto tiempo para que pueda compactarse para rellenar cualquier volumen irregular y luego forma un compuesto duro. La amalgama posee una mayor longevidad en comparación con otros materiales restauradores directos, como el composite. Sin embargo, esta diferencia ha disminuido con el desarrollo continuo de las resinas compuestas.

La amalgama suele compararse con los compuestos a base de resina porque muchas aplicaciones son similares y muchas propiedades físicas y costos son comparables.

Se ha estudiado la amalgama dental y, en general, se considera que es segura para los humanos, ^{[10] [11]} aunque se ha cuestionado la validez de algunos estudios y sus conclusiones. ^[12]

En julio de 2018, la UE, teniendo en cuenta la persistente contaminación y toxicidad ambiental del mercurio de la amalgama, prohibió la amalgama para el tratamiento dental de niños menores de 15 años y de mujeres embarazadas o en período de lactancia. ^[13]

El mercurio se ha utilizado en la minería de oro y plata debido a la comodidad y facilidad con la que se amalgaman el mercurio y los metales preciosos. En la minería de placer, en la que se extraen diminutas partículas de oro de los depósitos de arena o grava, el mercurio se utilizaba a menudo para separar el oro de otros minerales pesados.

Una vez que se había extraído todo el metal útil del mineral, se hacía pasar el mercurio por un largo canal de cobre, que formaba una fina capa de mercurio en el exterior. A continuación, se transfería el mineral de desecho por el canal y el oro que contenía se amalgamaba con el mercurio. Esta capa se raspaba y se refinaba por evaporación para eliminar el mercurio, dejando atrás un oro de pureza relativamente alta.

La amalgamación de mercurio se utilizó por primera vez en minerales de plata con el desarrollo del proceso de patio en México en 1557. También hubo procesos de amalgamación adicionales que se crearon para procesar minerales de plata, incluida la amalgamación en sartén y el proceso Washoe .

La amalgama de oro ha demostrado ser eficaz en aquellos casos en que los finos de oro ("oro en polvo") no se pueden extraer del mineral mediante métodos hidromecánicos. Se utilizaron grandes cantidades de mercurio en la minería de placer , donde los depósitos compuestos en gran parte de lodo de granito descompuesto se separaron en largas corridas de "cajas de riffle", y el mercurio se vertió en la parte superior de la corrida. La amalgama formada es una masa sólida pesada de color gris opaco. (El uso de mercurio en la minería de placer del siglo XIX en California, ahora prohibido, ha causado extensos problemas de contaminación en entornos fluviales y estuarinos, que continúan hasta el día de hoy). A veces, los mineros aficionados con trajes de neopreno encuentran grandes cantidades de amalgama en los fondos de los ríos y arroyos río abajo que buscan pepitas de oro con la ayuda de una aspiradora/draga de agua impulsada por motor montada en un flotador.

En los casos en que se utilizaban molinos de estampillas para triturar el mineral aurífero hasta obtener partículas finas, una parte del proceso de extracción implicaba el uso de placas de cobre humedecidas con mercurio, sobre las que se lavaban las partículas finas trituradas. Un raspado y una nueva mercurización periódicos de la placa daban como resultado una amalgama para su posterior procesamiento.

La amalgama obtenida mediante cualquiera de los dos procesos se calentaba luego en una retorta de destilación, recuperando el mercurio para su reutilización y dejando atrás el oro. Como esto liberaba vapores de mercurio a la atmósfera, el proceso podía provocar efectos adversos para la salud y contaminación a largo plazo.

En la actualidad, la amalgamación con mercurio ha sido sustituida por otros métodos para recuperar oro y plata de los minerales en los países desarrollados. Los peligros de los desechos tóxicos derivados del mercurio han desempeñado un papel importante en la eliminación gradual de los procesos de amalgamación con mercurio. Sin embargo, los mineros de oro a pequeña escala todavía utilizan la amalgamación con mercurio (a menudo de manera ilegal), en particular en los países en desarrollo.

Las sales de mercurio son, en comparación con el mercurio metálico y las amalgamas, altamente tóxicas debido a su solubilidad en agua. La presencia de estas sales en el agua se puede detectar con una sonda que utiliza la disposición de los iones de mercurio para formar una amalgama con el cobre. Se aplica una solución de ácido nítrico de las sales en estudio a un trozo de lámina de cobre y los iones de mercurio presentes dejarán manchas de amalgama de color plateado. Los iones de plata dejan manchas similares, pero se eliminan fácilmente con el lavado, lo que lo convierte en un medio para distinguir la plata del mercurio.

La reacción redox involucrada donde el mercurio oxida el cobre es:

Hg2 ⁺ + Cu → Hg + Cu2 ⁺ .

• Cesio § Propiedades físicas
• Amalgama de pan
• Proceso de patio

• Prandtl, W.: Humphry Davy, Jöns Jacob Berzelius, dos führende Chemiker aus der ersten Hälfte des 19. Jahrhunderts . Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft, Stuttgart, 1948
• Hofmann, H., Jander, G.: Análisis cualitativo , 1972, Walter de Gruyter, ISBN 3-11-003653-3 

• Medios relacionados con Amalgama en Wikimedia Commons
• La definición del diccionario de amalgama en Wikcionario
• Poliakoff, Martyn (2009). "Amalgams". La tabla periódica de vídeos . Universidad de Nottingham .
• "Amalgama"  . La Cyclopaedia americana . 1879.