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汞(Mercury)

阅读676| 发布: 2018-01-23 15:16 | 点赞: 263


汞亦称为水银,元素符号Hg,原子序80,是一密度大、银色的金属,在常温常压下为液态(常温、常压下有机会为液态的还有Cs,Fr,Ga,Rb,Br2;但在STP下为液态的只有汞和溴)。汞用于温度计、气压计、压力表、血压计、浮球阀和其他科学仪器。但由于汞具毒性,故部分温度计已被酒精温度计取代。但在其他科学研究及牙科、医药上,汞齐、汞化合物仍有其用途。汞在自然界主要以硫化汞形式存在。元素态汞及硫化汞因不溶于水而毒性不强,但可溶的化合物如氯化汞及甲基汞,毒性则相当强。

发现史:
汞是常温下唯一液态的金属,人类在古代就发现了汞,它的使用历史在金属中仅次于金、银、铜、锡、铁和铅。汞的希腊文原意是”液态的银”。古罗马人将汞称为Hydrargyrum,拉丁名称是由Hydra(水)和argyrum(银)组成,元素符号为Hg,英文名称为Mercury。

汞是地壳中含量相当稀少的元素,质量比约佔0.08ppm。但汞矿中含汞的百分比可高达2.5%,少的也有0.1%。汞矿(硫化汞,辰砂,cinnabar)通当发生在年轻的造山带岩层、较高密度的岩层与地壳受压之处,也会与雄黄和黄铁矿一起形成于火山喷道及温泉周围。把硫化汞置于空气中加热,就可以得到汞,汞具有相当大的密度、特殊的流动状态,它还能够溶解金、银、铜、锡、铅等多种金属,形成柔软的合金:汞齐。

性质:
汞的化学性质不如锌和镉活泼,在加热至沸腾的条件下,汞才缓缓地与氧作用,生成氧化汞,但在500℃以上时,氧化汞又会分解成氧气和汞。汞与硫粉直接研磨即可生成硫化汞;汞不与稀酸反应,只溶于热的浓硫酸或硝酸中。汞的另一个特性是它能溶解许多金属形成汞齐。由于汞具有流动性,体积膨胀系数均匀,故用来製作水银温度计;又因密度大,蒸气压低,可製造气压计、血压计、电子开关等。而汞的蒸气在电弧中能导电并辐射出高强度的可见光和紫外线,可作太阳灯。锌与氧化汞可製得电压相当稳定的水银电池。
汞的用途:在旧式生产氯和烧硷(NaOH)的过程中使用汞齐法,但此法因有汞的污染疑虑,现多已改採用隔膜法。另在牙科及医药上也使用汞合金及汞的化合物。
但汞及其化合物大多有毒,汞元素对人体是有害的。汞蒸气吸入人体会产生慢性中毒。若不慎将汞撒落至地面上时,需儘量收集,残留的汞撒上硫粉使其转变成硫化汞再回收。汞的有机化合物能对水域产生严重污染,人喝了含汞的水或食用了被汞污染的鱼,汞会在人体中累积,使人中毒,破坏人的中枢神经系统,造成不可治癒的伤害。最有名的例子,就是在日本Minamata所发生的事件,现今此病症被称为水俣病(Minamata disease)。

汞的化合物:
汞离子Hg2+在硷性条件下产生橘黄色沉澱HgO,Hg(OH)2在室温下不存在。但若在硝酸汞中加入碳酸钠溶液,可以得到红色的HgO,不同的颜色是因为晶粒大小不同所致。氧化汞在500℃时可分解为氧气和汞。

硫化汞是是金属硫化物中溶解度相当小的,它不溶于硝酸,只溶于王水或浓的Na2S(形成错合物HgCl42-或HgS22-)。

二氯化汞HgCl2是一种白色针状晶体,微溶于水,有剧毒。为一共价型分子,熔融时不导电,熔点较低(549K),俗称昇汞。

氯化亚汞Hg2Cl2是一种不溶于水的白色粉末,无毒,因味略甜,俗称甘汞,化学上常用作甘汞电极。在白色的Hg2Cl2上加入氨水,会生成Hg(NH2)Cl,但此物会促使亚汞发生自身氧化还原,产生金属汞,导致生成混合物:Hg2Cl2/Hg(NH2)Cl/Hg而呈灰黑色,可用此反应区别Hg2+及Hg22+。

含汞的废水处理:
化学工厂、冶炼、电镀等部门是含镉、汞废水的主要来源,含汞废水的处理方法主要有金属还原法:利用活性比汞大的铜屑、铝屑、锌粒等作为还原剂,置换出强酸性含汞废水中的汞;及化学沉澱法:对于不同浓度、不同种类的汞盐废水,均可用S2-离子作为沉澱剂,使之与Hg2+生成难溶的HgS沉澱。

参考资料:
1. http://en.wikipedia.org/wiki/Mercury
2. 车云霞、申泮文,2005年,化学元素周期系(Huaxue Yuansu Zhouqi Xi),南开大学出版社。
3. Geoff Rayner-Canham, Tina Overton, 2006, Descriptive Inorganic Chemistry, 4th ed., Freeman.

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