汞在元素周期表第80位。俗称水银。元素符号Hg,在化学元素周期表中位于第6周期、第IIB族,是常温常压下唯一以液态存在的金属(从严格的意义上说,镓(符号Ga,31号元素)和铯(符号Cs,55号元素)在室温下(29.76℃和28.44℃)也呈液态)。汞是银白色闪亮的重质液体,化学性质稳定,不溶于酸也不溶于碱。汞常温下即可蒸发,汞蒸气和汞的化合物多有剧毒(慢性)。汞使用的历史很悠久,用途很广泛。在中世纪炼金术中与硫磺、盐共称炼金术神圣三元素。

中文名
外文名
mercury
别名
水银
化学式
Hg
CAS号
7439-97-6 92786-62-4
EINECS号
231-106-7
分子式
Hg
分子量
200.59

1基本信息

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中文名:汞

符号:Hg

序号:80

系列:过渡金属

族:12族

周期:6

元素分区:d

密度:13579.04 kg/m3

硬度:1.5

颜色:银白色

地壳含量:4×10-5%

原子量:200.59 原子量单位

原子半径:150(171) pm

共价半径:149 pm

范德华半径:155 pm

价电子排布:2,8,18,32,18,2

电子在每能级的排布:[氙]4f145d106s2

氧化价:2,1(弱碱性)

晶体结构:菱形晶格

物质状态:液态

熔点:234.32 K(-38.83 C)

沸点:629.88 K(356.73 C)

摩尔体积:14.09 10-6 m3/mol

汽化热:59.229 kJ/mol

熔化热:2.295 kJ/mol

蒸气压:0.0002 帕(234 K)

声速:1407 m/s(293.15K)

电负性:2.00鲍林标度

比热:140 J/(kg K)

电导率:1.04 106/(米欧姆)

热导率:8.34 W/(m K)

电离能:第一电离能:1007.1 kJ/mol

        第二电离能:1810 kJ/mol

        第三电离能: 3300 kJ/mol

2发现历史

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汞在自然界中分布量极小,被认为是稀有金属,但是人们很早就发现了水银。天然的硫化汞又称为朱砂,由于具有鲜红的色泽,因而很早就被人们用作红色颜料。根据殷虚出土的甲骨文上涂有丹砂,可以证明中国在有史以前就使用了天然的硫化汞。

根据中国古文献记载:在秦始皇死以前,一些王侯在墓葬中也早已使用了灌输水银,例如齐桓公葬在今山东临淄县,其墓中倾水银为池。这就是说,中国在公元前7世纪或更早已经取得大量汞。

中国古代还把汞作为外科用药。1973年长沙马王堆汉墓出土的帛书中的《五十二药方》,抄写年代在秦汉之际,是现已发掘的中国最古医方,可能处于战国时代。其中有四个药方就应用了水银。例如用水银、雄黄混合,治疗疥疮等。

东西方的炼金术士们都对水银发生了兴趣。西方的炼金术士们认为水银是一切金属的共同性——金属性的化身。他们所认为的金属性是一种组成一切金属的“元素”。

中国古代汉族劳动人民把丹砂(也就是硫化汞),在空气中煅烧得到汞。但是生成的汞容易挥发,不易收集,而且操作人员会发生汞中毒。中国劳动人民在实践中积累经验,改用密闭方式制汞,有的是密闭在竹筒中,有的是密闭的石榴罐中。

根据西方化学史的资料,曾在埃及古墓中发现一小管水银,据历史考证是公元前16—前15世纪的产物。但中国古代汉族劳动人民首先制得了大量水银。

3理化性质

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物理性质

是在常温、常压下唯一以液态存在的金属。熔点-38.87℃,沸点356.6℃,密度13.59克/立方厘米。内聚力很强,在空气中稳定,常温下蒸发出汞蒸气,蒸气有剧毒。天然的汞是汞的七种同位素的混合物。汞微溶于水,在有空气存在时溶解度增大。汞在自然界中普遍存在,一般动物植物中都含有微量的汞,因此食物中,都有微量的汞存在,可以通过排泄、毛发等代谢。

汞

合金:汞容易与大部分普通金属形成合金,这些合金统称汞合金(或汞齐)。能与汞形成合金的金属包括金和银,但不包括铁,所以铁粉一直以来被用于置换汞。其他一些第一行的过渡金属难于形成合金,但不包括锰、铜和锌。其他不易与汞形成合金的元素有铂和其他一些金属。钠汞齐是有机合成中常用的还原剂,也被用于高压钠灯中。当汞和铝的纯金属接触时,它们易于形成铝汞齐,因为铝汞齐可以破坏防止继续氧化金属铝的氧化层(毛刷实验),所以即使很少量的汞也能严重腐蚀金属铝。出于这个原因,绝大多数情况下,汞不能被带上飞机,因为它很容易与飞机上暴露的铝质部件形成合金而造成危险。

液态:作为金属的汞,在常温下却离奇地以液态存在。相对论收缩效应理论能为这一不寻常的现象提供解释。与金相仿,汞的6s 轨道在收缩的同时并趋于稳定化导致了一种称之为“惰性电子对”效应:汞的6s2壳层在成键过程中呈现惰性。可以看到汞的6s26p激发能远远超过镉和锌的相应激发能。按照一般周期规律能量间隔应随主量子数增加而减小。所以,由锌到镉能量间隔变小在预料之中,然而由镉到汞该能量间隔反而陡然增加。这里可以再次看到正是相对论收缩效应致使全满的6s2壳层安然稳定,于是汞的6s26p能量间隔骤增。只要得不到所需的激发能,具有惰性6s2壳层的汞原子之间就无法形成强键。基态Hg2仅靠范德华力相互维系,所以金属汞在常温下呈液态。

化学性质

高温下能迅速挥发。与叠氮化物、乙炔或氨反应可生成爆炸性化合物。与乙烯、氯、三氮甲烷、碳化钠接触引起剧烈反应。工作人员要做好防护,若不慎触及眼睛,应立即用大量流动清水冲洗。

通常不与氢或稀有气体反应,但可与所有卤素及硫蒸气直接化合。常温下不被空气所氧化,加热至沸腾时,可缓慢与氧作用生成氧化汞。在空气中与氨水反应生成米隆碱(Hg2NOH·2H2O)。能溶解许多金属而形成汞齐。

常温下不氧化,但能挥发,加热时氧化为氧化汞。能与除铁以外的其他金属熔成合金(汞齐)有毒,蒸气吸入具有蓄积性危害。

4生产方法

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1.将铂丝插入待提纯的贡中作为阳极,另一铂片作为阴极插入15%(质量)的稀硝酸电解溶液(不碰到底部汞),取提纯汞与稀硝酸的比例为10Kg:1000ml,电解电压为2-3V,电流为3-4A。电解开始后,不断搅拌电解液,重新加入新的电解液。继续电解至电解液颜色不再变深为止。到处酸液,用水洗涤至小酸含量合格,在抽洗瓶中加入等体积的汞和水,用抽真空的方法将空气通入汞中并用水进行抽洗至上层水不再出现浑浊为止,从而除去汞中的汞齐。弃去上层水,汞表面用滤纸吸干,即为提纯的汞。

图XII-1 空气氧化装置

图XII-2 汞的洗涤净化装置

图XII-3  汞的蒸馏装置

  若要制取高纯汞,则需将抽洗的汞在洗涤柱中用5%的试剂硝酸和纯水洗涤(汞表面算必须干净),用四层细纱布过滤后,用滤纸吸干表面,进行真空蒸馏,真空度为4665-6665Pa,收集120-140℃馏分,即得高纯汞。

2.目前汞的工业生产以火法为主,湿法为副。火法较为简单,生产费用较低。把汞矿石在氧化气氛及650~750℃的温度下焙烧,使其分解成二氧化硫和金属汞。汞蒸气随炉气逸出,在冷凝系统内冷凝成液态,便可得到品位约995%的“毛汞”,通过鹿皮与帆布过滤后,即可作为一般的工业用汞。湿法炼汞主要用于处理硫化汞精矿。用25%的硫化钠和苛性钠的混合水溶液将HgS从矿石中浸出,然后采用隔膜电解该溶液,以石墨为阳极,汞为阴极,电解得到的汞纯度可达99.99%以上。市售的汞往往含有杂质,若需要纯净的汞,在实验室内可按以下方法作进一步的提纯。

提纯法1.市售汞中混入的主要杂质有水、油、润滑脂等,溶解在汞中的杂质为锌、铜、铅、锡等。对于混入的固体杂质可用细孔滤纸或皮革等过滤除去,对溶解的金属杂质可先用图Ⅻ1所示的装置,通入空气使其氧化而过滤除去,然后在图Ⅻ2所示的装置中用Hg2(NO3)2溶液(15%~20%的硝酸,5%的硝酸亚汞)作进一步提纯,最后用蒸馏水洗涤数次,便可得较纯的汞产品。

提纯法2.由提纯法1所得到的汞虽然具有很高纯度,混在汞中的金、银以及形成汞齐的物质,用提纯法1进行提纯是无法去除的。当需要较少量的纯汞时,可用提纯法1所得到的汞,在图所示的装置中,通过进一步蒸馏而得。

5储存条件

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1.储存于阴凉、通风的库房。

2.远离火种、热源。库温不宜超过30℃。应与易(可)燃物、酸类等分开存放,切忌混储。储区应备有泄漏应急处理设备和合适的收容材料。

矿产分布

汞是地壳中相当稀少的一种元素,极少数的汞在自然中以纯金属的状态存在。

朱砂(HgS)、氯硫汞矿、硫锑汞矿和其他一些与朱砂相连的矿物是汞最常见的矿藏。大约世界上50%的汞来自西班牙和意大利,其他主要产地是斯洛文尼亚、俄罗斯和北美。

朱砂在流动的空气中加热后汞可以还原,温度降低后汞凝结,这是生产汞的最主要的方式。

6汞中毒

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机理

需要注意的是,微量的液体汞吞食一般是无毒的(有资料称它在生物体内会形成有机化合物),但汞蒸气和汞盐(除了一些溶解度极小的如硫化汞)都是剧毒的,口服、吸入或接触后可以导致脑和肝损伤。使用温度计一般用酒精取代汞,中华人民共和国境内(不包括港澳台地区)使用的温度计仍然在使用汞。中国计划在2015年前逐步禁止汞温度计的使用。

最危险的汞有机化合物是二甲基汞[(CH3)2Hg],仅几微升(10-9m3或10-6dm3或10-3cm3)二甲基汞接触在皮肤上就可以致死。

汞可以在生物体内积累,很容易被皮肤以及呼吸道和消化道吸收。水俣病是汞中毒的一种。汞破坏中枢神经系统,对口、粘膜和牙齿有不良影响。长时间暴露在高汞环境中可以导致脑损伤和死亡。尽管汞沸点很高,但在室内温度下饱和的汞蒸气已经达到了中毒剂量的数倍。

汞蒸气较易透过肺泡壁含脂质的细胞膜,与血液中的脂质结合,很快分布到全身各组织。汞在红细胞和其它组织中被氧化成Hg2+,并与蛋白质结合而蓄积,很难再被释放。金属汞在胃肠道几乎不吸收,仅约摄食量的万分之一,汞盐在消化道的吸收量约10%。汞主要由尿和粪中排出,唾液、乳汁、汗液亦有少量排泄,肺部呼出甚微。体内汞元素半寿期为60天,汞盐约40天,在初4天内排泄量较多。

汞离子易与巯基结合,使与巯基有关的细胞色素氧化酶、丙酮酸激酶、琥珀酸脱氢酶等失去活性。汞还与氨基、羧基、磷酰基结合而影响功能基团的活性。由于这些酶和功能基团的活性受影响,阻碍了细胞生物活性和正常代谢,最终导致细胞变性和坏死。汞对肾脏损害,以肾近曲小管上皮细胞为主。汞还可引起免疫功能紊乱,产生自身抗体,发生肾病综合征或肾小球肾炎。

表现

急性汞中毒

主要由口服升汞等汞化合物引起。患者在服后数分钟到数十分钟即引起急性腐蚀性口腔炎和胃肠炎。患者诉口腔和咽喉灼痛,并有恶心、呕吐、腹痛,继有腹泻。呕吐物和粪便常有血性粘液和脱落的坏死组织。患者常可伴有周围循环衰竭和胃肠道穿孔。在3~4天后(严重的可在24小时内)可发生急性肾功能衰竭。同时可有肝脏损害。

汞中毒的症状汞中毒的症状

吸入高浓度汞蒸气可引起发热、化学性气管支气管炎和肺炎,出现呼吸衰竭,亦可发生急性肾功能衰竭。

皮肤接触汞及其化合物可引起接触性皮炎,具有变态反应性质。皮疹为红斑丘疹,可融合成片或形成水疱,愈后遗有色素沉着。

慢性汞中毒

常为职业性吸入汞蒸气所致,少数患者亦可由于应雪碧汞中毒事件

用汞制剂引起。精神-神经症状可先有头昏、头痛、失眠、多梦,随后有情绪激动或抑郁、焦虑和胆怯以及植物神经功能紊乱的表现如脸红、多汗、皮肤划痕征等。肌肉震颤先见于手指、眼睑和舌,以后累及手臂、下肢和头部,甚至全身;在被人注意和激动时更为明显。口腔症状主要表现为粘膜充血、溃疡、齿龈肿胀和出血,牙齿松动和脱落。口腔卫生欠佳者齿龈可见蓝黑色的硫化汞细小颗粒排列成行的汞线,是汞吸收的一种标记。肾脏方面,初为亚临床的肾小管功能损害,出现低分子蛋白尿等,亦可出现肾炎和肾病综合征。肾脏损害在脱离汞接触后可望恢复。慢性中毒患者尚可有体重减轻、性功能减退,妇女月经失调或流产以及有甲状腺机能亢进、周围神经病变。眼晶体前房的棕色光反射,认为是汞沉着引起的“汞晶状体炎”,在中毒症状消失或脱离汞接触后,这种棕色光反射仍可持久存在,是一种汞吸收的另一标记。

7回收处理

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水银的回收、撒后的收集以及废水银的处理。提纯:水银作为具有挥发性的无机化工单质产品是有挥发性和毒性的,如果不小心打破水银温度计或有汞设备,水银的玻璃仪器闲置或有积压处理要到指定国家单位做登记处理,也要做好水银中毒的防护措施。

汞

水银在不小心洒到地面后会形成很细微的小颗粒,附着在墙壁、衣物、地面上,如果不进行处理在未来几年甚至几十年的时间里一直存在,如果没有特殊温度的变化它的挥发速度是相当慢的,所以如果您不小心洒地面上了 一定要做很详细的收集工作以及水银处理的工作。可以用工业级硫磺粉洒到地面上,待硫磺粉与汞的小颗粒完全融在一起,会形成汞齐,是固态的,也是无毒的(当然也是废料了),然后就可以把它收集起来放到一个容器里密封起来。密封的时候最好在水银的液体里面放入一部分水,再用盖子拧严,这时水银在有水层保护下是没有挥发性的,也是无毒性的了。水银的处理:如果你有部分汞设备、废的汞电池、或汞的部分玻璃仪器要处理,千万不要简单的扔到大街上的垃圾箱内,一定要找专业的水银回收单位做汞的最后提纯 处理。如果您是非专业人士千万不要擅自打开,水银要在通风流畅的地方,在常温下由专业人士带上汞专用防毒口罩操作,水银对妇女和儿童的健康伤害是无可逆转的,会对妇女的生育和儿童的神经发育造成很大的伤害!废汞的提纯要采用高温密闭容器加压蒸馏作业过滤后的方法,非专业人士、非专业知识禁止操作!

8应用

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汞最常用的应用是造工业用化学药物以及在电子或电器产品中获得应用。汞还用于温度计,尤其是在测量高温的温度计。

化妆品中含汞化妆品中含汞
越来越多的气态汞仍用于制造日光灯,而很多的其他应用都因影响健康和安全的问题而被逐渐淘汰,取而代之的是毒性弱但贵很多的Galinstan合金。除此之外汞之用途还有:

可将金从其矿物中分解出来,因此经常用于金矿。

气压计和扩散泵等仪器。

三相点是-38.8344 °C,它是一个温度的标准点。

气态汞用于汞蒸气灯。

用于制造液体镜面望远镜。利用旋转使液体形成抛物面形状,以此作为主镜进行天文观测的望远镜,价格为普通望远镜的三分之一。

其他用途:水银开关、杀虫剂、生产氯和氢氧化钾的过程中、防腐剂、在一些电解设备中充当电极、电池和催化剂。

牙医学

汞齐牙齿填补物

汞和它的化合物一直被用于药物,不过不如以前那么常见了,因为汞和它的化合物的毒性已经被更广泛地知晓。汞是一种制成牙齿填补物的重要元素。硫柳汞是一种用于疫苗中的有机物防腐剂,尽管它的使用已被禁止。另一种汞化合物,汞溴红,是一种局部外用的消毒剂,用于微小切口和表面创伤;在某些国家它仍被使用。

化妆品

硫柳汞(Thiomersal)广泛用于制造染眉毛膏。在2008年,美国明尼苏达州成为美国第一个禁止在化妆品中加入汞的州。

9相关消息

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禹城女子不小心摔碎水银温度计 全家人发生汞中毒

德州齐鲁网12月7日讯(禹城台记者 李霞 通讯员 刘薇)许多朋友可能都知道水银可以中毒,但没有亲身经历过,而就在前几天,禹城王女士因为一根摔碎的水银温度计差点把一家人给害了。

体温计体温计

  前几天,禹城王女士发现2岁女儿小欣欣有些发烧,就在卧室里用体温计帮女儿量体温。在甩体温计的时候,失手把体温计甩了出去,体温计被摔碎了,一些银白色的水银珠子落在地板上。王女士用拖把把地板拖了一遍,但有的水银珠子还是钻进了床下,忙着带女儿去医院,一时没有功夫清扫干净。

  谁知当天晚上,王女士和老公、女儿陆续开始头痛和肚子痛,但一直找不到原因。第二天,王女士把摔碎水银的事,告诉了一位学医的朋友,朋友提醒她水银会蒸发,头痛会不会和失落的水银有关?建议做一做检查。王女士一家三口到医院做尿汞检查,经过检查,三人的尿汞都超标数倍,头痛和肚子痛就是汞中毒的前期症状,如果不赶快做排汞治疗,后果将非常严重。王女士后悔不已,怪自己的一时疏忽,竟害了全家人。

在此医生提醒大家,体温计一旦打碎,水银会迅速蒸发。此时应尽快开窗,用湿润棉棒或胶带将水银粘集,放进塑料瓶。另外还要注意,别把水银体温计放进孩子嘴里量体温可能被咬碎!给孩子量体温,最好采用腋下或肛门方式。万一被咬碎,要用清水漱口,及时就医。

参考资料

[添加]
[1].化化网:汞
[2].新华网:禹城女子不小心摔碎水银温度计 全家人发生汞中毒

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标签: 化学元素

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  • 更新时间:2015-12-09
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