Amalgam

Grundbegriff und Eigenschaften

Ein Amalgam ist in der Chemie eine Legierung des Quecksilbers. Viele Metalle lösen sich in Quecksilber; deshalb gibt es zahlreiche Amalgame. Eisen gehört beispielsweise nicht zu den Amalgambildnern. Der Quecksilbergehalt bestimmt oft den Zustand: Amalgame mit hohem Quecksilberanteil sind bei Raumtemperatur häufig flüssig, solche mit geringerem Anteil fest.

Im weiteren Sprachgebrauch kann „Amalgam“ auch eine nicht ohne Weiteres umkehrbare Vermischung anderer Stoffe, meist mehrerer Metalle, bezeichnen. Übertragen wird das Wort für Mischungen verschiedener Begriffe, Ideen, Kulturen oder Traditionen verwendet.

Natürlich vorkommende Amalgame

Mehrere natürliche Quecksilberlegierungen sind von der International Mineralogical Association als eigenständige Minerale anerkannt. Sie enthalten unter anderem Blei, Kupfer, Palladium, Silber oder Gold.

Beispiele sind Bleiamalgam (Pb₂Hg), die Kupferminerale Belendorffit und Kolymit (jeweils Cu₇Hg₆), Potarit (PdHg) sowie Silberamalgame wie Eugenit (Ag₁₁Hg₂), Luanheit (Ag₃Hg) und Moschellandsbergit (Ag₂Hg₃). Weishanit ((Au,Ag)₃Hg₂) enthält Silber und Gold; Aurihydrargyrumit (Au₆Hg₅) enthält Gold.

Technische Amalgame und Anwendungen

Zahnamalgam ist eine Legierung aus Quecksilber und Metallen wie Silber, Kupfer, Indium, Zinn und Zink. Es wird in der Zahnmedizin in großem Umfang als Füllungsmaterial eingesetzt. Ein Zusammenhang mit ernsten Gesundheitsbeschwerden konnte nicht belegt werden.

Natriumamalgam ist ein wichtiges Reduktionsmittel, also ein Stoff, der andere Stoffe reduziert. Es entsteht bei einer Variante der Chloralkali-Elektrolyse als Zwischenprodukt und wird mit Wasser zu Natronlauge, Wasserstoff und Quecksilber zersetzt. Das Quecksilber wird im Kreislauf erneut für die Elektrolyse verwendet. Ammoniumamalgam wurde als entsprechendes Amalgam untersucht, zersetzt sich jedoch zu Quecksilber, Ammoniak und Wasserstoff.

Goldamalgam dient teilweise noch der handwerklichen Goldgewinnung. Goldhaltiges Material wird mit flüssigem Quecksilber gerührt oder geknetet; das zunächst flüssige Amalgam lässt sich wegen seiner höheren Dichte abtrennen. Beim Erhitzen verdampft Quecksilber, sodass reines Gold zurückbleibt. Dieser Vorgang heißt Abrauchen und erzeugt stark gesundheitsgefährdende Quecksilberdämpfe. Bei der Feuervergoldung wird Goldamalgam auf Metall aufgetragen und das Quecksilber durch Hitze verdampft.

Aluminiumamalgam ist ein Reduktionsmittel. Thalliumamalgam schmilzt bei −58 °C und damit niedriger als reines Quecksilber mit −38,83 °C; trotz hoher Giftigkeit wird es als Flüssigkeit in Tieftemperaturthermometern eingesetzt. Zinkamalgam ist ein Reduktionsmittel, besonders bei der Clemmensen-Reduktion von Aldehyden oder Ketonen in saurer Lösung. Es kann etwa Uranyl- und Titanylsalze reduzieren. Anders als reines Zink entwickelt es keinen Wasserstoff und kann mit Säure oxidfrei gemacht werden. Zinkelektroden galvanischer Zellen wurden amalgamiert, um Korrosion mit Wasserstoffentwicklung zu verhindern.

Zinnamalgam war bis zur Mitte des 19. Jahrhunderts die reflektierende Beschichtung von Spiegeln. In Energiesparlampen kann Amalgam flüssiges Quecksilber ersetzen: Der Lichtstrom bleibt dann über einen größeren Temperaturbereich nahezu konstant. Nachteilig ist der geringe Anfangslichtstrom, weil Quecksilber erst bei höheren Temperaturen aus dem Amalgam verdampft.

Nachweis von Quecksilbersalzen

Quecksilbersalze sind wegen ihrer Wasserlöslichkeit hochgiftig, im Unterschied zu Amalgam. Mit der Amalgamprobe lassen sie sich nachweisen: Eine salpetersaure Lösung wird auf ein Kupferblech gegeben. Es bleibt ein nicht abwischbarer silbriger Amalgamfleck zurück.

Die Reaktion lautet: Hg²⁺ + Cu → Hg + Cu²⁺. Sie ist eine Redoxreaktion: Quecksilberkationen oxidieren Kupfer zu Kupferionen; das entstandene Quecksilber bildet mit dem Kupferblech ein Kupfer-Amalgam. Silbersalze können ähnliche Flecken verursachen, doch das dabei entstandene Silber ist abwischbar. Dadurch lassen sich Silber- und Quecksilbersalze unterscheiden.

Amalgamverfahren der Chloralkalielektrolyse

Beim Amalgamverfahren wird Quecksilber in der Chloralkalielektrolyse als Kathode eingesetzt. Aus Salzwasser gebildetes Natrium scheidet sich durch Reduktion als Natriumamalgam ab. Dieses gelangt in den Amalgamzersetzer und reagiert dort mit Wasser zu salzfreier Natronlauge, Wasserstoffgas und Quecksilber.

Der Vorteil des Verfahrens ist kochsalzfreies Natriumhydroxid beziehungsweise Natronlauge. Es ist jedoch ökologisch bedenklich: Quecksilberreste müssen aus den Produkten entfernt werden, etwa durch Nachreinigung und Entgiftung mit Aktivkohlefiltern.