Mercury (element)
一种沉重的银白色液态金属，具有独特的物理性质和高毒性。
汞是一种化学元素，符号为Hg，原子序数为80，俗称水银。它是一种沉重的银白色d区金属，并且是唯一在标准温度和压力下保持液态的金属元素。汞的熔点和沸点是所有金属中最低的，因此在标准条件下，它的液态范围是所有金属中最窄的。这种异常行为源于镧系收缩和相对论收缩，这些效应削弱了金属键。当液态汞凝固时，其体积缩小3.59%，密度从13.69 g/cm³增加到14.184 g/cm³。固态汞具有延展性和可塑性，可以用刀切割。汞是热的不良导体，但导电性尚可。在其临界点附近，汞会发生金属-非金属转变，电导率和光学性质发生急剧变化。它是第一种已知的超导体，于1911年发现，当时将汞冷却到一定温度以下，但后来发现其超导特性与其他超导体相比异常。在室温下，施加压力可使汞凝固成简单的菱面体结构，进一步压缩会产生至少四种不同的固态同素异形体，包括六方密堆积相。高压下的液态汞显示出异常低的配位数，每个原子约有6到10个最近邻原子，这与典型的致密液态金属不同。汞在全球范围内均有分布，主要以朱砂（硫化汞）形式存在，红色颜料朱红是通过研磨天然或合成朱砂制成的。它比金或铂稍活泼，但比锌或镉更稳定。它与氧化性酸反应生成汞(II)盐，与硫化氢的反应类似于银。汞能溶解许多金属，包括金和银，形成汞齐，但铁和几种第一行过渡金属能抵抗汞齐化。钠汞齐在有机合成和高压钠灯中用作还原剂。汞容易与铝形成汞齐，破坏其保护性氧化层，导致严重腐蚀。接触汞及其有机化合物对神经系统、免疫系统和肾脏有毒，中毒可能通过水溶性形式如氯化汞或甲基汞发生。
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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背景与渊源
在中国和西藏，汞曾被认为能延长寿命和愈合骨折，但现在已知接触汞蒸气会导致严重的健康问题。中国第一个统一王朝的皇帝秦始皇，据称因饮用一种旨在长生不老的汞和玉粉混合物而死亡。汞是唯一保留炼金术行星名称的金属，该名称源自水星。其化学符号Hg来自hydrargyrum，这是古希腊语中“水银”一词的拉丁化形式。在中世纪炼金术中，水银与最快的行星相关联，该行星以罗马神墨丘利命名。它有七种稳定同位素，其中202Hg最为丰富。汞能溶解许多金属形成汞齐，其毒性导致在仪器中的使用减少，但仍用于科学研究和一些牙科修复中。
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汞的重要性在于它是唯一在标准温度和压力下呈液态的金属元素，具有所有稳定金属中最低的熔点和沸点。其独特的物理性质使其在温度计、气压计和其他仪器中使用了几个世纪。然而，它对神经系统、免疫系统和肾脏的毒性导致其使用减少，许多制造商已将其从产品中去除。汞仍出现在荧光照明中，电流通过汞蒸气产生紫外线，使荧光粉发光。它与金和银等金属形成汞齐的能力具有历史和工业重要性，尽管它会严重腐蚀铝。汞的遗产是双重的：一种具有巨大实用性和科学兴趣的物质，但也是一种需要谨慎处理的强效环境和健康危害。