Amalgaami

Amalgaami on elohopean muiden metallien kanssa muodostama metalliseos. Elohopea on myrkyllinen raskasmetalli. Amalgaami voi olla olomuodoltaan nestemäistä, pehmeää massaa tai kiinteää, riippuen elohopean suhteellisesta määrästä. Amalgaamit muodostuvat elohopean ja sekoittuvan metallin atomien muodostaessa metallisidoksia keskenään. Lähes kaikki metallit voivat muodostaa amalgaameja elohopean kanssa. Merkittäviä metalleja, jotka eivät muodosta amalgaameja, ovat rauta, platina, volframi ja tantaali. Yksi tärkeimmistä käyttökohteista amalgaamille on hammashoidossa, jossa varsinkin hopea-amalgaamia käytetään paikka-aineena. Amalgaameja voidaan hyödyntää myös kaivostoiminnassa, esimerkiksi kullan eristämiseksi malmista. 
Sovelluksia.
Hopea-amalgaami.
Hopea-amalgaamia on käytetty hampaiden paikkaukseen jo yli 150 vuoden ajan. Hopea-amalgaami sisältää tyypillisesti 50 % elohopeaa (Hg), 35 % hopeaa (Ag) sekä pienempiä määriä kuparia (Cu) ja tinaa (Sn). 
Amalgaamin käytöllä hammaspaikoissa on ollut monia syitä. Amalgaami on halpa materiaali ja sitä on helppo käsitellä. Se muodostaa ensin pehmeän massan, jolla voidaan täyttää epäsäännölliset reiät ja jota voi muotoilla vapaasti, ja tämän jälkeen kovettuu. Se on myös hyvin kestävä materiaali. Amalgaamipaikat olivat edelleen vuonna 2019 hartsipohjaisia yhdistelmämuovipaikkoja pitkäikäisempiä ja kestivät paremmin purentarasitusta. Muovipaikat kuluvat lisäksi hammaskiillettä nopeammin ja niiden kovettumiskutistuminen aiheuttaa saumavuotoa. Ainoana todella hyvänä amalgaamin vaihtoehtona poskihampaiden suurissa täytteissä pidettiin suun ulkopuolella valmistettua keraamista tai kultatäytettä, jotka olivat kuitenkin huomattavasti vastaanotolla muotoiltuja kalliimpia. 
Vanhojen amalgaamipaikkojen ongelmana on, että ne hapettuvat suussa, jolloin syntyneet korroosiotuotteet johtavat paikan laajenemiseen. Laajeneminen synnyttää vaikeasti havaittavia railoja hampaan seinämiin ja pohjaan. Pohjan railot saattavat johtaa jopa hampaan halkeamiseen.
Yhdistelmämuovit ovat syrjäyttäneet amalgaamia yhä enenevässä määrin siten, että muovia käytettiin amalgaamia enemmän jo 1980-luvun lopulla. Vuonna 2012 amalgaamia käytettiin enää alle 3 prosentissa uusista paikoista.
Muoviin siirtymisen syynä on ollut erityisesti valkoisten muovipaikkojen esteettisyys ja pienten elohopeamäärien irtoaminen amalgaamipaikoista. Ruumiinavauksissa on todettu, että amalgaamipaikkoja omaavien kudoksissa on 2–12 kertaa enemmän elohopeaa kuin muilla ihmisillä ja että monien amalgaamipaikkoja omaavien aivoissa, munuaisissa ja kilpirauhasessa on myrkyllisiä määriä elohopeaa. Elohopea rikastuu aivoihin, koska sen puoliintumisaika saattaa olla jopa vuosikymmeniä. Eläinkokeissa on havaittu, että jo hyvin pienet määrät elohopeaa aiheuttavat Alzheimerinkin tautiin liittyviä aivomuutoksia toisin kuin muut metallit. Alzheimer-potilaiden aivokudoksen elohopeapitoisuudet ovatkin olleet poikkeuksellisen suuria. 
Lundin yliopiston emeritusprofessorin Maths Berlinin Ruotsin hallinnolle laatimassa riskiarviossa vuodelta 2004 todetaan, että hammaspaikoista irtoava elohopea oli ihmisen elimistöön päätyvän elohopean suurin lähde. Tutkimusten perusteella tiedettiin, että elohopeahöyrylle altistuminen saattaa häiritä sikiön ja lapsen aivojen kehitystä. Vuoteen 2004 mennessä ei ollut kertynyt tutkimustietoa siitä, kuinka suuri annos tarvittiin kyseisten haittojen syntymiseen, mutta tutkimuksissa oli havaittu, että osa hammashoidon potilaista altistui niin suurille elohopeahöyrypitoisuuksille, että ne kykenivät aiheuttamaan lieviä häiriöitä munuaisten, immuunijärjestelmän ja kilpirauhasen sekä keskushermoston toiminnassa. Amalgaamipaikoista oireita saavien määrä oli ollut tyypillisesti noin prosentti potilaista. Yhtenä mahdollisena selityksenä sille, ettei kaikille tule kyseisiä haittoja, on ympäristötekijöiden tai geeniperimän aiheuttama yksilöllinen vaihtelu aineenvaihdunnassa. Potilailla oli esiintynyt limakalvomuutoksia, uupumusta, lihas- tai ihosärkyä, huimausta ja muisti- tai keskittymisongelmia. Hammaslääketieteellisten toimenpiteiden turvallisuudesta oli kuitenkin tehty vain vähän satunnaistettuja ja kontrolloituja tutkimuksia.
Osa tutkimuksista on tullut kuitenkin siihen johtopäätökseen, että hammashoidossa käytetyt amalgaamit ovat yleisesti turvallisia. Niin sanotun SCENIHR-komitean EU-komissiolle vuonna 2008 antamassa raportissa todettiin, etteivät amalgaamipaikat aiheuta systeemisiä haittavaikutuksia. Vertaisarvioitu tiedelehti julkaisi kuitenkin vuonna 2011 saksalaisen tutkijan Joachim Mutterin vastineen, jossa hän kritisoi muun muassa sitä, ettei kyseisessä raportissa ollut huomioitu lainkaan esimerkiksi ruumiinavaustutkimusten löydöksiä, ja esitti, että raportin referoimissa tutkimuksissa oli ollut vakavia metodologisia virheitä.
Ruotsin valtiopäivät päätti lopettaa amalgaamipaikkojen käytön tukemisen verovaroilla vuonna 1994. Euroopan unioni kielsi vuonna 2018 amalgaamien käytön hammashoidossa alle 15-vuotiailla ja raskaana olevilla tai imettävillä naisilla. Yhdysvaltain ruoka- ja lääkevirasto julkaisi vuonna 2020 suosituksen, jonka mukaan MS-tautia sairastavien hammashoidossa ei pitäisi käyttää amalgaamia.
Kaliumamalgaami.
Alkalimetaleille amalgaamin muodostumisreaktio on eksoterminen ja toisistaan erottuvia kemiallisia muotoja, kuten KHg ja KHg2, on mahdollista tunnistaa. KHg on kullanvärinen yhdiste, jonka sulamispiste on 178 °C, kun taas KHg2 on hopeanvärinen yhdiste, jonka sulamispiste on 278 °C. Nämä amalgaamit ovat herkkiä ilmalle ja vedelle, mutta niitä voidaan käsitellä kuivassa typpiatmosfäärissä. Kaliumamalgaamin tiedetään myös esiintyvän muodoissa K5Hg7 ja KHg11.
Natriumamalgaami.
Natriumamalgaamia voidaan valmistaa eri tavoilla; yleisimmin valmistettu natriumamalgaami on amalgaami, joka sisältää 2–6 % natriumia. Yleisin tapa valmistaa tätä on lisätä elohopeaa natriumsuikaleisiin. Tämä valmistustapa ei vaadi lämmitystä.
Natriumamalgaamia käytetään alkaanien ja alkeenien valmistuksessa, N-O- ja S-O-sidoksien rikkomisessa sekä tiettyjen funktionaalisten ryhmien poistamisessa. Natriumamalgaamit hajoavat vedessä, mutta reaktio tapahtuu hitaammin kuin puhtaan natriumin kanssa. Natriumamalgaamia myydään pääasiassa kiinteässä muodossa ja sen myynti on rajoitettua.
Alumiiniamalgaami.
Alumiiniamalgaamia voidaan valmistaa lisäämällä alumiinia elohopeaan, mutta turvallisempi ja hallittavampi tapa on lisätä alumiinia 0,1 M elohopea-kloori-vesiliuokseen. Kun alumiini on ollut liuoksessa 10 minuuttia, se on muodostanut elohopean kanssa alumiiniamalgaamia. Alumiiniamalgaamia voidaan käyttää mineraalien synteeseissä, jolloin synteesi onnistuisi alhaisissa lämpötiloissa ja normaali-ilmanpaineessa.
Kulta-amalgaami.
Kulta-amalgaamia käytettiin aktiivisesti silloin, kun pienten kultahippujen erottaminen jauhetusta malmista ei onnistunut huuhtomalla tai muilla helppokäyttöisillä menetelmillä. Tällöin yhteen useista malmin erottamisessa käytetyistä erotusastioista lisättiin elohopeaa ja malmissa ollut kulta muodosti amalgaamin, joka oli erotettavissa. Kulta erotettiin amalgaamista kuumentamalla, jolloin elohopea höyrystyi pois.
Talliumamalgaami.
Talliumamalgaamin jähmettymislämpötila on –58 °C eli alhaisempi kuin puhtaan elohopean. Sitä käytetäänkin lämpömittareissa, joiden tulee toimia erityisen kylmissä olosuhteissa.
Sinkkiamalgaami.
Sinkkiamalgaamia voidaan käyttää orgaanisissa synteeseissä, esimerkiksi Clemmensen-pelkistyksessä. Se on voimakas pelkistin ja sitä käytetään myös analyyttisessä kemiassa.
Tina-amalgmaami.
Tina-amalgaami oli pääraaka-aineena lasipeilien valmistuksessa aina 1500-luvulta 1900-luvulle asti. Näitä peilejä ei enää kuitenkaan valmisteta, sillä tina-amalgaamissa piilee vaara altistua elohopealle.
Kaivostoiminta.
Elohopeaa on käytetty kaivostoiminnassa erityisesti kullan ja hopean erottamiseksi malmista, sillä elohopea muodostaa helposti amalgaamin näiden arvometallien kanssa. Malmista erotettiin ensin käyttömetallit ja sen jälkeen jäännökset kuljetettiin elohopealla pinnoitetun kaukalon läpi. Tämän jälkeen elohopeapinnoite raaputettiin pois ja elohopea höyrystettiin pois. Jos jäännösmalmissa oli kultaa, jää se höyrystymättä ja se voidaan ottaa talteen. 
Amalgaamien muodostumiseen perustuvia erotusmenetelmiä on käytetty jo antiikin aikoina. Viime vuosikymmeninä elohopean käyttöä erotuksessa on pyritty minimoimaan sen myrkyllisyyden vuoksi, mutta erityisesti useissa kehitysmaissa elohopea on vielä aktiivisessa käytössä pienen mittakaavan kaivostoiminnassa. Se onkin maapallon suurin yksittäinen elohopeasaasteen aiheuttaja.
Amalgaamianturi.
Amalgaamiantureita voidaan käyttää myrkyllisten elohopeasuolojen havaitsemiseen vesiliuoksesta. Anturien toiminta perustuu niiden materiaalina toimivan kuparin taipumukseen muodostaa amalgaameja elohopean kanssa. Typpihappoon liuotettua tutkittavaa suolaa laitetaan kuparikalvon päälle ja mikäli siinä on elohopeaa, huomataan se kalvon pinnalle muodostuneen hopeanvärisen amalgaamin perusteella.