水銀 化学特性,用途語,生産方法
溶解性
水に不溶。硝酸に可溶。塩酸に不溶。
解説
水銀元素記号 Hg ，原子番号 80，原子量 200.59。周期表 12族，亜鉛族元素の1つ。天然には自然水銀などが鉱石としてまれに採取されるが，主要鉱石は辰砂である。地殻の平均水銀含有量 0.08ppm，海水中には 0.03 μg/l 程度含まれる。単体は銀白色の重い液状の金属。比重 13.6，融点－38.87℃，沸点 356.58℃。鉄を除く多くの金属とアマルガムをつくる。沸点近くまで熱すると酸化水銀になる。硝酸，熱濃硫酸，王水に可溶。酸化数は1と2。水銀の蒸気圧は小さいが，長期間吸入すると危険。膨張率が大きく，広い温度範囲で一定であるから，温度計に用いられるほか，気圧計，水銀ランプ，電気スイッチ，鏡，水銀ポンプ，水銀塩の製造，触媒，鉱石からの金，銀の抽出，整流器，アマルガム，電極など，非常に広い用途がある。
用途
乾電池、水銀塩類(昇汞,銀朱など)、蛍光灯、体温計および計量器、電気機器用、アマルガム(歯科用、合金用)等
使用上の注意
常温で徐々に揮散する。
性質
銀白色の金属光沢をもつ重い液体。固体ではスズ白色の金属光沢となり、展性、延性も大きく、ナイフで切断できるようになる。比重は13.5462、蒸気圧は1.20×10-3mmHg（いずれも測定温度20℃の場合）である。膨張率は大きく、しかもかなり広い温度範囲で一定である。鉄、ニッケル、コバルト、マグネシウムなどを除いた多くの金属とアマルガムをつくるので、貯蔵には普通、鉄の容器が用いられる。塩酸には溶けないが、硝酸に溶けて硝酸水銀となる。空気中では、乾燥していれば安定であるが、300℃以上では酸化水銀となり、400℃を超えると分解してふたたび水銀となる。湿った空気中では表面が酸化されて灰色の被膜を生ずる。また硫黄(いおう)とこすると、たやすく硫化水銀を生ずる。
歴史
古代から知られていた重要な金属の一つで、中国、インドなどで古くから保存用その他として化合物が広く用いられており、紀元前1500年ごろのエジプトの墓中からも発見されている。辰砂(しんしゃ)HgSを焼いて水銀を取り出すことについては、前300年ごろローマのテオフラストスによって初めて確実で詳細な報告がなされており、6世紀の末ごろには金鉱石から金を抽出するのにすでに水銀が用いられたという記録がある。しかし、それよりはるかに古く、たとえばエジプトや中国、朝鮮その他の古墳の発掘品に、水銀アマルガムを用いて金めっきを行った形跡のあることがわかっており、水銀の使用が始められたのはきわめて古い時代のことであったと思われる。前漢のころの書『淮南子(えなんじ)』にはすでに「丹(たん)」の記載があり、3世紀の『博物証』には「丹砂を焼けば水銀を成す」という文章が残されている。日本でも『風土記(ふどき)』や『日本書紀』には水銀についての多くの記載が残されており、水銀採取に関係のある神社として古くからの丹生(にう)神社は各地に存在している。また、たとえば東大寺の大仏建立にはアマルガム法によるめっきが行われ、使用された錬金(ねりがね)1万0436両、水銀5万8602両という記載が残されている（『東大寺要録』）。すなわち、このときのアマルガム配合比は1対5.6である。
水銀が液体であることと、多くの金属を溶かしアマルガムをつくることは、とくに錬金術師たちに注目されていた。すなわち、水銀はすべての金属の共通成分であり、水銀の含有量を変えることで、ある金属を他の金属に変えることもできるというように考えられていた。
命名の由来
水銀はラテン語でhydrargyrumというが、これは、ギリシア語で水を意味するhydrと銀を意味するargyrosからつくられたもので、原子記号のHgもこれからとったものである。また、ラテン語にはもう一つのmercuriumという名称があるが、これは中世ヨーロッパでは、金・銀・水銀・銅・鉄・スズ・鉛の7種を、太陽系の星、太陽・月・水星・金星・火星・木星・土星に対応させていたので、水銀は水星を意味するmercuryに関係するものとして命名されたもので、英語およびフランス語はこれからきている。中国ではきわめて古くから水銀と称しており、日本では水銀(みずがね)とよんでいた。汞(こう)は水銀と同義語である。
存在
遊離状態ではまれにしか産しない（遊離金属は古代に多く取り出されてしまったものと考えられている）。主要鉱石は辰砂である。世界的な産地はスペインおよびアメリカで、とくにスペインのアルマデンは辰砂の産地としてローマ時代から知られている。日本では古くはかなり広く産していたが、現在ではきわめてわずか（たとえば北海道、奈良県など）に産するのみで、ほとんど輸入に頼っている。
説明
Elemental mercury, a silver-white metal, is also known
‘quicksilver’ or ‘hydrargyrum.’ Mercury has been discovered in
Egyptian tombs dating as far back as 1500 BC. The chemical
symbol, Hg, is derived from the Greek word hydrargyros,
meaning ‘water silver.’ Mercury was known in antiquity and
used by alchemists. Its neurological effects were recognized
early, and its use in the hat-making trade gave rise to the phrase
‘mad as a hatter.’ Mercury has been used commercially and
medically for centuries. In the past it was a common constituent
of many medications, for example, it was used in the
treatment of syphilis. Use of mercury has been drastically
reduced in recent years. Within the twentieth century, mercury
used to be in every physician’s or pharmacist’s armamentarium,
for example, calomel was commonly used in infant
teething powders in the 1930s and 1940s.
化学的特性
Mercury is a silvery, mobile, odorless, extremely heavy liquid , sometimes found native. Insoluble in hydrochloric acid; soluble in sulfuric acid upon boiling; readily soluble in nitric acid; insoluble in water, alcohol, and ether; soluble in lipids; extremely high surface tension.
来歴
The name of Hg derives from the Roman god “Mercury”, the nimble messenger of the gods, since the ancients used that name for the element, which was known from prehistoric times. The name mercury originated in 6th-century alchemy, in which the symbol of the planet was used to represent the metal; the chemical symbol Hg derives from the Latin hydrargyrum, “liquid silver or quick silver.” Although its toxicity was recognized at an early date, its main application was for medical purposes.
使用
Amalgams, catalyst, electrical apparatus, cathodes for production of chlorine and caustic soda,
instruments (thermometers, barometers, etc.), mercury vapor lamps, extractive metallurgy, mirror
coating, arc lamps, boilers, coolant, and neutron
absorber in nuclear power plants.
定義
Metallic element of atomic
number 80, group IIB of the periodic table, aw
200.59, valences = 1,2; 4 stable isotopes and 12
artificially radioactive isotopes.
調製方法
Mercury is mined primarily in underground mines as the
metal or as the red sulfide cinnabar (HgS). Like HgO, the
sulfide decomposes at higher temperatures. Heating of the ore and condensation of the mercury vapor constitute a
convenient procedure for reducing, extracting, and purifying
mercury from its ore. In the United States, mercury is
produced primarily from secondary sources; this involves
recycling a variety of industrial waste products. A survey in
1980 conducted by the U.S. National Institute for Occupational
Safety and Health suggested that about 70,000 workers
were exposed to mercury and its compounds; the majority of
these exposures involves mercury vapor. However, this number
has probably already decreased considerably, and occupational
mercury vapor exposure has now become fairly rare
in industrialized countries. On the other hand, numbers of
workers exposed to mercury vapor from informal mining in
developing countries has increased disproportionally and is
causing health risks to workers and their families, including
children.
用途
金属の状態で、温度計、気圧計や多くの理化学器械、水銀灯、整流器、真空ポンプなどその用途は広い。工業的には食塩水の電解によるカ性ソーダ製造に用いられたことがあり（水銀による環境汚染の原因となるとして使用されなくなった）、各種薬品製造にも用いられる。そのほか農薬、火薬、歯科用アマルガムとして用いられる。
注意
液体の水銀は、空気中に放置すると蒸気としてわずかずつ拡散する。これをわずかずつでも長期間吸入すると中毒症状を呈する。水銀の化合物にも有毒なものが多く、たとえば昇汞(しょうこう)〔塩化水銀(Ⅱ)〕は致死量0.6グラムとされており、また有機水銀による中毒は、水俣病(みなまたびょう)をはじめ公害問題として知られている。
製法
水銀およびその鉱物は、比重が大きいので重力選鉱などで濃縮し、辰砂などの微粉を浮選によって分離する。ついで鉱石を空気中で熱し、遊離した水銀蒸気を冷却室に導いて凝縮させてつくる。
HgS＋O2―→Hg＋SO2
通常は不純物を多く含んでいるので、蒸留その他によって精製する。
実験室で用いられる水銀を精製するには、硫酸酸性の硫酸鉄(Ⅲ)水溶液で水銀を覆い、空気を吹き込み、不純物を酸化すると表面に浮くので、これを分離する。ついで、希硝酸または硝酸酸性硝酸水銀溶液中で繰り返し滴下して洗い、減圧蒸留する。
一般的な説明
An odorless, silvery metallic liquid. Insoluble in water. Toxic by ingestion, absorption and inhalation of the fumes. Corrosive to aluminum. Used as a catalyst in instruments, boilers, mirror coatings.
反応プロフィール
MERCURY forms an explosive acelylide when mixed with acetylene. Can form explosive compounds with ammonia (a residue resulting from such a reaction exploded when an attempt was made to clean MERCURY off a steel rod [Chem. Eng. News 25:2138. 1947]. Chlorine dioxide (also other oxidants, such as: chlorine, bromine, nitric acid, performic acid), and MERCURY explode when mixed [Mellor 2, Supp. 1:381. 1956]. Methyl azide in the presence of MERCURY is potentially explosive [Can. J. Chem. 41:1048. 1963]. Ground mixtures of sodium carbide and MERCURY can react vigorously [Mellor 5:848. 1946-47]. Ammonia forms explosive compounds with gold, MERCURY, or silver. (Eggeman, Tim. mmonia Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. John Wiley & Sons, Inc. 2001.).
危険性
Central nervous system impairment,
peripheral nervous system impairment, and kidney damage. (1) Mercury, metallic: Highly toxic
by skin absorption and inhalation of fume or vapor,
absorbed by respiratory and intestinal tract. FDA
permits zero addition to
健康ハザード
Mercury is a non-specific toxin, attacking many of the body s systems. At low levels of exposure, symptoms are mainly related to nerve and brain function and include memory loss, mood instability, tremor, and other stress-like symptoms: poor coordination, headache, and visual and hearing problems. Recently, reproductive health has been shown to be affected, with abnormalities in menstrual cycle, poor outcome of pregnancy, and subfertility in both men and women. The immune system is also damaged by mercury exposure.
火災危険
Behavior in Fire: Not flammable
燃焼性と爆発性
Mercury is not combustible.
安全性プロファイル
Poison by inhalation.
Human systemic effects by inhalation:
wakefulness, muscle weakness, anorexia,
headache, tinnitus, hypermotihty, darrhea,
liver changes, dermatitis, fever. An
experimental teratogen. Experimental
reproductive effects. Questionable carcinogen with experimental tumorigenic
data. Human mutation data reported. Used
in dental applications, electronics, and
chemical synthesis.
bromopropyne, alkynes + silver perchlorate,
ethylene oxide, lithium, methylsilane +
oxygen (explodes when shaken), peroxyformic acid, chlorine dioxide, tetracarbonylnickel + oxygen. May react with ammonia to
form an explosive product. Mixtures with
methyl azide are shockand spark-sensitive
explosives. The vapor iptes on contact
with boron diiodophosphide. Reacts
violently with acetylenic compounds (e.g.,
acetylene, sodmm acetylide, 2-butyne-l,4
do1 + acid), metals (e.g., aluminum, calcium,
potassium, sodium, rubidium, exothermic
formation of amalgams), Cl2, ClO2, CH3N3,
NazCz, nitromethane. Incompatible with
methyl azide, oxidants. When heated to
decomposition it emits toxic fumes of Hg.
See also MERCURY COMPOUNDS.
職業ばく露
Mercury is used as a catalyst, in dental
applications; and in pharmaceuticals; as a liquid cathode in
cells for the electrolytic production of caustic and chlorine.
It is used in electrical apparatus (lamps, rectifiers, and batteries) and in control instruments (switches, thermometers,
and barometers)
発がん性
There is no conclusive evidence from epidemiological
studies that mercury increases
cancer risk in humans.12 In the few studies in
which increases have been reported, concomitant
exposure to other known carcinogens has
confounded the results. The IARC has determined
that there is inadequate evidence in
humans for the carcinogenicity of mercury and
mercury compounds.12 In animals there is inadequate
evidence for carcinogenicity of metallic
mercury and limited evidence for the carcinogenicity
of mercuric chloride.
環境運命予測
Mercury cycles through various environmental phases by exchange from ground to air and back again. Metallic and dimethylmercury, which are volatile, will be released as mercury vapor that can travel long distances before being redeposited. When found in surface waters and soils it will degas into the surrounding air where natural currents and winds spread the materials until they are deposited back on the surface waters and soils. The majority of mercury returned to the soil or water is by wet partition and accounts for almost all of the mercury found in lakes with no other input source. Inert mercury will deposit bound to particulates in aerosols. Once deposited, mercury must adsorb to soil or sediment particulates or be returned to the atmosphere. This cycle continues with a portion of the mercury revolatilizing into the atmosphere in each cycle.
貯蔵
Precautions should be taken to prevent spills of mercury because
drops of the liquid metal can easily become lodged in floor cracks, behind cabinets, and
equipment, etc., with the result that the mercury vapor concentration in the laboratory may
then exceed the safe and allowable limits. Containers of mercury should be kept tightly sealed
and stored in secondary containers (such as a plastic pan or tray) in a well-ventilated area.
When breakage of instruments or apparatus containing significant quantities of Hg is possible,
the equipment should be placed in a plastic tray or pan that is large enough to contain the
mercury in the event of an accident. Transfers of mercury between containers should be
carried out in a fume hood over a tray or pan to confine any spills.
輸送方法
UN2809 Mercury, Hazard class: 8; Labels:
8-Corrosive material, 6.1-Poisonous material
純化方法
After air has been bubbled through mercury for several hours to oxidise metallic impurities, it is filtered to remove coarser particles of oxide and dirt, then sprayed through a 4-ft column containing 10% HNO3. It is washed with distilled water, dried with filter paper and distilled under vacuum. [Schenk in Handbook of Preparative Inorganic Chemistry (Ed. Brauer) Academic Press Vol I p8 1963.]
不和合性
Heating mercury causes the formation of
toxic mercury oxide fumes. Reacts violently with alkali
metals; acetylene, azides, ammonia gas; chlorine, chlorine
dioxide; many acids; most metals; ground mixtures of
sodium carbide, and ethylene oxide. Contact with methyl
azide forms shock- and spark-sensitive explosives. Attacks
copper and many other metals, forming amalgams
廃棄物の処理
Consult with environmental
regulatory agencies for guidance on acceptable disposal
practices. Generators of waste containing this contaminant
(≥100 kg/mo) must conform to EPA regulations governing
storage, transportation, treatment, and waste disposal.
Accumulate for purification and re-use if possible. Mercury
vapors may be adsorbed or treated with sulfide solutions
and then sent to mercury recovery operations
水銀 上流と下流の製品情報
原材料
準備製品