Solfuro di mercurio: proprietà, sintesi, cinabro

Il solfuro di mercurio (II) ha formula HgS, è un solido cristallino di colore rosso vermiglio praticamente insolubile in acqua contenuto nel cinabro, minerale da cui per arrostimento e successiva condensazione, si ottiene il mercurio.

Il cinabro detto anche vermiglione un pigmento colorato fin dal 1500 a.C. in Cina ottenuto dopo aver polverizzato la roccia e aver sottoposto la polvere a numerosi lavaggi.

Il cinabro era usato già ai tempi dell’impero romano come pigmento e cosmetico oltre che per l’estrazione del mercurio. Anche altri popoli in regioni più lontane hanno spesso usato questo minerale come pigmento come i Maya i Cinesi ed altri popoli asiatici. Parrebbe che il rosso pompeiano traesse origine dal cinabro presente nell’area vesuviana.

Proprietà del solfuro di mercurio 

Il solfuro di mercurio è dimorfico e si presenta sotto due forme cristalline:

1)      Rosso cinabro α-HgS che ha struttura trigonale

2)      Nero metacinabro β-HgS poco comune con struttura cubica

Il solfuro di mercurio (II) è un composto molto stabile dal punto di vista chimico, tanto che in condizioni normali non viene attaccato dagli acidi diluiti né dall’ossigeno atmosferico. Solo acidi forti ossidanti, come l’acido nitrico concentrato, possono decomporlo liberando ioni mercurici. Inoltre, l’esposizione prolungata alla luce o al riscaldamento può trasformare il cinabro rosso nella forma nera del metacinabro, fenomeno che si osserva anche nei dipinti antichi, i cui pigmenti col tempo tendono a scurirsi.

Sintesi

Il solfuro di mercurio (II) può essere ottenuto dalla reazione tra un sale di mercurio (II) in cui viene fotto gorgogliare il solfuro di idrogeno:

Hg²⁺ + H₂S→ HgS + H₂

Il solfuro di mercurio rosso può essere ottenuto con una resa pressoché quantitativa dalla reazione tra acetato di mercurio e solfuro di idrogeno in presenza di un eccesso di tiocianato di ammonio NH₄NCS secondo la reazione:

Hg(CH₃COO)₂ + H₂S→ HgS + 2 CH₃COOH

In alternativa all’acetato di mercurio può essere usato il cloruro di mercurio (II) ma il prodotto ottenuto ha un colore meno brillante.

Formazione del cinabro

La formazione del cinabro è dovuta ai processi magmatici teletermali nei pressi dei vulcani, principalmente nelle vene di acque termali profonde a temperatura inferiore ai 100 °C ricche in minerali e da vene magmatiche superficiali fredde.

Il cinabro a causa dell’elevato contenuto di mercurio è un minerale tossico e dannoso per l’uomo e l’ambiente pertanto, nonostante il mercurio sia stato utilizzato nei campi più svariati nel corso dei millenni, gli organismi internazionali sono impegnati alla sua progressiva eliminazione dai cicli produttivi quali, ad esempio, la preparazione industriale della soda caustica in cui il metodo della cella a diaframma viene preferito al metodo della soda al mercurio.

Già dagli anni ’70 le quotazioni del mercurio si contrassero di conseguenza di oltre il 50% con la chiusura di molte miniere di cinabro.

Applicazioni artistiche e culturali

Il vermiglione ottenuto dal cinabro è stato uno dei pigmenti più preziosi dell’antichità e del Medioevo. Utilizzato nelle miniature, negli affreschi e nelle icone, era particolarmente apprezzato per la sua brillantezza e stabilità cromatica. Tuttavia, il costo elevato e la tossicità del minerale portarono, dal Rinascimento in poi, alla ricerca di alternative sintetiche, tra cui il cosiddetto “vermiglione artificiale” ottenuto per sintesi chimica già nel IX secolo dagli alchimisti arabi.

Ruolo nella scienza e nell’alchimia

Il cinabro ha avuto un ruolo rilevante anche nella storia della scienza. In epoca alchemica era considerato un minerale magico, simbolo di immortalità e trasformazione. In Cina, oltre al suo uso come pigmento, era talvolta impiegato nei rituali e nella medicina tradizionale, nonostante la sua tossicità. Questo legame tra cinabro e alchimia è uno degli esempi più significativi di come la ricerca del mercurio abbia accompagnato la storia del pensiero scientifico.

Aspetti tossicologici e ambientali

Il solfuro di mercurio, pur essendo meno solubile e quindi meno immediatamente pericoloso rispetto ad altri composti del mercurio, rappresenta comunque una minaccia per l’ambiente. Nei suoli e nelle acque può andare incontro a trasformazioni batteriche che portano alla formazione di metilmercurio, una delle forme più tossiche e bioaccumulabili del metallo. Per questo motivo, le miniere di cinabro dismesse costituiscono ancora oggi siti contaminati che richiedono monitoraggio e bonifica.

Utilizzi moderni e restrizioni

Oggi l’uso del solfuro di mercurio come pigmento è fortemente limitato dalle normative internazionali per la tutela della salute. In alcuni contesti scientifici e tecnologici, tuttavia, il solfuro di mercurio (II)  trova ancora applicazione come materiale semiconduttore in dispositivi ottici e sensori infrarossi, grazie alle sue particolari proprietà elettroniche.

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