كيف يمكن استعمال الزئبق لعمل مفتاح كهربائي

• ذات صلة
• خصائص الزئبق
• الخصائص الفيزيائية للتيار الكهربى

الزئبق

يُسمّى الزئبق بالرمز السريع، وهو معدن أبيض فضي، ويُعد من المعادن السائلة الثقيلة، كما أنه المعدن الوحيد الشائع الذي يبقى سائلًا بدرجات الحرارة العادية، ويُعد الزئبق من المعادن الموصلة للكهرباء، لكنه موصل ضعيف للحرارة بالمُقارنة مع المعادن الأخرى، ولا يتواجد الزئبق حُرًا في الطبيعة إلا نادرًا، بل إنه يتواجد في خام الزنجفر الموجود في إسبانيا، وإيطاليا، وروسيا، والصين، ويبلغ الإنتاج العالمي من الزئبق حوالي 8000 طن سنويًا، ويدخل الزئبق في الكثير من الاستخدامات، إذ يُمكن العثور عليه في البيئة كأملاح الزئبق، كما يبقى إنتاج الزئبق من المصادر الطبيعية ثابتًا، إذ إنه يدخل إلى البيئة عن طريق عمليات الانهيار الطبيعية للمعادن في التُربة والصخور نتيجة تعرُضها للمياه والرياح، ولكن ازداد تركيز الزئبق في البيئة عن الماضي نتيجة للنشاط البشري الناتج من عمليات التعدين، والصهر، وعمليات احتراق النفايات الصلبة، كما أن الزئبق الموجود في البيئة ينتهي به الحال في المياه السطحية والتربة.^[١] وعُثر على أول عينة من الزئبق مُخزنة في حاوية زُجاجية صغيرة في مقبرة مصرية بحوالي القرن الخامس عشر أو القرن السادس عشر قبل الميلاد، وكان الزئبق قديمًا يُستخلص من خلال تسخين الزنجفر إلى أن يُطلق بُخار الزئبق، ثُم تبريده والتقاطه كزئبق سائل.^[٢]

كيفية استعمال الزئبق لصنع مفتاح كهربائي

يدخل الزئبق في صناعة المُفتاح الكهربائي الزئبقي، والذي سُمي بهذا الاسم بسبب وجود كمية صغيرة من مادة الزئبق بداخله، فهو في الأصل مُجرد مُفتاح كهربائي يعمل حسب القواعد الكهربائية من خلال فتح وإغلاق الدارة الكهربائية، إذ إن الزئبق من المواد الموصلة للتيار الكهربائي، وعلى الرغم من اختلاف أنواع المفاتيح الزئبقية إلا أنها تعمل جميعها بنفس المبدأ، ويُعد مفتاح الميل الزئبقي المُستخدم في مُنظمات الحرارة القديمة لتشغيل مكيفات الهواء والسخانات هو النوع الأكثر شيوعًا، ويعمل من خلال وضع الزئبق في حيِز زُجاجي صغير بالإضافة إلى الهواء أو الغاز الخامل، أو الهواء ومُقابلها قطبين للدارة الكهربائية، وعند ميلان المُفتاح الكهربائي تُحرِك الجاذبية الزئبق من الطرف الفارغ إلى الطرف الذي يتواجد فيه القطبين الكهربائيين، وتغلق الدارة الكهربائية فورًا، وبالتالي تدفق التيار عبرها وتشغيل الدارة.^[٣]

وعلى الرغم من اختلاف تصاميم المفاتيح الزئبقية إلا أن المبدأ الذي تُبنى عليه وقوة تصميمها لا تتغير، ويتميز مُفتاح الزئبق عن غيره من المفاتيح بأن جهات الاتصال مُحاطة، لذلك فإنه من المُستبعد أن تتأكسد نقاط الاتصال الموجودة في المواقع الخطرة، بالإضافة إلى أن نقاط الاتصال لا تبلى وتبقى نظيفة، إذ إن الأسطح المُلامسة تتجدد في كُل مرة، وتتحمّل هذه المفاتيح كميات مُفيدة من التيار بحجم صغير، كما يُمكن تضمين عدة جهات اتصال في الظرف لدائرتين أو أكثر في المُفتاح الكهربائي.^[٣]

استخدامات مفتاح الزئبق الكهربائي

يدخل المفتاح الكهربائي في العديد من الاستخدامات، منها ما يلي:^[٣]

• السيارات: يُستخدم مفتاح الزئبق في السيارات في القيادة وأنظمة الفرامل المانعة للقفل، بالإضافة إلى الإضاءة، وإذا لم تُزل مفاتيح الزئبق من السيارات بطريقة صحيحة يُؤدي ذلك إلى تسرُّب الزئبق للبيئة، ومن الجدير بالذكر أن استخدام مفاتيح الزئبق في السيارات الأمريكية الحديثة توقف منذ عام 2003.
• الإنذارات: تُستخدم مفاتيح الميل الزئبقي لإصدار صوت يُمثّل الإنذار، خاصةً في الأعمال المُنجزة في أماكن ضيّقة؛ مثل عمل الحدّاد باللِّحام داخل خزان.
• مُؤشرات موقف الطيارات: تستخدم مُؤشرات مواقف الطائرات الكهربائية عادةً مفاتيح الزئبق على محور الدوران عموديًا، إذ عندما يكون الدوران مغلقًا عموديًا، وتُشغِّل مفاتيح الزئبق مُحركات عزم الدوران التي تُؤثر على موضع الجيروسكوب وتغير مكانه مرة أخرى إلى الموضع الصحيح، كما أن مُؤشرات موقف الطائرات المدفوعة بالهواء يختلف مبدأ تشغيلها عن مُؤشرات موقف الطائرات التي تعمل بالكهرباء.
• مُنظِمات الحرارة: من الاستخدامات الشائعة لمفاتيح الزئبق هو دخولها في مُنظمات الحرارة ثُنائية المعدن، إذ إن وزن قطرة الزئبق المنقولة يُؤدي إلى بعض التباطؤ بالعمل فوق المركز، لذلك فإنه على النابض ثُنائي المعدن التحرك أكثر للتغلُب على وزن الزئبق، والتي تميل إلى الاحتفاظ بها في وضع مُغلق أو مفتوح.
• القنابل: تُستخدم مفاتيح الميل الزئبقية في الصمامات التي تُستخدم في القنابل والألغام الأرضية.
• مفاتيح الضغط: تُستخدم مفاتيح الضغط في الأنظمة الميكانيكية التي يُتحكم فيها كهربائيًا، كما أنها تُستخدم في آلات البيع التي تحتوي على إنذارات قابلة للإمالة، إذ عندما يهتز الجهاز عند محاولة الحصول على المُنتج، تصدر الآلات صوت إنذار نتيجة لتنشيط مفتاح الزئبق.
• الأجراس: يدخل استخدام مفاتيح الزئبق في أجراس الأبواب القديمة.

سلبيات مفتاح الزئبق الكهرُبائي

على الرغم من دخول الزئبق في الكثير من الاستخدامات إلا أنه من المعادن الثقيلة والسامّة، وأن تعرُض الإنسان لفترة قصيرة من تبخُر الزئبق يُؤدي إلى الكثير من الآثار الضارة؛ مثل تلف الأعصاب والطفح الجلدي، والقيء، وتهيج العين، والإسهال، بالإضافة إلى أن تراكُم الزئبق في التُربة أو في المياه السطحية يُحوّله إلى زئبق الميثيل، وتمتص الكائنات هذه المادة بسُرعة، مما يُسبب تلف الأعصاب، كما أنه يترك آثارًا سيئة على صحة الحيوانات؛ مثل تلف الكلى واضطراب المعدة، وتغيُّر الحمض النووي، لذلك تُصنف الأجهزة التي تحتوي على مفاتيح الزئبق الكهرُبائية على أنها نفايات خطرة عند التخلُّص منها، إذ أنه في الوقت الحاضر مُعظم التطبيقات توقفت عن استخدامه، ويُمكن استبدال مفتاح الزئبق الكهربائي بكُرة معدنية وأسلاك تَلامُسه مباشرة، كما نظمت وكالة حماية البيئة في الولايات المُتحدة الأمريكية مُبادرات للتخلُص من الزئبق، بالإضافة إلى أن بعض المُقاطعات وضعت لوائح خاصة باستخدام الزئبق أو التخلُّص منه.^[١][٤]

المراجع

1. ^ ^{أ ب} "Mercury - Hg", lenntech, Retrieved 16-12-2019. Edited.
2. ↑ "Mercury (Metal)", encyclopedia, Retrieved 16-12-2019. Edited.
3. ^ ^{أ ب ت} "Mercury switch", ipfs, Retrieved 16-12-2019. Edited.
4. ↑ "IMERC Fact Sheet Mercury Use in Switches & Relays", newmoa, Retrieved 16-12-2019. Edited.