汞
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[外文]:mercury
又称水银。为一种化学元素,化学符号Hg,原子序数80,原子量200.59,属周期系ⅡB族,为在常温下呈液态的唯一普通金属。化学符号Hg来自拉丁文hydrargyrum,原意是液态银。在中国和埃及,汞自古以来就为人们所知,在公元前1500年的埃及古墓中发现有汞。
存在汞在地壳中的含量约为 5×10-5%,自然界存在的汞矿是辰砂(HgS,见彩图)。在火山或温泉附近,有成滴汞,有时成较大的流体与辰砂伴生。汞有七种稳定同位素:汞 196、汞198、汞199、汞200、汞201、汞202、汞204。
物理性质汞为银白色易流动的金属(见彩图);凝固点 -38.87℃, 沸点356.58℃,相对密度 13.5939(20/4℃)。汞的热膨胀率相当大,在 0℃到300℃范围内,其膨胀系数α可由下式表示:
α=1.8006×10-4+2×10-8t
式中t为温度,α与t之间呈很好的线性关系。汞的蒸气压低,-30℃时为4.78×10-6毫米汞柱,0℃时1.85×10-4毫米汞柱,25℃时1.84×10-3毫米汞柱,100℃时2.73×10-1毫米汞柱。汞有良好的导电性。
化学性质汞的电子构型为(Xe)4f145d106s2,氧化态有+1、+2。汞可形成氧化态为+2的高价汞化合物,也可形成+1价的亚汞化合物,这时6s电子为两个分子所共有,因此亚汞盐都是以双原子存在,例如氯化亚汞Hg2Cl2。汞在室温的空气中不易氧化,加热至沸腾才缓慢与氧反应生成氧化汞 HgO。汞与稀盐酸或稀硫酸不起作用,与热的浓硫酸或硝酸反应:
Hg+2H2SO4─→HgSO4+SO2+2H2O
3Hg+8HNO3─→3Hg(NO3)2+2NO+4H2O
二价汞的含氧酸盐。如硫酸盐、硝酸盐和过氧酸盐都是离子化合物,在溶液中完全电离,但其硫化物和卤化物等都是共价化合物,与水、空气、稀酸和稀碱都不起作用。
汞204是优良的载热剂,汞198发射的波长为5.461埃的绿线,被定为波长的标准。汞的放射性同位素在化学研究中用作示踪原子。
制法汞可从辰砂矿提取。将硫化汞在空气中灼烧至850℃,汞被还原,因反应温度在汞的沸点以上,故可将汞蒸馏出来:
HgS+O2─→Hg+SO2
也可将硫化汞与石灰一起煅烧制汞:
4HgS+4CaO─→4Hg+3CaS+CaSO4
应用汞广泛用于制作温度计、气压计、压力计、电学仪器和各种控制器。在农业中汞用于杀灭真菌,在氯碱工业中用作流动汞电极。汞和汞的化合物还可用于制作红色颜料、整流器、强紫外线灯泡、高压汞灯、镜子和汞盐。汞的化合物,如氧化物、硫酸盐、乙酸盐和磷酸盐都是催化剂,例如硫酸汞是制造甲基苯乙烯的催化剂。汞齐是汞与其他金属形成的合金,钠汞齐是很好的还原剂。
毒性汞和汞盐都有毒。氯化汞HgCl2的致死量为0.3克;空气中的汞含量不得超过10-5ppm;成年人每周的汞摄取量不得高于0.3毫克,甲基汞的量不得超过0.2毫克。