Quel est le seul métal liquide à température ambiante et est souvent utilisé dans les thermomètres ?

Le mercure, dont le symbole chimique est Hg, est le seul métal qui se trouve à l’état liquide dans les conditions ordinaires de température ambiante. Cette propriété, rare parmi les éléments métalliques, explique son utilisation historique dans les thermomètres, où une colonne de mercure permettait de visualiser les variations de température sur une échelle graduée. Son emploi a toutefois fortement diminué en raison de sa toxicité.

Un métal liquide à température ambiante

Le mercure se distingue des autres métaux par un point de fusion très bas, situé autour de −38,8 °C. À une température habituelle d’environ 20 °C, il reste donc liquide, tout en conservant l’aspect brillant et métallique caractéristique des métaux. Il se solidifie seulement lorsque la température descend suffisamment bas et bout à une température d’environ 357 °C. À l’état liquide, il présente une tension superficielle élevée : il forme facilement des gouttes arrondies et ne se comporte pas comme l’eau lorsqu’il est versé sur une surface.

Pourquoi les thermomètres l’utilisaient

Dans un thermomètre classique, le mercure est placé dans un réservoir relié à un tube très fin. Lorsque la température augmente, le liquide se dilate et monte dans le tube ; lorsqu’elle diminue, il redescend. Une graduation permet alors d’associer la hauteur de la colonne à une valeur de température. Le mercure était apprécié pour sa dilatation relativement régulière, sa bonne visibilité et sa capacité à mesurer une plage de températures étendue. Au XVIIIe siècle, les thermomètres au mercure ont notamment contribué à standardiser les mesures scientifiques, mais ils ont progressivement été remplacés par des modèles électroniques ou utilisant d’autres liquides.

Une utilisation désormais encadrée

Le principal inconvénient du mercure est sa toxicité. Le métal peut être dangereux lorsqu’il est inhalé sous forme de vapeur ou lorsqu’il se retrouve dans l’environnement et se transforme en composés plus facilement accumulés par les organismes vivants, notamment le méthylmercure. Cette forme peut se concentrer dans les chaînes alimentaires aquatiques et présenter un risque pour le système nerveux. Pour cette raison, de nombreux pays ont limité ou interdit la commercialisation de certains thermomètres médicaux et d’autres instruments contenant du mercure. La Convention de Minamata, adoptée en 2013, vise plus largement à réduire les émissions et les rejets de mercure à l’échelle internationale.

D’autres applications du mercure

Avant le recul de son usage, le mercure intervenait aussi dans divers appareils et procédés industriels. On l’a employé dans certaines lampes à vapeur de mercure, des interrupteurs, des relais et des instruments de mesure de la pression. Il a également été utilisé dans la production de chlore et de soude caustique par le procédé des cellules à mercure, une technique aujourd’hui fortement restreinte ou remplacée dans de nombreuses installations. Le mercure reste donc un élément important de l’histoire des sciences et des techniques, mais ses propriétés physiques ne peuvent plus être dissociées des précautions nécessaires à la protection de la santé et de l’environnement.