[gǒng]

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汞是化学元素,元素周期表第80位。俗称水银。还有“白澒、姹女、澒、神胶、元水、铅精、流珠、元珠、赤汞、砂汞、灵液、活宝、子明”等别称。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。[1] 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
成都楼凤自荐区
汞、水银
外文名
Mercury
元素符号
Hg
相对原子质量
200.59
危险性
剧毒(慢性)
CAS号
成都楼凤自荐区 7439-97-6
管制类型
不管制
原子半径
150(171) (计算值)/pm
原子体积
14.82cm3/mol
电子构型
Xe4f(14) 5d(10) 6s(2)
离子半径/?
1.02
共价半径/?
1.49
熔 点
-39℃(1Pa)
沸 点
356.7℃(1Pa)

发现简史 编辑

汞的迁移循环 汞的迁移循环
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
“汞”楷书形式 “汞”楷书形式
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]

矿产分布 编辑

矿藏

汞是自然生成的元素,见于空气、水和土壤中。
汞是一种剧毒非必需元素,广泛存在于各类环境介质和食物链(尤其是鱼类)中,其踪迹遍布全球各个角落。[4]
世界汞矿资源量约70万吨,基础储量30万吨。拥有汞储量的主要国家及其基础储量有西班牙9万吨,意大利6.9万吨,中国8.14万吨,吉尔吉斯斯坦4.5万吨。世界汞矿床主要分布在特提斯—喜马拉雅构造带上。汞矿床主要类型为碳酸盐型,其次是碎屑岩型和岩浆岩型。其中碳酸盐型为最主要,占汞矿床的储量的90%。
汞矿产于下寒武统地层中,产出与富集严格受构造、岩石组合及围岩蚀变等综合控制。主矿体呈层状、似层状,亦有顺层透镜状的矿体产出,具明显的层控特征,属层控型矿床,被公认为中国最典型的"层状汞矿床",对国内外汞的勘查与研究具有重要意义。矿石单一,以辰砂为主。产出以星点状、浸染状为主,次为脉状、条带状。矿石选冶性能良好。[5]

迁移与转化

(一)汞循环是重金属在生态系统中循环的典型,汞以元素状态在水体、土壤、大气和生物圈中迁移和转化。
(二)汞迁移、转化的主要特点:
(1)汞是在生态系统中能完善循环的惟一重金属。汞排入水中后,通过食物链,受汞污染的水中的鱼体内甲基汞浓度可比水中高上万倍。
(2)汞循环显示复杂过程包括:颗粒物的迁移;干、湿物的沉降;火山挥发进入大气;入水沉积污泥中;在细菌作用下生成甲基汞;进入生物体;在生物体内累积。
(3)生物甲基化:在微生物的作用下,金属汞和二价离子汞等无机汞会转化成甲基汞和二甲基汞,这种转化称为汞的生物甲基化作用。
(4)甲基汞易被人体吸收,排出慢,而且毒性大。这是因为甲基汞易溶于脂类中;汞在体内不易分解,由于其分子结构中有碳-汞键不易切断;是高神经毒剂,多在脑部积累。[6]

物理性质 编辑

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,因此我们的食物中,都有微量的汞存在,可以通过排泄、毛发等代谢。
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,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。[7]
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。[7]

化学性质 编辑

溶于硝酸和热浓硫酸,分别生成硝酸汞和硫酸汞,汞过量则出现亚汞盐。能溶解许多金属,形成合金,合金叫做汞齐。化合价为+1和+2。与银类似,汞也可以与空气中的硫化氢反应。汞具有恒定的体积膨胀系数,其金属活跃性低于锌和,且不能从酸溶液中置换出。一般汞化合物的化合价是+1或+2,+4价的汞化合物只有四氟化汞,而+3价的汞化合物不存在。[8]

毒理简介 编辑

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[(CH32Hg],仅几微升(10-9m310-6dm3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。[9]
水俣病(汞中毒) 水俣病(汞中毒)

药用领域 编辑

水银出自《本经》。《本草图经》:水银,《经》云出于丹砂者,乃是山石中采粗次朱砂,作炉置砂于中,下承以水,上覆以盎器,外加火煅养则烟飞于上,水银溜于下,其色小白浊。至于西羌来者,彼人亦云如此烧煅。但其山中所生极多,至于一山自拆裂,人采得砂石,皆大块如升斗,碎之乃可烧煅,故西来水银极多于南方者。《本草衍义》:水银,得铅则凝,得硫黄则结,并枣肉研之则散。别法煅为腻粉、粉霜。唾研毙虱。 《纲目》:水银,若撒失在地,但以川椒末或茶末收之。 《本经逢原》:水银,阴毒重着,不可入人腹。今有误食水银,腹中重坠,用猪脂二斤,切作小块焙熟,入生蜜拌食得下,亦一法也。

药理作用

  1. 水银(汞)的化合物有消毒、泻下、利尿作用,现已不用或罕用。元素汞不引起药理作用,解离后的汞离子能与疏基结合而干扰细胞的代谢及功能。元素汞不能自肠胃道吸收,但其表面暴露于空气中时可形成氧化物或硫化物,因而吞食后有时可引起轻度泻下、利尿。吞食水银的人,大多数并无症状,水银自粪便排出,少数人可有某些症状,而极少数(敏感或其他未知原因)可引起立即死亡。
  2. 水银为一种原生质毒,能和病原微生物呼吸酶中的硫氢基结合而抑制其生活力,最后使其窒息而致死。
  3. 汞剂排泄主要由肾,其次是大肠。

药(毒)理学

汞剂对消化道有腐蚀作用,对肾脏,毛细血管均有损害作用。急性中毒多半由误服升汞引起,有消化道腐蚀所致的症状,吸收后产生肾脏损害而致尿闭和毛细血管损害而引起血浆损失,甚至发生休克。早期应用二巯基丙醇及其他对症措施,多数有效。慢性中毒一般见于工业中毒,发生口腔炎和中毒性脑病,后者表现为忧郁、畏缩等精神症状和肌肉震颤。

常用选方

  1. 治疥癣疮,经年不差:水银一两,白矾一两,蛇床子一两,雄黄一两,闾茹末一两。上药,入炼了猪脂半斤,都研侯水银星尽,便用敷之,日三两上。(《圣惠方》水银膏)
  2. 治燥癣:水银、胡粉。研令调以涂之。(《肘后方》)
  3. 治热疮疥癣,痒痛不可忍者:水银、芜荑。酥和涂之。(《近效方》)
  4. 治杨梅毒疮:水银、黑铅各一钱(结砂),黄丹一钱,乳香、没药各五分。为末,以纸卷作小拈,染油点灯,日照(熏)疮三次。(《纲目》)
  5. 治痔,谷道中虫痒不止:水银、枣膏各二两。同研相和,拈如枣形状,薄绵片裹,纳下部。若痛者,加粉三大分作丸。(《梅师集验方》)
  6. 治白癜风:水银拭之令热即消,数拭之,差乃止。(《千金方》)
  7. 治腋下狐臭:水银,胡粉。上二味,以面脂研和涂之。

用药禁忌

  1. 大毒之品,不宜内服,孕妇尤忌。
  2. 外用亦不可过量或久用,以免中毒。
  3. 《本草拾遗》:人患疮疥,多以水银涂之,性滑重,直入肉,宜慎之。
  4. 《本草经疏》:头疮切不可用,恐入筋络,必缓筋骨,惟宜外敷,不宜内服。

应用领域 编辑

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。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。[1]

制备方法 编辑

在自然界中,汞多以化合物的性质存在,汞亲铜和硫,故汞大部分以硫化汞(朱砂)的形式分布。在古代人们就已经掌握了朱砂提汞的方法,即在空气中煅烧,收集蒸发的汞蒸气并冷凝既得金属汞。[8]
在空气流中加热辰砂,所得蒸气经冷凝可得汞。[11]
将辰砂在空气中焙烧或与生石灰共热得到。[12]

注意事项 编辑

检测方法

总汞测定
原子荧光光谱分析法:
原理:试样经酸加热消解后,在酸性介质中,试样中汞被硼氢化钾(KBH4)或硼氢化钠(NaBH4)还原成原子态汞,由载气(氩气)带人原子化器中,在特制汞空心阴极灯照射下,基态汞原子被激发至高能态,在去活化回到基态时,发射出特征波长的荧光,其荧光强度与汞含量成正比,与标准系列比较定量。
冷原子吸收光谱法:
原理:汞蒸气对波长253.7nm的共振线具有强烈的吸收作用。试样经过酸消解或催化酸消解使汞转为离子状态,在强酸性介质中以氯化亚锡还原成元素汞,以氮气或干燥空气作为载体,将元素汞吹人汞测定仪,进行冷原子吸收测定,在一定浓度范围其吸收值与汞含量成正比,与标准系列比较定量。
二硫腙比色法:
原理:试样经消化后,汞离子在酸性溶液中可与二硫腙生成橙红色络合物,溶于三氯甲烷,与标准系列比较定量。
甲基汞测定
气相色谱法:
原理:试样中的甲基汞,用氯化钠研磨后加入含有铜离子的盐酸(1+11),完全萃取后,经离心或过滤,将上清液调试至一定的酸度,用巯基棉吸附,再用盐酸(1+5)洗脱,最后以苯萃取甲基汞,用带电子捕获鉴定器的气相色谱仪分析。
冷原子吸收法:
原理:同气相色谱法。但在碱性介质中用测汞仪测定,与标准系列比较定量。[13]

泄露的处理

广泛使用的体温计血压计等设备造成了汞易污染室内等环境问题,在室内打碎汞温度计时,不要惊慌,可以立即把肉眼可见的碎汞珠用纸片(由于汞内聚力非常大,用棉签不能沾起汞,这是极为不科学、不负责任的说法)托起来放进密封的水瓶里面,如果有细小的汞珠可以用纸片推到一起,汞会自动聚成小球,再收集。为了安全,在有一些简单化学品的情况下可以使用硝酸擦拭汞污染的地面来完全消除汞污染。而绝对不可以用硫粉覆盖的方法,因为常温下汞难和硫化合,不能除去汞污染。为了完全去除汞污染,可以用碘蒸气熏蒸的方法熏蒸室内数次,直至碘化亚铜试纸不变色为止。[9] 实验证明,日常泄露的汞可以用家庭常用的透明胶带粘起并收集,效果好于纸片,发生体温计血压计汞泄露可用此方法处理。
参考资料
词条标签:
金属 单质 化学 剧毒物 元素