元素

名称

元素符号
Hg

原子

序数

80

相对原子质量

(12C = 12.0000)

200.59 
英文名称
Mercury

原子半径/Å: 1.76

原子体积/cm3/mol: 14.82

电子模型

电子构型: 1s2 2s2p6 3s2p6d10 4s2p6d10f14 5s2p6d10 6s2

离子半径/Å: 1.02

共价半径/Å: 1.49 氧化态: 2,1

   汞(mercury,Hg),又称水银, 自然界中主要有辰砂矿(HgS),也有少量的自然汞。常用辰沙矿加少许碳在空气中加热而制得在各种金属中,汞的熔点是最低的,只有-38.87℃,也是唯一在常温下呈液态并易流动的金属。密度13.595克/立方厘米,蒸气密度6.9克/立方厘米。它的化学符号来源于拉丁文,原意是“液态银”。
   有关金属汞的生产很多,例如
汞矿的开采与汞的冶炼,尤其是土法火式炼汞,对空气、土壤水质都有污染;用热汞法生产危害更大。制造:校验和维修 汞温度计、血压计。流量仪、液面计、控制仪、气压表、汞整流器等,制造荧光灯、紫外光灯、电影放映灯、X线球管等;化学工业中作为生产汞化合物的原料,或作为催化剂如食盐电解用汞阴极制造氯气、烧碱等;以汞齐方式提取金银等贵金属以及镀金、馏金等;口腔科以银汞齐填补龋齿;钚反应堆的冷却剂,等等。

   用于温度计,气压计,荧光灯和电池。汞的无机化合物如硝酸汞(Hg(NO3)2)、升汞(HgCl2)、甘汞(Hg2Cl2)、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(ONC)2.1/2H2O)用于制造雷管等。

状 态:银色液状过渡金属菱形晶体结构。 声音在其中的传播速率:(m/s) 1451.4

熔 点(℃): -38.72

沸 点(℃):  357

 密度(g/cc,300K): 13.546

 

比 热/J/gK : 0.139

蒸发热/KJ/mol : 59.229

 熔化热/KJ/mol: 2.295

 
导电率/106/cm : 0.0104 导热系数/W/cmK: 0.0834 三相点(℃): -38.8344/0.2mPa (温度标准点)  
晶胞参数:      
     a = 300.5 pm    b = 300.5 pm c = 300.5 pm  

     α = 70.520°

β = 70.520°

γ = 70.520°

 

电离能 (kJ /mol)  
   M - M+ 1007      M+ - M2+ 1809    M2+ - M3+ 3300    M3+ - M4+ 4400      M4+ - M5+ 5900   

    M5+ - M6+ 7400   M6+ - M7+ 9100   M7+ - M8+ 11600     M8+ - M9+ 13400    M9+ - M10+ 15300

 

?

    原子中,电子在核的一旁飞快地运动。在核电荷数很大的原子即重原子中,强大的核电荷使内层电子运动速度快到 可与光速相比较,相对论效应影响随即而生。不过,由于原子、分子的化学性质主要由价电子决定,以致直到1970 年之前人们还普遍认为相对论纯属于物理界的事,同化学没什么关系。

  70 年代末,出现了超级计算机,含相对论效应的量子化学计算方法顿作劲疾发展。从此相对论同化学之间的直接联系得以洞识,人们的看法也为之一改。本文所介绍的一些研究结果旨在表明:相对论效应对重原子以及含重原子的分子、原子簇的化学、光谱性质具有实质影响。

  相对论效应源自重原子内层电子的运动速度。当内层s 电子的运动速度达到堪与光速相比的程度时, 根据Einstein 相对论公式,电子的质量会相应增加并引起内层电子轨道收缩。
    例如: 金的1s 电子的运动速度达到了光速的 65%。相对论效应造成 1s 轨道的收缩同时致使外层的 6s 轨道也发生收缩并趋于稳定。正是由于 6s 轨道的收缩及稳定化使得金的 5d 同 6s 之间的能带间隙变狭到仅为 214eV ,而银的 4d 同 5s 的能带间隙却高达 315eV 。于是,金在可见光范围内吸收蓝光,闪烁出黄灿灿的金色。这迥异于一般金属的金黄色正是相对论效应造成 6s 轨道收缩从而对金的颜色起了重要影响的反映。
    表现出相对论效应影响的另一例子是汞的状态。作为金属的汞在常温下却离奇地以液态存在。
   上述的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(n s2) 1S- (n s1np 1) 1P 应随主量子数增加而减小。
    所以,由锌到镉能量间隔变小原在预料之中。然而由镉到汞该能量间隔一反而陡然增加。
    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。基态汞原子之间仅靠范德华力相互维系,所以金属汞在常温下呈液态

       汞 是一种很重、银白色的液态过渡金属。体胀系数为1.82×10-4/℃,可利用汞的膨胀特性制作 水银温度计。
    汞导热性能差,而导电性能良好。
    汞很容易与几乎所有的普通金属形成合金,包括金和银,但不包括铁。这些合金统称汞合金(或汞齐)。该金属同样有恒定的体积膨胀系数,其金属活跃性低于锌和镉,且不能从酸溶液中置换出氢。
    通常的汞化合物中,它的化合价是 +1 或者 +2。很少有 +3 价的汞化物存在。
    纯汞是有毒的,但它的化合物和盐的毒性非常高,口服、吸入或接触后可以导致脑和肝的损伤。因此,今天的温度计大多数使用酒精取代汞。一些医用温度计仍然使用汞因为它的精确度高。在标准气压和温度下,纯汞最大的危险是它很容易氧化而产生氧化汞,氧化汞容易形成小颗粒从而加大它的表面面积。虽然纯汞比其化合物的毒性低,但它依然是一种很危险的污染物因为它在生物体内形成有机化合物。
    最危险的汞有机化合物是C
2H6Hg,仅数微升接触在皮肤上就可以致死。汞是一种可以在生物体内积累的毒物,它很容易被皮肤以及呼吸和消化道吸收。水俣病是汞中毒的一种。汞破坏中枢神经组织,对口、粘膜和牙齿有不利影响。长时间暴露在高汞环境中可以导致脑损伤和死亡。
    尽管汞的沸点很高,但在室温条件下饱和的汞蒸气已经达到了中毒计量的数百倍。

丰    度

滞留时间/年:未知

 
太阳(相对于 H=1×1012): < 125 海水中/p.p.m.:  
地壳/p.p.m.: 0.05 大西洋表面: 4.9×10-7 太平洋表面: 3.3×10-7
大气/p.p.m.(体积): 大西洋深处: 4.9×10-7 太平洋深处: 3.3×10-7

人体中含量

/p.p.m.: 0.018 - 3.7      
器官中: 肌肉/p.p.m.: 0.02 - 0.7  
/mg dm-3 : 0.0078 日摄入量/mg: 0.004 - 0.02  
/p.p.m.: 0.45 人(70Kg)均体内总量/mg: 6

汞有七种稳定的同位素。   
    同位素        丰度        半衰期       衰变模式       衰变能量MeV        衰变产物   
    194Hg        人造         444年        电子捕获           0.040                194Au   
    196Hg        0.15%        稳定   
    198Hg        9.97%        稳定   
    199Hg      16.87%        稳定   
    200Hg      23.10%        稳定   
    201Hg      13.18%        稳定   
    202Hg      29.86%        稳定   
    204Hg        6.87%        稳定   
    203Hg         人造         46.612天   
    其他放射性同位素的半衰均小于一天。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

            含汞物质标识

    汞为银白色的液态金属,常温中即有蒸发。 汞很易蒸发到空气中引起危害,因为:
    1、在0℃时已蒸发,气温愈高,蒸发愈快愈多;每增加10℃蒸发速度约增加1.2~1.5倍,空气流动时蒸发更多。
    2、汞不溶于水,可通过表面的水封层蒸发到空气中。
    3、粘度小而流动性大,很易碎成小汞珠,无孔不入地留存于工作台、地面等处的缝隙中,既难清除,又使表面面积增加而大量蒸发,形成二次污染源。
    4、地面、工作台、墙壁十天花板等的表面都吸附汞蒸气,有时,汞作业车间移作它用,仍残留有汞危害的问题。工人衣着及皮肤上的污染可带到家庭中引起危害。
    汞是电池、采矿等行业常用的重金属之一,汞及其化合物可通过呼吸道、皮肤或消化道等不同途径侵入人体。
    汞的毒性是积累的,需要很长时间才能表现出来。食物链对于汞有极强的富集能力,淡水鱼和浮游植物对汞的富集倍数为 1000,淡水无脊椎动物为 100000,海洋动物为 200000。汞中毒(mercurypoisoning)以慢性为多见,主要发生在生产活动中,长期吸入汞蒸气和汞化合物粉尘所致。以精神-神经异常、齿龈炎、震颤为主要症状。大剂量汞蒸气吸入或汞化合物摄入即发生急性汞中毒。对汞过敏者,即使局部涂沫汞油基质制剂,亦可发生中毒。接触汞机会较多的有汞矿开采,汞合金冶炼,金和银提取,汞整流器,以及真空泵、照明灯、仪表、温度计、补牙汞合金、雷汞、颜料、制药、核反应堆冷却剂和防原子辐射材料等的生产工人。有机汞化合物以往主要用作农业杀菌剂,但毒性大,我国已不再生产和使用。
    水银是常温下惟一呈液态的金属,含有它的用品一旦被打碎,水银就会蒸发。而且,它的吸附性特别好。水银蒸气易被墙壁和衣物等吸附,成为不断污染空气的源头。虽然少量吸入它不会对身体造成太大的危害,但长期大量吸入,则会造成汞中毒。汞中毒分急性和慢性两种:急性中毒有腹痛、腹泻、血尿等症状;慢性中毒主要表现为口腔发炎、肌肉震颤和精神失常等。 在我们的日常生活中,有不少用品与水银有关。比如,各类荧光灯中都含有水银;一些暖水瓶为了减少热辐射,外壁涂有水银;早期的镜子背面涂有水银;电脑显示器等电子产品中也含有一定量的水银;氧化汞还被用作电池的阳极,如果长时间不使用,电池里所含的酸、碱等腐蚀性物质就会破坏外壁,导致汞泄漏提醒大家,如果不小心弄破了以上物品,处理时一定要小心,不要和其他垃圾混在一起倾倒。否则,水银会进入水体、土壤中,通过食物链,最终会危害到人类健康。
    含有水银的用品一旦被打破,水银会形成球体滚落。这时,要先关掉室内所有加热装置,打开窗户通风;然后带上手套,用小铲子把水银收集起来深埋,或在上面撒些硫磺粉末,硫和汞反应能生成不易溶于水的硫化汞,危害会大大降低。由于水银在常温下即可蒸发成气态,很容易被吸入呼吸道,引起中毒,所以,处理散落在地的水银时最好带上口罩。

汞中毒的诊断 
   急性汞中毒的诊断主要根据职业史或摄入毒物史,结合临床表现和尿汞或血汞测定(明显增高)而确立。慢性汞中毒的诊断,应强调接触史,临床有精神-神经症状、口腔炎和震颤等主要表现,并需除外其他病因引起的类似临床表现。尿汞和血汞等测定值增高对诊断有辅助意义。驱汞试验可用二巯丙磺钠 0.25g,肌肉注射;或二巯丁二钠 0.5g,静脉注射;如尿汞排出量明显增高,可作为重要的辅助诊断依据。
   生活用品含的大多是金属汞,而且含量很少,即使进入体内也不会被消化道吸收,少则几小时,多则十几小时,即可从粪便中排出。如果误吞水银的量较大,可以口服牛奶或蛋清,使其中的蛋白质和水银结合,保护胃黏膜。如果伤口碰到水银,则应到医院中毒防治科进行检查,出现中毒现象再进行治疗 。

汞中毒急救措施 
   皮肤接触:脱去污染的衣着,立即用流动清水彻底冲洗。然后将衣服用塑料袋包裹好,以防止乱扔,造成二次污染。
   眼睛接触:立即提起眼睑,用大量流动清水或生理盐水冲洗。
   吸入:迅速脱离现场至空气新鲜处。注意保暖,必要时进行人工呼吸。就医 一定要快。
   食入:误服者立即漱口,给饮牛奶或蛋清。就医。 慢性中毒者应脱离进一步接触。 急救完毕后都应进一步就医,以确定是否有其他损害!

汞中毒的治疗措施
   口服汞化合物引起的急性中毒,应立即洗胃。也可先口服生蛋清、牛奶或活性炭;导泻用50%硫酸镁。在洗胃过程中要警惕腐蚀消化道的穿孔可能性。常用汞的解毒剂有以下几种:

  
二巯丙磺钠
   其巯基可与汞离子结合成巯-汞复合物,随尿排出,使组织中被汞离子抑制的酶得到复能。 急性中毒时的首次剂量为 5%溶液2~3ml,肌肉注射;以后每4~6小时一次,每次1~2.5ml。1~2天后,每日一次,每次2.5ml。一般治疗一周左右。必要时可在一月后再行驱汞。常见副作用有头晕、头痛、恶心、食欲减退、无力等,偶而出现腹痛或低血钾,少数患者出现皮疹,个别发生全身过敏性反应或剥脱性皮炎

  
二巯丙醇
   其药理作用与二巯丙磺钠相似。首次剂量为2.5~3.0mg/kg体重,每4~6小时,深部肌肉注射一次,共1~2天。第3天按病情改为每6~12小时一次;以后每日1~2次。共用药10~14天。常见副作用有头痛、恶心、咽喉烧灼感、流泪、鼻塞、出汗、腹痛、肌肉痉挛、心动过速、血压升高、皮疹和肾功能损害等。小儿易发生过敏反应和发热。
  
乙酰消旋青霉胺
  
其对肾脏的毒性较青霉胺小,每日剂量1g,分4次口服。副作用有乏力、头晕、恶心、腹泻、尿道排尿灼痛。少数出现发热、皮疹、淋巴结肿大等过敏反应和粒细胞减少。青霉胺用法“铅中毒”。
   在急性中毒治疗过程中应注意水、电解质和酸碱平衡并纠正休克。出现有肾功能损害和急性肾功能衰竭时应避免应用驱汞药物,并应及早进行血液透析或血液灌洗,此时可同时应用驱汞药物,以减少汞对人体的毒性。
   慢性汞中毒的驱汞治疗5%二巯丙磺钠2.5~5.0ml,肌肉注射,每日一次,连续3天,停药4天,为一疗程。一般用药2~3疗程。此外,二巯丁二钠和青霉胺亦为常用驱汞药物。硫胺-8-6-乙酰双氢硫辛酸甲酯硫化物,每日口服400mg,可使尿汞排泄量增加2~6倍。间-二巯基琥珀酸0.5g,每日3次,连服5天,可使尿汞排泄比治疗前增加8倍。

   金属汞长期粘附在物体表面,在常温下持续蒸发。因此汞作业车间的墙壁、地面和操作台的表面应光滑无裂隙,便于清扫除毒。车间温度不宜超过15~16℃。车间空气中汞最高容许浓度订为0.001mg/m3

汞中毒的发病机理
   汞蒸气较易透过肺泡壁含脂质的细胞膜,与血液中的脂质结合,很快分布到全身各组织。汞在红细胞和其它组织中被氧化成Hg2+,并与蛋白质结合而蓄积,很难再被释放。金属汞在胃肠道几乎不吸收,仅约摄食量的万分之一,汞盐在消化道的吸收量约10%。汞主要由尿和粪中排出,唾液、乳汁、汗液亦有少量排泄,肺部呼出甚微。体内汞元素半寿期为60天,汞盐约40天,在初4天内排泄量较多。
   汞离子易与巯基结合,使与巯基有关的细胞色素氧化酶、丙酮酸激酶、琥珀酸脱氢酶等失去活性。汞还与氨基、羧基、磷酰基结合而影响功能基团的活性。由于这些酶和功能基团的活性受影响,阻碍了细胞生物活性和正常代谢,最终导致细胞变性和坏死。近年来,发现汞对肾脏损害,以肾近曲小管上皮细胞为主。汞还可引起免疫功能紊乱,产生自身抗体,发生肾病综合征或肾小球肾炎。

急性汞中毒
   吸入高浓度汞蒸气可引起发热、化学性气管支气管炎和肺炎,出现呼吸衰竭,亦可发生急性肾功能衰竭。
   皮肤接触汞及其化合物可引起接触性皮炎,具有变态反应性质。皮疹为红斑丘疹,可融合成片或形成水疱,愈后遗有色素沉着

慢性汞中毒
   常为职业性吸入汞蒸气所致,少数患者亦可由于应用汞制剂引起。精神-神经症状可先有头昏、头痛、失眠、多梦,随后有情绪激动或抑郁、焦虑和胆怯以及植物神经功能紊乱的表现如脸红、多汗、皮肤划痕征等。肌肉震颤先见于手指、眼睑和舌,以后累及手臂、下肢和头部,甚至全身;在被人注意和激动时更为明显。口腔症状主要表现为粘膜充血、溃疡、齿龈肿胀和出血,牙齿松动和脱落。口腔卫生欠佳者齿龈可见蓝黑色的硫化汞细小颗粒排列成行的汞线,是汞吸收的一种标记。肾脏方面,初为亚临床的肾小管功能损害,出现低分子蛋白尿等,亦可出现肾炎和肾病综合征。肾脏损害在脱离汞接触后可望恢复。慢性中毒患者尚可有体重减轻、性功能减退,妇女月经失调或流产以及有甲状腺机能亢进、周围神经病变。眼晶体前房的棕色光反射,认为是汞沉着引起的“汞晶状体炎”,在中毒症状消失或脱离汞接触后,这种棕色光反射仍可持久存在,是一种汞吸收的另一标记。

汞对皮肤危害
   汞能减少皮肤的黑色素生成,同时汞离子原料价格低廉,这些优点使它经常进入化妆品行列,以“帮助”我们实现快速祛斑美白。但汞是有毒的重金属,虽然可以在一周、甚至更短的时间内淡化皮肤上的斑点,长期使用则会引起接触性皮炎,出现红斑丘疹,并有可能融成一片,甚至形成水疱,愈后反而使面部色素加深。

汞齐
   很多金属能溶于汞形成汞齐。形成汞齐的难易程度,与金属在汞中的溶解度有关。一般说来,与汞性质相近的金属易于溶解。元素周期表中的同族元素,随原子序数的增加,在汞中的溶解度也增加。
   铊在汞中的溶解度最大,18℃时为42.8%。铁在汞中的溶解度最小,18℃时为1.0×10-17%,因此常用铁制作盛汞容器。铁是最典型的不能形成汞齐的金属,除此之外,几乎所有的金属都能形成汞齐。传统的“混汞法”即利用形成汞齐的方法从矿石中提取金。工业中常用汞作阴极,通过电解,形成汞齐,以制取烧碱或提纯金属。汞齐还可用作牙科金属材料。

特性
   汞容易与大部分普通金属形成合金,包括,但不包括。这些合金统称汞合金(或汞齐)。
   汞具有恒定的体积膨胀系数,其金属活跃性低于,且不能从溶液中置换出。一般汞化合物的化合价是+1或+2,+3价的汞化物很少有。
   商业上有关汞的交易,通常以一“烧瓶”的容量作单位,约重34.5公斤

来源
   汞是地壳中相当稀少的一种元素,极少数的汞在自然中以纯金属的状态存在。朱砂HgS)、氯硫汞矿、硫锑汞矿和其它一些与朱砂相连的矿物是汞最常见的矿藏。大约世界上 50% 的汞来自西班牙意大利,其他主要产地是斯洛维尼亚、俄罗斯和北美。朱砂在流动的空气中加热后其中的汞可以还原,温度降低后汞凝结,这是生产汞的最主要的方式。

化合物
   汞的常见化合物有: 氯化亚汞Hg2Cl2),又称甘汞,有时还在医学中被应用。 氯化汞HgCl2),又称升汞,是一种腐蚀性极强的剧毒物品 雷酸汞经常被用在爆炸品中。 硫化汞:又名朱砂,是一种很高质素的颜料,常用于印泥。朱砂也是一种矿石中药材,也是道士炼丹的一种常用材料。 汞的有机化合物也很重要。甲基汞是一种经常在河流或湖泊中被发现的很危险的污染物。
   实验发现在电弧惰性气体可以与汞蒸气反应。这些化合物(HgNe、HgAr、HgKr和HgXe)以范德华力相连。

     汞中毒分急性和慢性两种。急性中毒多为高汞盐(如HgCl2)入口所致,0.1~0.3g即可致死。吸入汞蒸 汽会引起慢性中毒,症状为食欲不振、恶心、便秘、贫血、骨骼和关节疼痛、精神衰弱等。汞蒸汽的最大安全浓度为0.1mg/m3,而20℃时汞的饱和蒸汽压约为0.16Pa
    由 PV =(m/M)RT ==
>> m = MPV/RT  取M=200.6g/mol、P=0.16Pa、V=1m3、R=8.31J/mol、T=293K(20)  得m=12.34mg/m3 ,超过安全浓度 123 倍。所以使用汞必须严格遵守下列操作规定:
    (1) 储汞的容器要用厚壁玻璃器皿或瓷器,在汞面上加盖一层甘油,避免直接暴露于空气中,同时应放置在远离热源的地方。一切转移汞的操作,应在装有 甘油的浅瓷盘内进行。
    (2) 装汞的仪器下面一律放置浅瓷盘,防止汞滴散落到桌面或地面上。万一有汞掉落,要先用吸汞管尽可能将汞珠收集起来,然后把硫磺粉撒在汞溅落的地方,并摩擦使之生成HgS,也可用KMnO
4溶液使其氧化。擦过汞的滤纸等必须放在有甘油的瓷缸内。
    (3) 使用汞的实验室应有良好的通风设备;手上若有伤口,切勿接触汞。
    只有当室温低于
-28℃时 (对应汞饱和蒸汽压约为0.0008399Pa,空间浓度为0.0827573mg/m3) 暴露的汞挥发至空间汞浓度才低于安全浓度0.1mg/m3