汞物理性質(zhì)

汞導熱性能差，而導電性能較佳。對于d區(qū)金屬而言，汞的沸點非常低。對于這個性質(zhì)的完整解釋需要非常深入量子物理的領域，但是可以簡述如下：汞的核外電子排布很特別，電子填滿了所有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烈地阻止汞原子失去電子，所以汞的性質(zhì)與稀有氣體類似，會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)定性是源于全滿的4f亞層。f亞層會微弱地屏蔽原子核的電荷，這些電荷會增加原子核對6s亞層的庫侖引力。缺少填滿的內(nèi)層f亞層是鎘和鋅沸點相對高的原因，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6s電子。金原子中的電子就容易失去和在各個金原子中共用并形成比較強的金屬鍵。

汞曾經(jīng)作為電學測量標準。像西門子電阻單位就是在1860年訂定，以汞柱電阻來計算的電阻單位。1884年在巴黎的國際會議中，曾定義“法定歐姆”（legal ohm）是攝氏零度下，長度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，所以鐵粉一直以來被用于置換汞。其他一些第一行的過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。鈉汞齊是有機合成中常用的還原劑，也被用于高壓鈉燈中。當汞和鋁的純金屬接觸時，它們易于形成鋁汞齊，因為鋁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嚴重腐蝕金屬鋁。出于這個原因，絕大多數(shù)情況下，汞不能被帶上飛機，因為它很容易與飛機上暴露的鋁質(zhì)部件形成合金而造成危險。

汞是地殼中相當稀少的一種元素，含量只有0.08ppm。因為汞的化學性質(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。汞罕見于金屬單質(zhì)，常見于朱砂、氯硫汞礦、硫汞銻礦和其他礦物，其中以朱砂最為常見。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。汞礦常見于溫泉和其他火山地區(qū)。

大約世界上50%的汞來自西班牙和意大利，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責提供所有殖民地所需的汞。后來人們在美洲發(fā)現(xiàn)了汞礦。在1953年秘魯?shù)娜f卡韋利卡地區(qū)發(fā)現(xiàn)汞礦之后的三個世紀中，該地區(qū)開采了超過十萬噸汞?；旃ê椭蟀l(fā)明的盤內(nèi)汞化法（Pan-amalgamation）對汞有巨大需求，以便提取銀礦中的銀，這種情況一直持續(xù)到19世紀晚期。

意大利、美國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采。在斯洛文尼亞和伊德里亞和西班牙的阿爾馬登，汞礦因為汞的價格下跌而被關閉。內(nèi)華達的麥克德米特是美國最后一個汞礦，于1992年關閉。汞的價格波動十分劇烈，在2006年一個76磅（34.46千克）燒瓶的汞價格是650美元。

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

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

歐盟的指令要求到2012年緊湊型熒光燈變成強制性要求。這一點促使中國重新開采朱砂礦以滿足制造緊湊型熒光燈對汞的需求。于是汞對環(huán)境的影響又成為了關注的焦點，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。從這些地方流過的水是很大的生態(tài)破壞的來源。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買了歷史上的阿爾馬登汞礦，在進行了深入的安全和環(huán)保分析之后，郡政府在原來的汞礦上面建立了一座公園。

汞不與大多數(shù)的酸反應，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。與銀類似，汞也可以與空氣中的硫化氫反應。汞還可以與粉末狀的硫反應，這一點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是+1或+2，+4價的汞化合物只有四氟化汞而+3價的汞化合物不存在。

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。

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

+1價汞的化合物

與同組的鋅和鎘不同的是，汞一般通過金屬鍵形成簡單穩(wěn)定的化合物。大多數(shù)+1價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價汞的絡合物可以與強絡合劑反應，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，無色固體，化學式為Hg2Cl2，原子的連接方式為Cl-Hg-Hg-Cl.它是電化學中的一種標準物質(zhì)，有時還在醫(yī)學中被應用。它可與氯氣反應生成氯化汞。氫化亞汞，無色氣體，化學式為HgH，其中沒有汞-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。例如Hg32+(AsF6-)2.

+2價汞的化合物

+2價是汞最常見的氧化態(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，與銀離子類似。最常見的是氯化汞（又稱氯化高汞，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，汞與高溫空氣長時間接觸后產(chǎn)生。氧化汞加熱至近400 °C會分解成汞和氧氣。約瑟夫·普里斯特利早期制造純氧時曾應用這一反應。與金和銀的情況類似，人們對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，例如半導體碲化汞鎘和碲化汞鋅，都是很好的探測紅外線的材料。

+2價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，仍有時被用來測試氨的存在，因為氨容易于其反應形成深色的米隆堿的碘鹽。

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

更高價的氧化態(tài)

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

有機汞化合物

在歷史上有機汞化合物很重要，但是在西方世界幾乎沒有工業(yè)價值。+2價的汞鹽是極少的能直接與芳香環(huán)反應的簡單的金屬復合物。有機汞化合物總是2價的，配位數(shù)一般是2，形成直線型化合物。與有機鎘和有機鋅的化合物不同，有機汞不與水反應。有機汞一般形成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。甲基汞會導致生物甲基化作用。

實驗發(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)生化學反應）。這些包合物（HgNe、HgAr、HgKr和HgXe）以范德華力相連。

汞最常用的應用是造工業(yè)用化學藥物以及在電子或電器產(chǎn)品中獲得應用。汞還用于溫度計，尤其是在測量高溫的溫度計。越來越多的氣態(tài)汞仍用于制造日光燈，而很多的其他應用都因影響健康和安全的問題而被逐漸淘汰，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，汞齊對病患是很安全的，盡管現(xiàn)在不如以前那么常見了，因為現(xiàn)在汞和它的化合物的毒性已經(jīng)被更廣泛地知曉（憂心汞齊在高溫時會蒸發(fā)出汞蒸汽），因此汞齊是一種制成牙齒填補物的重要元素。硫柳汞是一種用于疫苗中的有機物防腐劑，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，美國明尼蘇達州成為美國第一個禁止在化妝品中加入汞的州。

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。

總汞測定

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，發(fā)射出特征波長的熒光，其熒光強度與汞含量成正比，與標準系列比較定量。

冷原子吸收光譜法：

原理：汞蒸氣對波長253.7nm的共振線具有強烈的吸收作用。試樣經(jīng)過酸消解或催化酸消解使汞轉(zhuǎn)為離子狀態(tài)，在強酸性介質(zhì)中以氯化亞錫還原成元素汞，以氮氣或干燥空氣作為載體，將元素汞吹人汞測定儀，進行冷原子吸收測定，在一定濃度范圍其吸收值與汞含量成正比，與標準系列比較定量。

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合物，溶于三氯甲烷，與標準系列比較定量。

甲基汞測定

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)中用測汞儀測定，與標準系列比較定量。

廣泛使用的體溫計血壓計等設備造成了汞易污染室內(nèi)等環(huán)境問題，在室內(nèi)打碎汞溫度計時，不要驚慌，可以立即把肉眼可見的碎汞珠用紙片（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、不負責任的說法）托起來放進密封的水瓶里面，如果有細小的汞珠可以用紙片推到一起，汞會自動聚成小球，再收集。為了安全，在有一些簡單化學品的情況下可以使用硝酸擦拭汞污染的地面來完全消除汞污染。而絕對不可以用硫粉覆蓋的方法，因為常溫下汞難和硫化合，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。實驗證明，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)生體溫計血壓計汞泄露可用此方法處理。

2013年10月10日，由聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署主辦的“汞條約外交會議”在日本熊本市表決通過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念在熊本市發(fā)現(xiàn)的水俁病。87個國家和地區(qū)的代表共同簽署了公約。

美國國家環(huán)境保護局負責汞污染的控制和管理。有幾個法律賦予了EPA這項權(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，并提供了多種類型的廢舊電池的經(jīng)濟有效的處理方式。1995年的統(tǒng)計數(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1000ppm的限制（其附表中亦針對照明光源，如螢光燈管、HID等，訂定分階段實施之更嚴格的汞含量限制）。?包裝中汞的含量有一定的限制（汞，鉛，六價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量設備的使用，如溫度計和氣壓計。這項禁令只適用于新設備，醫(yī)療機構(gòu)將獲得豁免，并包含了一個給氣壓計制造商的兩年寬限期。

2008年1月1日，挪威頒布對于汞在制造業(yè)上的使用和汞產(chǎn)品的進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Erik Solheim表示汞是其中一種最具危險性的環(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年開始禁止汞的使用。

丹麥從2008年起在牙科中禁止使用汞齊。