汞

汞導(dǎo)熱性能差，而導(dǎo)電性能較佳。對(duì)于d區(qū)金屬而言，汞的沸點(diǎn)非常低。對(duì)于這個(gè)性質(zhì)的完整解釋需要非常深入量子物理的領(lǐng)域，但是可以簡(jiǎn)述如下：汞的核外電子排布很特別，電子填滿(mǎn)了所有1s、2s、2p、3s、3p、3d、4s、4p、4d、4f、5s、5p、5d和6s亞層。由于這樣的電子排布強(qiáng)烈地阻止汞原子失去電子，所以汞的性質(zhì)與稀有氣體類(lèi)似，會(huì)形成弱的分子間作用力，以至于固體非常容易熔化。6s亞層的穩(wěn)定性是源于全滿(mǎn)的4f亞層。f亞層會(huì)微弱地屏蔽原子核的電荷，這些電荷會(huì)增加原子核對(duì)6s亞層的庫(kù)侖引力。缺少填滿(mǎn)的內(nèi)層f亞層是鎘和鋅沸點(diǎn)相對(duì)高的原因，盡管這兩種金屬還是很容易熔化的，而且它們的沸點(diǎn)也是非常低的。另一方面，在元素周期表中緊鄰汞的左邊的金，原子中比汞原子少一個(gè)6s電子。金原子中的電子就容易失去和在各個(gè)金原子中共用并形成比較強(qiáng)的金屬鍵。

汞曾經(jīng)作為電學(xué)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)。像西門(mén)子電阻單位就是在1860年訂定，以汞柱電阻來(lái)計(jì)算的電阻單位。1884年在巴黎的國(guó)際會(huì)議中，曾定義“法定歐姆”（legal ohm）是攝氏零度下，長(zhǎng)度106公分，截面積為一平方毫米水銀柱的電阻，但現(xiàn)今的歐姆已不用上述的定義。

商業(yè)上有關(guān)汞的交易，通常以一燒瓶的容量為單位，約重34.5公斤。

汞容易與大部分普通金屬形成合金，這些汞合金統(tǒng)稱(chēng)汞齊。能與汞形成合金的金屬包括金和銀，但不包括鐵，所以鐵粉一直以來(lái)被用于置換汞。其他一些第一行的過(guò)渡金屬難于形成合金，但不包括錳、銅和鋅。其他不易與汞形成合金的元素有鉑和其他一些金屬。鈉汞齊是有機(jī)合成中常用的還原劑，也被用于高壓鈉燈中。當(dāng)汞和鋁的純金屬接觸時(shí)，它們易于形成鋁汞齊，因?yàn)殇X汞齊可以破壞防止繼續(xù)氧化金屬鋁的氧化層，所以即使很少量的汞也能?chē)?yán)重腐蝕金屬鋁。出于這個(gè)原因，絕大多數(shù)情況下，汞不能被帶上飛機(jī)，因?yàn)樗苋菀着c飛機(jī)上暴露的鋁質(zhì)部件形成合金而造成危險(xiǎn)。

汞主要有兩種氧化態(tài)，+1價(jià)和+2價(jià)。更高的氧化態(tài)不常見(jiàn)，在極不尋常的條件下也能產(chǎn)生，比如四氟化汞HgF4.

+1價(jià)汞的化合物

與同組的鋅和鎘不同的是，汞一般通過(guò)金屬鍵形成簡(jiǎn)單穩(wěn)定的化合物。大多數(shù)+1價(jià)汞的化合物是反磁性的，并且形成二聚離子Hg22+。穩(wěn)定化合物包括鹽酸鹽和硝酸鹽。+1價(jià)汞的絡(luò)合物可以與強(qiáng)絡(luò)合劑反應(yīng)，例如硫離子和氰根離子等，發(fā)生歧化，生成Hg2+和單質(zhì)汞。氯化亞汞，又名甘汞，無(wú)色固體，化學(xué)式為Hg2Cl2，原子的連接方式為Cl-Hg-Hg-Cl.它是電化學(xué)中的一種標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，有時(shí)還在醫(yī)學(xué)中被應(yīng)用。它可與氯氣反應(yīng)生成氯化汞。氫化亞汞，無(wú)色氣體，化學(xué)式為HgH，其中沒(méi)有汞-汞鍵。汞原子易于與自身結(jié)合，形成多原子分子。線性的汞原子鏈在中心，形成帶正電的集團(tuán)。例如Hg32+(AsF6-)2.

+2價(jià)汞的化合物

+2價(jià)是汞最常見(jiàn)的氧化態(tài)，也是自然界中非常重要的一種。汞的四種鹵化物都存在。+2價(jià)汞離子與其他配合體形成正四面體的配合物，但是與鹵素形成線性的配合物，與銀離子類(lèi)似。最常見(jiàn)的是氯化汞（又稱(chēng)氯化高汞，升汞，氯化汞(II)）,一種易升華的白色固體，是腐蝕性極強(qiáng)的劇毒物品。氯化汞通常形成正四面體的配合物，例如HgCl42-。

氧化汞是汞的主要的氧化物，汞與高溫空氣長(zhǎng)時(shí)間接觸后產(chǎn)生。氧化汞加熱至近400 °C會(huì)分解成汞和氧氣。約瑟夫·普里斯特利早期制造純氧時(shí)曾應(yīng)用這一反應(yīng)。與金和銀的情況類(lèi)似，人們對(duì)汞的氫氧化物了解較少。 汞很軟，但是可以與較重的氧族元素形成穩(wěn)定的衍生物。其中非常突出的是硫化汞，HgS。硫化汞在自然界中以辰砂礦的形式出現(xiàn)，是一種非常好的朱紅色素，常用于印泥。朱砂也是一種礦石中藥材，也是道士煉丹的一種=常用材料。與硫化鋅一樣，硫化汞也有兩種晶體，紅色的立方體和黑色的混雜硫化鋅的晶體。硒化汞(HgSe)和碲化汞(HgTe)被已知存在，它們和其他一些衍生物，例如半導(dǎo)體碲化汞鎘和碲化汞鋅，都是很好的探測(cè)紅外線的材料。

+2價(jià)汞的鹽可與氨形成一系列的衍生物，包括米隆堿(Hg2N+)，一維的高聚物 ((HgNH22+)n)，易溶的白降汞（[Hg(NH3)2]Cl2）。奈斯勒試劑，碘化汞鉀，仍有時(shí)被用來(lái)測(cè)試氨的存在，因?yàn)榘比菀子谄浞磻?yīng)形成深色的米隆堿的碘鹽。

雷酸汞是一種廣泛應(yīng)用的烈性炸藥，用于早期的雷管，但目前已被更穩(wěn)定的起爆藥所代替。

更高價(jià)的氧化態(tài)

高于+2價(jià)的氧化態(tài)而非離子形態(tài)的汞極為罕見(jiàn)。在羥汞化反應(yīng)中可能會(huì)有一種中間產(chǎn)物是環(huán)狀的有3個(gè)取代基的+4價(jià)汞離子。2007年，+4價(jià)汞的氟化物被合成出來(lái)。20世紀(jì)70年代曾有人聲稱(chēng)合成出了+3價(jià)汞的化合物，但是現(xiàn)在普遍認(rèn)為這是假的。

有機(jī)汞化合物

在歷史上有機(jī)汞化合物很重要，但是在西方世界幾乎沒(méi)有工業(yè)價(jià)值。+2價(jià)的汞鹽是極少的能直接與芳香環(huán)反應(yīng)的簡(jiǎn)單的金屬?gòu)?fù)合物。有機(jī)汞化合物總是2價(jià)的，配位數(shù)一般是2，形成直線型化合物。與有機(jī)鎘和有機(jī)鋅的化合物不同，有機(jī)汞不與水反應(yīng)。有機(jī)汞一般形成HgR2或HgRX，前者多易揮發(fā)而后者多為固體。其中R是芳基或烷基，X一般是鹵素或乙酸根。甲基汞表示一系列化學(xué)式為CH3HgX的化合物。甲基汞危害非常大，經(jīng)常在被污染的河流或湖泊中。甲基汞會(huì)導(dǎo)致生物甲基化作用。

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在電弧中惰性氣體可以與汞蒸氣發(fā)生相互作用（并未真正發(fā)生化學(xué)反應(yīng)）。這些包合物（HgNe、HgAr、HgKr和HgXe）以范德華力相連。

汞不與大多數(shù)的酸反應(yīng)，例如稀硫酸；但是氧化性酸，例如濃硫酸、濃硝酸和王水可以溶解汞并形成硫酸鹽、硝酸鹽和氯化物。與銀類(lèi)似，汞也可以與空氣中的硫化氫反應(yīng)。汞還可以與粉末狀的硫反應(yīng)，這一點(diǎn)被用于處理汞泄露以后吸收汞蒸氣的工具里（也有用活性炭和鋅粉的）。汞具有恒定的體積膨脹系數(shù)，其金屬活躍性低于鋅和鎘，且不能從酸溶液中置換出氫。一般汞化合物的化合價(jià)是+1或+2，+4價(jià)的汞化合物只有四氟化汞而+3價(jià)的汞化合物不存在。

汞有七種穩(wěn)定的同位素，其中最豐富的是Hg-202（29.86%），壽命最長(zhǎng)的放射性同位素是Hg-194（半衰期444年）和Hg-203（半衰期46.612天）。Hg-199和Hg-201是最常用的核磁共振原子核，它們的自旋分別是1?2和3?2。

汞是地殼中相當(dāng)稀少的一種元素，含量只有0.08ppm。因?yàn)楣幕瘜W(xué)性質(zhì)，它不易與地殼主量元素成礦，所以考慮到汞在普通巖石中的含量，汞礦中的汞是極為富集的。品位最高的汞礦有2.5%的質(zhì)量是汞，即使品位最低的也有0.1%，是地殼中含量的12000倍。汞罕見(jiàn)于金屬單質(zhì)，常見(jiàn)于朱砂、氯硫汞礦、硫汞銻礦和其他礦物，其中以朱砂最為常見(jiàn)。汞礦一般形成于非常新的造山帶，這里高密度的巖石被推至地殼。汞礦常見(jiàn)于溫泉和其他火山地區(qū)。

大約世界上50%的汞來(lái)自西班牙和意大利，其他主要產(chǎn)地是斯洛維尼亞、俄羅斯和北美。朱砂在流動(dòng)的空氣中加熱后其中的汞可以還原，溫度降低后汞凝結(jié)，這是生產(chǎn)汞的最主要的方式。

1554年，人們發(fā)明了用汞從銀礦中提取銀的混汞法（Patio Process）。從1558年開(kāi)始，汞成為了西班牙和它的美洲殖民地的重要資源。混汞法被廣泛用于新西班牙和秘魯?shù)你y礦。起初，西班牙王室在阿爾馬登的礦負(fù)責(zé)提供所有殖民地所需的汞。后來(lái)人們?cè)诿乐薨l(fā)現(xiàn)了汞礦。在1953年秘魯?shù)娜f(wàn)卡韋利卡地區(qū)發(fā)現(xiàn)汞礦之后的三個(gè)世紀(jì)中，該地區(qū)開(kāi)采了超過(guò)十萬(wàn)噸汞?；旃ê椭蟀l(fā)明的盤(pán)內(nèi)汞化法（Pan-amalgamation）對(duì)汞有巨大需求，以便提取銀礦中的銀，這種情況一直持續(xù)到19世紀(jì)晚期。

意大利、美國(guó)和墨西哥的汞礦曾經(jīng)供給了全世界大部分的汞，現(xiàn)在這些礦已被完全開(kāi)采。在斯洛文尼亞和伊德里亞和西班牙的阿爾馬登，汞礦因?yàn)楣膬r(jià)格下跌而被關(guān)閉。內(nèi)華達(dá)的麥克德米特是美國(guó)最后一個(gè)汞礦，于1992年關(guān)閉。汞的價(jià)格波動(dòng)十分劇烈，在2006年一個(gè)76磅（34.46千克）燒瓶的汞價(jià)格是650美元。

朱砂在空氣流中被加熱，發(fā)生如下反應(yīng)：HgS + O2?→ Hg + SO2?然后凝結(jié)蒸汽以提取汞。

2005年，中國(guó)是出產(chǎn)汞最多的國(guó)家，占全球市場(chǎng)的三分之二，吉爾吉斯斯坦次之。其他國(guó)家被認(rèn)為從一些未被記錄的來(lái)源產(chǎn)出了汞，比如電解煉銅的過(guò)程和對(duì)廢水的提煉。

歐盟的指令要求到2012年緊湊型熒光燈變成強(qiáng)制性要求。這一點(diǎn)促使中國(guó)重新開(kāi)采朱砂礦以滿(mǎn)足制造緊湊型熒光燈對(duì)汞的需求。于是汞對(duì)環(huán)境的影響又成為了關(guān)注的焦點(diǎn)，尤其是南方的佛山、廣州等城市和西南的貴州省。

廢棄的汞礦往往有成堆的有害的朱砂的煅燒灰。從這些地方流過(guò)的水是很大的生態(tài)破壞的來(lái)源。舊的汞礦可能可以重建以再利用。1976年，加州的圣塔克拉拉郡購(gòu)買(mǎi)了歷史上的阿爾馬登汞礦，在進(jìn)行了深入的安全和環(huán)保分析之后，郡政府在原來(lái)的汞礦上面建立了一座公園。

汞最常用的應(yīng)用是造工業(yè)用化學(xué)藥物以及在電子或電器產(chǎn)品中獲得應(yīng)用。汞還用于溫度計(jì)，尤其是在測(cè)量高溫的溫度計(jì)。越來(lái)越多的氣態(tài)汞仍用于制造日光燈，而很多的其他應(yīng)用都因影響健康和安全的問(wèn)題而被逐漸淘汰，取而代之的是毒性弱但貴很多的Galinstan合金。除此之外汞之用途還有：

汞和它的化合物一直被用于藥物，汞齊對(duì)病患是很安全的，盡管現(xiàn)在不如以前那么常見(jiàn)了，因?yàn)楝F(xiàn)在汞和它的化合物的毒性已經(jīng)被更廣泛地知曉（憂(yōu)心汞齊在高溫時(shí)會(huì)蒸發(fā)出汞蒸汽），因此汞齊是一種制成牙齒填補(bǔ)物的重要元素。硫柳汞是一種用于疫苗中的有機(jī)物防腐劑，盡管它的使用已被禁止。另一種汞化合物，汞溴紅，是一種局部外用的消毒劑，用于微小切口和表面創(chuàng)傷；在某些國(guó)家它仍被使用。

硫柳汞（Thiomersal）廣泛用于制造染眉毛膏。在2008年，美國(guó)明尼蘇達(dá)州成為美國(guó)第一個(gè)禁止在化妝品中加入汞的州。

總汞測(cè)定

原子熒光光譜分析法：

原理：試樣經(jīng)酸加熱消解后，在酸性介質(zhì)中，試樣中汞被硼氫化鉀（KBH4）或硼氫化鈉（NaBH4）還原成原子態(tài)汞，由載氣（氬氣）帶人原子化器中，在特制汞空心陰極燈照射下，基態(tài)汞原子被激發(fā)至高能態(tài)，在去活化回到基態(tài)時(shí)，發(fā)射出特征波長(zhǎng)的熒光，其熒光強(qiáng)度與汞含量成正比，與標(biāo)準(zhǔn)系列比較定量。

冷原子吸收光譜法：

原理：汞蒸氣對(duì)波長(zhǎng)253.7nm的共振線具有強(qiáng)烈的吸收作用。試樣經(jīng)過(guò)酸消解或催化酸消解使汞轉(zhuǎn)為離子狀態(tài)，在強(qiáng)酸性介質(zhì)中以氯化亞錫還原成元素汞，以氮?dú)饣蚋稍锟諝庾鳛檩d體，將元素汞吹人汞測(cè)定儀，進(jìn)行冷原子吸收測(cè)定，在一定濃度范圍其吸收值與汞含量成正比，與標(biāo)準(zhǔn)系列比較定量。

二硫腙比色法：

原理：試樣經(jīng)消化后，汞離子在酸性溶液中可與二硫腙生成橙紅色絡(luò)合物，溶于三氯甲烷，與標(biāo)準(zhǔn)系列比較定量。

甲基汞測(cè)定

氣相色譜法：

原理：試樣中的甲基汞，用氯化鈉研磨后加入含有銅離子的鹽酸（1+11），完全萃取后，經(jīng)離心或過(guò)濾，將上清液調(diào)試至一定的酸度，用巰基棉吸附，再用鹽酸（1+5）洗脫，最后以苯萃取甲基汞，用帶電子捕獲鑒定器的氣相色譜儀分析。

冷原子吸收法：

原理：同氣相色譜法。但在堿性介質(zhì)中用測(cè)汞儀測(cè)定，與標(biāo)準(zhǔn)系列比較定量。

廣泛使用的體溫計(jì)血壓計(jì)等設(shè)備造成了汞易污染室內(nèi)等環(huán)境問(wèn)題，在室內(nèi)打碎汞溫度計(jì)時(shí)，不要驚慌，可以立即把肉眼可見(jiàn)的碎汞珠用紙片（由于汞內(nèi)聚力非常大，用棉簽不能沾起汞，這是極為不科學(xué)、不負(fù)責(zé)任的說(shuō)法）托起來(lái)放進(jìn)密封的水瓶里面，如果有細(xì)小的汞珠可以用紙片推到一起，汞會(huì)自動(dòng)聚成小球，再收集。為了安全，在有一些簡(jiǎn)單化學(xué)品的情況下可以使用硝酸擦拭汞污染的地面來(lái)完全消除汞污染。而絕對(duì)不可以用硫粉覆蓋的方法，因?yàn)槌叵鹿y和硫化合，不能除去汞污染。為了完全去除汞污染，可以用碘蒸氣熏蒸的方法熏蒸室內(nèi)數(shù)次，直至碘化亞銅試紙不變色為止。實(shí)驗(yàn)證明，日常泄露的汞可以用家庭常用的透明膠帶粘起并收集，效果好于紙片，發(fā)生體溫計(jì)血壓計(jì)汞泄露可用此方法處理。

在自然界中，汞多以化合物的性質(zhì)存在，汞親銅和硫，故汞大部分以硫化汞（朱砂）的形式分布。在古代人們就已經(jīng)掌握了朱砂提汞的方法，即在空氣中煅燒，收集蒸發(fā)的汞蒸氣并冷凝既得金屬汞。

在空氣流中加熱辰砂，所得蒸氣經(jīng)冷凝可得汞。

將辰砂在空氣中焙燒或與生石灰共熱得到。

2013年10月10日，由聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署主辦的“汞條約外交會(huì)議”在日本熊本市表決通過(guò)了旨在控制和減少全球汞排放的《水俁公約》。該公約的名字是為了紀(jì)念在熊本市發(fā)現(xiàn)的水俁病。87個(gè)國(guó)家和地區(qū)的代表共同簽署了公約。

美國(guó)國(guó)家環(huán)境保護(hù)局負(fù)責(zé)汞污染的控制和管理。有幾個(gè)法律賦予了EPA這項(xiàng)權(quán)利，其中包括空氣清潔法（Clean Air Act (United States)），水體清潔法（Clean Water Act），資源保護(hù)和回收法（Resource Conservation and Recovery Act）和飲水安全法（Safe Drinking Water Act）。此外，1996年通過(guò)的含汞電池和可充電電池管理法（Mercury-Containing and Rechargeable Battery Management Act）中要求逐步淘汰汞在電池的使用，并提供了多種類(lèi)型的廢舊電池的經(jīng)濟(jì)有效的處理方式。1995年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中，北美地區(qū)的汞排放量約占全球的11%。

在歐盟，限制在電氣和電子設(shè)備中使用有害物質(zhì)的指令，要求在某些電子電器和電子產(chǎn)品中禁止使用汞，而在其他產(chǎn)品中也有汞含量不得超過(guò)1000ppm的限制（其附表中亦針對(duì)照明光源，如螢光燈管、HID等，訂定分階段實(shí)施之更嚴(yán)格的汞含量限制）。?包裝中汞的含量有一定的限制（汞，鉛，六價(jià)鉻和鎘的總和限制為100ppm），并且電池中這些物質(zhì)的極限為5ppm（鈕扣型電池<2%）。2007年7月起，歐盟也禁止汞在非電測(cè)量設(shè)備的使用，如溫度計(jì)和氣壓計(jì)。這項(xiàng)禁令只適用于新設(shè)備，醫(yī)療機(jī)構(gòu)將獲得豁免，并包含了一個(gè)給氣壓計(jì)制造商的兩年寬限期。

2008年1月1日，挪威頒布對(duì)于汞在制造業(yè)上的使用和汞產(chǎn)品的進(jìn)出口行為完全禁止的法令。在2002年，某些挪威的湖泊被發(fā)現(xiàn)受到汞污染。

2008年，挪威環(huán)境部部長(zhǎng)Erik Solheim表示汞是其中一種最具危險(xiǎn)性的環(huán)境毒素，而目前已有更好汞代替物，因此汞的使用將被禁止。

瑞典從2009年開(kāi)始禁止汞的使用。

丹麥從2008年起在牙科中禁止使用汞齊。