Kupferamalgame

Wie das Kupfer-Quecksilber-Phasendiagramm zeigt, sind die beiden Metalle kaum miteinander mischbar, und die gegenseitigen Löslichkeiten sind eher gering: In Kupfer ist Quecksilber vor allem bei erhöhten Temperaturen löslich, erst oberhalb von etwa 300 °C kann der Quecksilbergehalt Werte >1 Atomprozent annehmen, mit einem Maximum von 5 Atomprozent bei 660 °C.^[1][2] Die Löslichkeit von Kupfer in festem Quecksilber (Temperatur ≤−36,6 °C) ist sehr klein, die Löslichkeit von Kupfer in flüssigem Quecksilber ist beim Siedepunkt des Quecksilbers bei Normaldruck (und damit bei 356,6 °C) kleiner 1 Atomprozent und – unter erhöhtem Druck – bei 660 °C etwa 10 Atomprozent.^[1]

Im mittleren Bereich des Phasendiagramms gibt es eine Legierungsphase mit der Zusammensetzung Cu₇Hg₆. Diese Legierung kommt in zwei Varianten in der Natur vor: Entweder als

• Kolymit Cu₇Hg₆ (kubisch), 𝛾-Messing-Struktur

oder als

• Belendorffit Cu₇Hg₆ (trigonal). Das Amalgam ist härter als das Kupfer, in dem es eingeschlossen vorkommt (Inklusion).^[3]

In der 9. Auflage der Strunz’schen Mineralsystematik werden die beiden Minerale Kolymit und Belendorffit in die Abteilung der „Metalle und intermetallische Verbindungen“ eingeordnet, und dort in die Unterabteilung „Quecksilber-Amalgam-Familie“, wo die beiden Minerale die „Kupferamalgam-Gruppe“ mit der System-Nr. 1.AD.10 bilden.

Bei höheren Temperaturen zersetzt sich Cu₇Hg₆. Das obere Ende des Stabilitätsbereiches (Peritektikum) wurde mit 128 °C angegeben^[1][2] bzw. in einer Veröffentlichung von 2001 mit 140 °C.^[4]

2017 wurde über ein weiteres Kupferamalgam berichtet, das kupferreiche Cu₃Hg mit Ni₃Sn-Struktur.^[5] Die als Zahnfüllungen verwendeten Amalgamfüllungen enthalten oft Kupfer; eine typische Dentallegierung enthält bis zu 6 % Kupfer.^[6] Es wurde vermutet, Cu₃Hg könne auch in Amalgamfüllungen vorkommen.^[5] Wie Cu₇Hg₆ zersetzt sich auch Cu₃Hg bei Erhitzen; es zerfällt zwischen 110 °C und 200 °C.^[5]