水银简史:神奇的液态金属

#科普12:05509

众译鸣谢

原文字幕:千竹菁于2017.10.06制作完成

译文字幕:Hermes赫斯于2017.10.15制作完成

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字幕详情

汞之所以特别 是因为它是在常温下
唯一能保持液态的金属元素
其元素符号是Hg
这由它古老又难念的名字演化而来
它过去被称为水银
这是两个希腊单词的结合
意为水和银
汞的密度相当大
这些少量的汞
重量却是惊人的2.5磅
这比其他金属的密度要大得多
假如我们在其中投入一枚硬币
它会浮在汞之上
汞的熔点和凝固点在零下39℃左右
温度在其之下 它就变成固态
回升到室温就会开始融化
我觉得挺有趣的
汞作为金属 沸点相对来说很低
在360℃左右
这使得汞易于蒸馏提纯
不过 我不推荐大家学我在家里做实验
太危险了
如果失误 沸腾的汞溢得到处都是
妥妥的就是一场灾难
由于原子之间 强大的金属键结合力
汞的表面张力极强
这里就不深入解释了
极强的表面张力导致汞的表面向内吸引
使其表面积最小化
形成理想的球状
随着汞的增多 这种现象越不明显
因为重力的影响比表面张力大得多
以致水银变扁
然而随着体积变小
重力的作用也越来越小
最终 表面张力取得主导权
汞在表面张力的作用下
就会成为类球体
因为汞是金属元素 因此也具备导电性
人们利用这一点
可以制作一系列的电路开关
水银开关有多种
但最普遍的也许是倾斜开关
只要倾向正确
汞就会联通电路
能够点亮灯泡等
汞在自然界中并不以金属单质形式存在
它通常存在于硫化汞中
天然硫化汞又称辰砂或朱砂
硫化汞有两种变体
一种是红的 一种是黑的
红的这种最常见
由于其鲜艳的颜色
过去常被用作颜料 俗称银朱
两种硫化物都可以分解出汞金属
常用方法是焙烧
在高温下
硫化汞会分解出汞元素
提纯后即可收集起来
虽然焙烧冶汞法非常普遍
不过汞也能用化学方法冶炼
硫化汞完全不能溶解于纯水
却能溶解于高浓度的硫化钠碱性溶液中
加入铝箔后
汞就会被析出溶液
析出的汞会沉降在溶液底部
便于收集和清理
汞还有一个有趣的特性 齐化性
即能与其他金属形成合金
铝的汞齐化最为常见
铝一般被氧化层包围 氧化铝被汞瓦解后
新鲜的铝将暴露在空气中
铝迅速与氧结合 形成新的氧化铝
也就是这些白色金属纤维
铝汞齐中的铝被氧化后
其中富余的汞又能将更多的铝齐化
不断循环
即使可见的汞被消耗掉了
还是有一小部分渗入铝中
继续将其瓦解
这也是汞被禁止
带上飞机的原因
我上周上传的视频
有更多铝汞齐反应的细节
感兴趣的话可以去看看
链接放在视频简介里了
化学上 汞齐化循环常被用于还原反应
少量的汞就能不断还原新鲜的铝
铝被还原后又继续失电子被氧化
然而 金属汞并不是汞齐反应的最佳选择
我们常用更易溶解的汞盐代替
我曾用汞齐反应制取1-辛烯-3-醇
这是一种昆虫引诱剂
汞齐反应也被应用于其他化学反应
其中有些是违法的 比如制作安非他命
除铝汞齐以外 汞齐反应的应用范围很广
常用于黄金提纯
或用作牙齿填充剂
将来我还会制作一个或一系列视频
重点介绍汞齐
无论如何 就毒性而言
汞金属并不十分危险
这主要是因为 汞不能被皮肤很好地吸收
而且汞也不是特别活泼
为了证明这点
科迪实验室频道的主播将整只手浸入汞里
不巧的是
我没有他那么多的汞
所以至多只能浸没两根手指
尽管这样做并不会中毒
过后彻底清洁双手还是必要的
确保手上没有汞残留
说起来可能会让你惊讶 汞最大的危险
来自于汞蒸汽
汞蒸气一般是不可见的
除非用紫外线照射
汞蒸汽会吸收紫外线
并在纸上留下投影
汞蒸汽一旦被吸入体内
就会被肺吸收 这显然不是好事
然而 小剂量仍然无碍
除非你经常暴露在其中
汞的有机和无机化合物
会带来真正的危险
有机汞大多数人都会接触到
因为它们广泛存在于海鲜中
且极易溶于脂肪
也就是说 它们容易被皮肤和消化道吸收
自然界中存在大量有机汞
不过 最臭名昭著的就要数二甲基汞了
1997年 有机化学家卡伦•维特尔汉
被几滴洒在手套上的二甲基汞毒死
短短几秒 致死剂量的二甲基汞
就渗过了她的手套 被皮肤吸收
无机汞虽然不那么吓人 却依然危险
无机汞比有机汞更易溶于水
无机汞的毒性也主要取决于其溶解度
而不同无机汞的溶液度也不同
比如硫化汞就几乎不溶于水
用手接触也相对比较安全
然而 一旦你服用硫化汞
胃酸就能与其反应 后果十分凶险
此外 这是我自制的氯化汞
溶解度高 毒性强
用它的时候我相当小心
除非万不得已 不轻易使用
汞的毒性不仅在于能造成急性中毒
也在于它会在生物体内积累
有机汞要比无机汞更危险
而且汞一般只会在体内富集
并不会被排出体外
因此即使小剂量的汞 经过长时间的累积
最终也会达到中毒剂量
汞的毒性积累还会造成生物放大作用
即汞含量沿生物链在各级生物体内递增
所以海豚或者鲨鱼体内的汞含量
可以达到相当高的水平
定期吃这样的生物会有生命危险
让我觉得有意思的是
如今 人们谈汞化合物色变
但汞化合物一度也曾作为药物被有意摄入
最著名的例子可能要数氯化亚汞(甘汞)
氯化亚汞曾被用作泻药
或用于治疗梅毒 黄热病等一系列疾病
多年以来
含汞的药物几乎已被淘汰
取而代之的是其他更安全的疗法
然而 有些含汞的药物人们仍在使用
硫柳汞就饱受争议
它在许多疫苗中被用作抗真菌剂和消毒剂
许多人声称硫柳汞会导致儿童自闭症
然而从未有确凿证据证明这一点
工业上 汞曾被长期应用于
制作温度计 电池 以及荧光灯管
或者用化学方法制取氢氧化钠和氯气
然而 这些用途的命运
也如同含汞的药物一样
它们已经或者将在未来被摒弃
至于与汞有关的化学反应
我已经在频道里做过许多次了
汞金属不会与绝大多数酸反应
却能与硝酸迅速反应 生成硝酸汞
硝酸汞可以生成其他汞盐
或者汞化合物
例如 硝酸汞可以转化为硫氰酸汞
这也是著名的“法老之蛇”背后的化学原理
将硝酸汞点燃
它在燃烧时会形成一堆奇怪的触手
如果谁有兴趣观看完整视频
我一年多以前做过这样的实验
简介里有链接
除了点燃 在硝酸汞中加入乙醇
就可以制成雷汞
这是一种烈性炸药 曾很长一段时间
被用于制造子弹和雷管
我在很久以前上传过制造雷汞的视频
后来我把它删除了 因为我不想被封号
人们可以从溶液中析出硝酸汞
将硝酸汞焙烧后即可得到氧化汞
加入盐酸后
氧化汞又能分解成氯化汞
正如我之前所说
氯化汞是很好用的催化剂
因为它能溶解于大部分的溶剂中
因此也能在还原反应里派上用场
这一点我已经提到过了
总之 这就是我要科普的关于汞的知识
希望没有遗漏什么
留下你们对视频的看法
或者说说你们想看其他哪些元素的科普
记住 制作这样的一个视频相当耗时
因为我得搜集很多素材
感谢在网站上支持我的人们
支持者们能提前一天看到我的视频
也能直接与我联系
向我捐赠五美元及以上的人
他们的名字将被公布在视频结尾
以下内容有剧透 , 请注意打开姿势

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