汞的基本介绍，汞的发现及行业发展，汞的性质和汞的化合物

汞 Mercury

• 汞是一种金属元素，俗称水银，英文名称Mercury，化学元素符号Hg，原子序数80，元素周期表中IIB族金属，熔点-38.87℃，沸点356.6℃，密度13.59g/cm³。汞是闪亮的银白色重质液体，也是在常温、常压下唯一以液态形式存在的金属。常温下汞化学性质稳定，汞蒸气和汞的化合物多有剧毒（慢性）。汞能溶解许多金属（如金、银等），形成汞合金（也叫汞齐）。汞在地壳中自然生成，通过火山活动、岩石风化或作为人类活动的结果，释放到环境中。汞在自然界中分布量极小，被认为是稀有金属。汞极少以纯金属状态存在，多以化合物形式存在，主要常见含汞矿物有朱砂、氯硫汞矿、硫锑汞矿和其他一些与朱砂相连的矿物，常用于制造科学测量仪器（如气压计、温度计等）、药物、催化剂、汞蒸气灯、电极、雷汞等，也用于牙科医学和化妆品行业。

汞的发现及行业发展

【汞的发现简史】

• 朱砂又名辰砂、丹砂、赤砂，是天然的硫化汞(HgS)，具有鲜红色泽，很早就被人们作为颜料使用。我国殷墟出土的甲骨文上涂有朱砂；旧石器时代，欧洲人也将此明亮的红色颜料用来装饰洞穴。
• 我国古代文献中记载，在秦始皇在世的时候，一些王侯在墓葬中早已使用了灌输水银，如葬在山东临淄县的齐桓公，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。另外，在公元前1500年的埃及坟墓中也发现了一小管水银。

• 根据1973年长沙马王堆汉墓出土的帛书中的《五十二药方》，其抄写年代在秦汉之际，是现已发掘的中国最古医方，据推测出于战国时代，其中有四个药方用到了水银。另外，汞也曾被西藏人认为是可以愈合骨折，延长寿命，维护健康的良品。古希腊，古埃及和罗马也认为汞能起到美容的作用。
• 此外，古时西方的炼金术士们认为水银是金属性的化身，具有一切金属的共同性，是一切金属的本原。因此东西方的炼金术士们都对水银产生了兴趣。
• 汞是一种能溶解黄金的液体，古代大规模的用来从河流的沉淀物中提取沙金，被汞溶解的黄金可以由蒸馏掉汞来回收。
• 朱砂在空气中煅烧即可得到汞，但由于生成的汞易挥发，不易收集，且操作人员还会发生汞中毒，经过不断的改善，改用密闭方式制汞，有的在密闭的竹筒中，有的在密闭的石柳罐中。

【汞的行业发展】

• 西班牙的汞矿从2500年前开采开始，当时汞矿的开采被西班牙，意大利，斯洛文尼亚等地的汞矿所垄断。直到19世纪末，新汞矿的出现，这种局面才有所改变。西班牙阿尔马登矿藏的汞供给给欧洲。在美洲，西班牙征服者在万卡维利卡开发大量的朱砂矿藏，用以提取黄金。1848年加州淘金热的矿工使用的汞来自加利福尼亚的新阿尔马登矿。2003年阿尔马登矿停止开采。

• 中国汞工业生产，在上个世纪50年代初期主要是接收旧中国遗留下的一些矿山收复生产和扩建。1950至1952年全国各主要汞矿相继由有关部门接管。贵州省铜仁专署于1950年10月接管了万山汞矿，1951年3月接管了大洞剌汞矿。湖南省工业厅于1951年元月接管了晃县汞矿。贵州省都匀公安处于1952年5月接管了丹寨汞矿，务川县公安局于1952年接管了务川汞矿。这些从矿商或私营合股公司手中接管过来的老矿山是破烂不堪的。国家对这些矿山进行了迅速恢复和扩建。
• 随着科技的发展，汞逐渐被人广泛应用于制造科学测量仪器（如气压计、温度计等）、药物、催化剂、汞蒸气灯、电极、雷汞等，也用于牙科医学和化妆品行业。但众所周知，汞属于有毒金属，因此在其广泛的被应用的过程中，其对人体的危害和对环境的污染逐渐引起全球高度重视。因此，2013年10月10日，日本率先签署了《水俣公约》，旨在全球范围内减低汞（俗称水银）排放，以减少汞对环境和人类健康造成的危害。

【汞的替代产品】

• 因水银对健康有害，人们一直在探索替代物质，并已在很多领域找到替代品。传统温度计中的水银已被一种由镓、铟及锡所合成的合金所取代，而电子温度计又逐渐取代了传统温度计。隔膜和薄膜电池技术也正在取代氯碱厂中的水银电池技术。美国的水银-锌电池则被锂、镍-镉和锌空气电池所取代，碱性电池中的汞为铟化合物所取代，乳胶涂料中的水银杀菌剂也被有机化合物取代。
• 在美国，水银已不再用于电池及涂料的生产。但一些纽扣式电池、清洁产品、烟花、杀虫剂、民间药品、老式钟表及美白护肤品和香皂中仍含有水银。每年，全球的水银消耗量在2000吨以下，其中约50%为中国所消耗，用于以煤为基础的氯乙烯单体的生产。

【水银的遗产】

• 阿尔马登位于西班牙西南部的卡斯蒂利亚-拉曼恰自治区雷阿尔城省，其汞矿的开采历史可以追溯到公元前7世纪的，当时有腓尼基人、罗马人和阿拉伯人在那里开采朱砂，用作油漆的添色剂和化妆品，但没有把它看作是汞金属原料。1600到1620年代，阿尔马登地区的水银生产迅速发展，1645年西班牙政府对这里的汞矿进行直接管理。18世纪时这里的汞产量继续提高。20世纪末达到每年1500吨。伊德里亚地区的水银开采源于1490年，16世纪时这里的开采量不是很大，但在17世纪中发展迅速。伊德里亚当地以经营水银的商店和基础设施闻名，也有矿工们的生活区和剧院。
• 汞是一种自然存在的化学元素，汞元素可以通过火山爆发及地壳的风化被自然的释放，自然地在生物圈、水圈、大气圈、和岩石圈间循环。大气中的汞（90%以上为气态汞）很容易地从一个地区转移至另一个地区，并自然地沉降于动植物群落之中。汞也是一种有毒化学元素，会毒害人类的神经系统，而工业的发展却加速了汞的排放和汞在全球范围内的循环，成为全球性的污染物。关于伊德里亚采矿工人及其家属中出现的汞中毒症状，以及其他长期影响，早在15世纪上半叶，瑞士毒物学家帕拉塞尔苏斯的文献中就有记载。

• 为此，进入20世纪之后，欧洲各产汞国纷纷关闭了汞矿。但是阿尔马登和伊德里亚的采汞业，在西班牙和斯洛文尼亚经济发展中都具有重要意义，因此两地汞矿的开采一直延续至21世纪。近几年，两国政府为保护环境，也先后决定关闭汞矿，同时寻求资助和采取措施以恢复因关闭汞矿而遭受影响的地区，解决关闭汞矿后带来的重大经济和社会问题。

汞的性质和汞的化合物

【汞的物理性质】

• 汞是一种金属元素，俗称水银，银白色液体，在常温、常压下唯一以液态形式存在的金属。熔点-38.87℃，沸点356.6℃，密度13.59克/立方厘米；有恒定的体积膨胀系数，热膨胀率很大，有良好的导电性，内聚力很强。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。

【汞的化学性质】

• 汞在空气中稳定，微溶于水，在有空气存在时溶解度增大，溶于硝酸和热浓硫酸，能和稀盐酸作用在其表面产生氯化亚汞膜，但与稀硫酸、盐酸、碱都不起作用。能溶解许多金属包括（金和银，但不包括铁），形成合金，合金叫做汞齐。汞具有强烈的亲硫性和亲铜性，即在常态下，很容易与硫和铜的单质化合并生成稳定化合物，因此在实验室通常会用硫单质去处理撒漏的水银。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。其金属活跃性低于锌和镉，且不能从酸溶液中置换出氢。二价汞的含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都是共价化合物，与水、空气、稀的酸碱都不起作用。

【汞的化合物】

• 汞的无机化合物

• 汞的无机化合物如硝酸汞(Hg(NO3)2)、升汞(HgCl2)、甘汞(HgCl)、溴化汞(HgBr2)、砷酸汞(HgAsO4)、硫化汞(HgS)、硫酸汞(HgSO4)、氧化汞(HgO)、氰化汞(Hg(CN)2)等，用于汞化合物的合成，或作为催化剂、颜料、涂料等；有的还作为药物，口服、过量吸入其粉尘及皮肤涂布时均可引起中毒。此外，雷汞Hg(CNO)2用于制造雷管等。
• 有机汞化合物
• 分子中含有碳-汞键的有机化合物称为有机汞化合物。有机汞化合物包括二烃基汞R2Hg[如(CH3)2Hg和(C6H5)2Hg等]及卤化烃基汞RHgX等，有机汞在有机合成中有一定的用途，例如烯烃羟汞化-脱汞反应的中间物就是有机汞化合物；有机汞化合物也用于医药（如红汞）。有机汞化合物的毒性较无机汞（氯化汞口服中毒量为0.5g，致死量1-2g）为大。人经口误服氯化乙基汞在3mg/kg.bw左右即重度中毒。

【汞的同位素】

• 汞共有7个稳定的同位素，具体信息如下表所示：