Mercury (element)
重く銀白色の液体金属であり、ユニークな物理的性質と高い毒性を持つ。
水銀は、元素記号Hg、原子番号80の化学元素であり、一般にクイックシルバーとも呼ばれる。重く銀白色のdブロック金属であり、標準温度・圧力下で液体状態を保つ唯一の金属元素として知られる。水銀はあらゆる金属の中で最も低い凝固点と沸点を持ち、標準状態における液体状態の温度範囲が最も狭い。この特異な挙動は、ランタノイド収縮と相対論的収縮によって金属結合が弱められることに起因する。液体水銀が凝固すると、体積は3.59%収縮し、密度は13.69 g/cm³から14.184 g/cm³に増加する。固体水銀は展性・延性に富み、ナイフで切断できる。水銀は熱の不良導体であるが、電気はある程度伝導する。臨界点付近では、伝導率と光学特性に急激な変化を伴う金属-非金属転移を示す。1911年に水銀を特定の温度以下に冷却することで発見された最初の超伝導体であり、その超伝導特性は後に他の超伝導体と比較して特異であることが判明した。室温で圧力を加えると水銀は単純な菱面体構造に固化し、さらに圧縮すると六方最密充填相を含む少なくとも4つの異なる固体同素体が生成される。高圧下の液体水銀は異常に低い配位数を示し、各原子は典型的な高密度金属液体とは異なり、約6～10個の最近接原子を持つ。水銀は世界中で産出され、主に辰砂（硫化水銀(II)）として存在し、天然または合成の辰砂を粉砕することで赤色顔料の朱色が作られる。金や白金よりもやや反応性が高いが、亜鉛やカドミウムよりも安定である。酸化性の酸と反応して水銀(II)塩を形成し、硫化水素とは銀と同様に反応する。水銀は金や銀を含む多くの金属を溶解してアマルガムを形成するが、鉄およびいくつかの第一遷移金属はアマルガム化に抵抗する。ナトリウムアマルガムは有機合成における還元剤や高圧ナトリウムランプに使用される。水銀はアルミニウムと容易にアマルガムを形成し、その保護酸化皮膜を破壊して深刻な腐食を引き起こす。水銀およびその有機化合物への曝露は神経系、免疫系、腎臓に毒性を示し、塩化水銀(II)やメチル水銀などの水溶性形態を介して中毒を引き起こす可能性がある。
Quick Facts
- Atomic number
- 80
- Phase at stp
- liquid
- Melting point
- −38.83 °C
- Density at stp
- 13.69 g/cm³ (liquid)
- Known for
- only metallic element liquid at standard temperature and pressure; toxic; used in thermometers and amalgams
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背景と経緯
中国とチベットでは、水銀は寿命を延ばし骨折を治すと考えられていたが、現在では水銀蒸気への曝露が深刻な健康被害を引き起こすことが知られている。中国を統一した最初の皇帝、秦の始皇帝は、不老不死の妙薬として意図された水銀と粉末のヒスイを混ぜたものを飲んで死亡したと伝えられている。水銀は、錬金術における惑星名が現代まで残る唯一の金属であり、その名は惑星水星に由来する。化学記号Hgは、古代ギリシャ語で「水銀」を意味する言葉をラテン語化したhydrargyrumに由来する。中世の錬金術では、クイックシルバーは最も速い惑星と関連付けられ、ローマ神話の神マーキュリーにちなんで名付けられた。水銀には7つの安定同位体が存在し、202Hgが最も豊富である。水銀は多くの金属を溶解してアマルガムを形成し、その毒性から機器での使用は減少しているが、科学研究や一部の歯科修復材料では依然として使用されている。
読者ガイド
水銀は、標準温度・圧力下で液体である唯一の金属元素であり、安定な金属の中で最も低い融点と沸点を持つという点で重要である。そのユニークな物理的性質により、何世紀にもわたって温度計、気圧計、その他の機器に不可欠であった。しかし、神経系、免疫系、腎臓に対する毒性からその使用は減少し、多くのメーカーが製品から水銀を排除している。水銀は現在でも蛍光灯に使用されており、水銀蒸気に電気を通すことで紫外線が発生し、それが蛍光体を発光させる。金や銀などの金属とアマルガムを形成する能力は歴史的・工業的に重要であるが、アルミニウムを深刻に腐食させる可能性がある。水銀の遺産は二面性を持つ。すなわち、大きな有用性と科学的関心の対象である一方、慎重な取り扱いを必要とする強力な環境・健康被害物質でもある。