汞（Mercury）

汞（Mercury）
高雄市立女子高級中學化學科洪瑞和老師/國立中山大學化學系張祖辛副教授責任編輯

汞亦稱為水銀，元素符號Hg，原子序80，是一密度大、銀色的金屬，在常溫常壓下為液態（常溫、常壓下有機會為液態的還有Cs，Fr，Ga，Rb，Br₂；但在STP下為液態的只有汞和溴）。汞用於溫度計、氣壓計、壓力表、血壓計、浮球閥和其他科學儀器。但由於汞具毒性，故部分溫度計已被酒精溫度計取代。但在其他科學研究及牙科、醫藥上，汞齊、汞化合物仍有其用途。汞在自然界主要以硫化汞形式存在。元素態汞及硫化汞因不溶於水而毒性不強，但可溶的化合物如氯化汞及甲基汞，毒性則相當強。

發現史：
汞是常溫下唯一液態的金屬，人類在古代就發現了汞，它的使用歷史在金屬中僅次於金、銀、銅、錫、鐵和鉛。汞的希臘文原意是”液態的銀”。古羅馬人將汞稱為Hydrargyrum，拉丁名稱是由Hydra（水）和argyrum（銀）組成，元素符號為Hg，英文名稱為Mercury。

汞是地殼中含量相當稀少的元素，質量比約佔0.08ppm。但汞礦中含汞的百分比可高達2.5%，少的也有0.1%。汞礦（硫化汞，辰砂，cinnabar）通當發生在年輕的造山帶岩層、較高密度的岩層與地殼受壓之處，也會與雄黃和黃鐵礦一起形成於火山噴道及溫泉周圍。把硫化汞置於空氣中加熱，就可以得到汞，汞具有相當大的密度、特殊的流動狀態，它還能夠溶解金、銀、銅、錫、鉛等多種金屬，形成柔軟的合金：汞齊。

性質：
汞的化學性質不如鋅和鎘活潑，在加熱至沸騰的條件下，汞才緩緩地與氧作用，生成氧化汞，但在500℃以上時，氧化汞又會分解成氧氣和汞。汞與硫粉直接研磨即可生成硫化汞；汞不與稀酸反應，只溶於熱的濃硫酸或硝酸中。汞的另一個特性是它能溶解許多金屬形成汞齊。由於汞具有流動性，體積膨脹系數均勻，故用來製作水銀溫度計；又因密度大，蒸氣壓低，可製造氣壓計、血壓計、電子開關等。而汞的蒸氣在電弧中能導電並輻射出高強度的可見光和紫外線，可作太陽燈。鋅與氧化汞可製得電壓相當穩定的水銀電池。
汞的用途：在舊式生產氯和燒鹼（NaOH）的過程中使用汞齊法，但此法因有汞的污染疑慮，現多已改採用隔膜法。另在牙科及醫藥上也使用汞合金及汞的化合物。
但汞及其化合物大多有毒，汞元素對人體是有害的。汞蒸氣吸入人體會產生慢性中毒。若不慎將汞撒落至地面上時，需儘量收集，殘留的汞撒上硫粉使其轉變成硫化汞再回收。汞的有機化合物能對水域產生嚴重污染，人喝了含汞的水或食用了被汞污染的魚，汞會在人體中累積，使人中毒，破壞人的中樞神經系統，造成不可治癒的傷害。最有名的例子，就是在日本Minamata所發生的事件，現今此病症被稱為水俁病（Minamata disease）。

汞的化合物：
汞離子Hg²⁺在鹼性條件下產生橘黃色沉澱HgO，Hg(OH)₂在室溫下不存在。但若在硝酸汞中加入碳酸鈉溶液，可以得到紅色的HgO，不同的顏色是因為晶粒大小不同所致。氧化汞在500℃時可分解為氧氣和汞。

硫化汞是是金屬硫化物中溶解度相當小的，它不溶於硝酸，只溶於王水或濃的Na₂S（形成錯合物HgCl₄^2-或HgS₂^2-）。

二氯化汞HgCl₂是一種白色針狀晶體，微溶於水，有劇毒。為一共價型分子，熔融時不導電，熔點較低（549K），俗稱昇汞。

氯化亞汞Hg₂Cl₂是一種不溶於水的白色粉末，無毒，因味略甜，俗稱甘汞，化學上常用作甘汞電極。在白色的Hg₂Cl₂上加入氨水，會生成Hg(NH₂)Cl，但此物會促使亞汞發生自身氧化還原，產生金屬汞，導致生成混合物：Hg₂Cl₂/Hg(NH₂)Cl/Hg而呈灰黑色，可用此反應區別Hg²⁺及Hg₂²⁺。

含汞的廢水處理：
化學工廠、冶煉、電鍍等部門是含鎘、汞廢水的主要來源，含汞廢水的處理方法主要有金屬還原法：利用活性比汞大的銅屑、鋁屑、鋅粒等作為還原劑，置換出強酸性含汞廢水中的汞；及化學沉澱法：對於不同濃度、不同種類的汞鹽廢水，均可用S^2-離子作為沉澱劑，使之與Hg²⁺生成難溶的HgS沉澱。

參考資料：
1. http://en.wikipedia.org/wiki/Mercury
2. 車雲霞、申泮文，2005年，化學元素周期系（Huaxue Yuansu Zhouqi Xi），南開大學出版社。
3. Geoff Rayner-Canham, Tina Overton, 2006, Descriptive Inorganic Chemistry, 4th ed., Freeman.