水銀又叫汞，是一種銀色液態(tài)金屬。水銀是好是壞是一個(gè)非常矛盾的問(wèn)題，很難用一句話來(lái)對(duì)它下定論。水銀應(yīng)用很廣，對(duì)人類(lèi)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)做出過(guò)許多貢獻(xiàn)。它可以幫助開(kāi)采金礦，從礦石中提煉金子、可以治病，汞合金可用作補(bǔ)牙的填充物、可以參與觀察天氣；現(xiàn)代化學(xué)和物理學(xué)的實(shí)驗(yàn)中也少不了水銀；我們的日常生活中也有不少水銀的應(yīng)用，從溫度計(jì)、體溫表到熒光燈管等都有著水銀的參與。
水銀研究和實(shí)驗(yàn)的歷史
水銀曾被形容為流動(dòng)的銀子，它在拉丁文中被稱(chēng)為“液體之銀”和“流動(dòng)之銀”，這兩個(gè)詞非常形象地描繪出了水銀的形象。水銀的比重為13.6，與相同體積的水相比，它要重好幾倍。它是唯一一種在室溫下呈液態(tài)的金屬。
水銀原子與其他金屬的結(jié)合比水銀本身原子之間的結(jié)合更為緊密，鐵和鉑是水銀喜歡結(jié)合的金屬。水銀與其他金屬在一起形成的合金叫做汞合金，根據(jù)合金中水銀含量的多少，可分別呈液態(tài)或固態(tài)。水銀易于與其他金屬結(jié)合的特性，使得它在化工產(chǎn)品制造業(yè)、牙科行業(yè)以及冶金行業(yè)中都有著重要的地位。
水銀存在于少數(shù)幾種礦石中，最為普遍的是一種紅磚色的辰砂，也叫朱砂、銀朱。它多分布在火山地區(qū)，特別是在靠近溫泉處。
水銀的流動(dòng)特性、較大的比重，以及它銀亮的外表，曾使埃及、羅馬、中世紀(jì)的阿拉伯以及歐洲的一些古代煉金術(shù)士們?yōu)橹?。他們中許多人相信水銀是其他許多金屬的基礎(chǔ)，其他的金屬和礦物都是由它產(chǎn)生的。他們想從水銀中提煉金子等珍貴的金屬來(lái)，雖然最后都宣告失敗，但這些古代煉金術(shù)士們卻是最早煉出汞合金的人，也是最早通過(guò)加熱辰砂獲取水銀的人。
其后，水銀在一些早期科學(xué)實(shí)驗(yàn)工作中也成為不可缺少的工具，科學(xué)萌芽時(shí)期的一些實(shí)驗(yàn)導(dǎo)致了許多重大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，為現(xiàn)代化學(xué)和物理學(xué)奠定了基礎(chǔ)。18世紀(jì)英國(guó)化學(xué)家普利斯特利用水銀化合物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并提出了燃素說(shuō)，這一理論錯(cuò)誤地假定，燃燒著的物質(zhì)會(huì)產(chǎn)生一種叫做燃素的物質(zhì)。
1780年時(shí)，法國(guó)化學(xué)家拉瓦錫也做了與普利斯特利類(lèi)似的實(shí)驗(yàn)，不過(guò)他的實(shí)驗(yàn)過(guò)程正好顛倒過(guò)來(lái)，他在氧中燃燒汞產(chǎn)生化合物，發(fā)現(xiàn)比原先的水銀還要重。他證明了燃燒實(shí)際上是物質(zhì)與氧結(jié)合的過(guò)程，拉瓦錫批駁了不正確的燃素理論，建立起了物質(zhì)守恒理論，開(kāi)啟了現(xiàn)代化學(xué)的大門(mén)。
1911年時(shí)，荷蘭物理學(xué)家歐耐斯用過(guò)度冷卻的水銀做實(shí)驗(yàn)，從而發(fā)現(xiàn)了超導(dǎo)現(xiàn)象，他在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度接近絕對(duì)零度時(shí)，導(dǎo)體實(shí)際上就失去了所有的電阻。他之所以用水銀來(lái)做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，是因?yàn)樗y是唯一可以用實(shí)驗(yàn)室里的蒸餾器提純、并達(dá)到實(shí)驗(yàn)所需要純度的導(dǎo)體。
水銀的廣泛應(yīng)用
水銀在人類(lèi)生活中也起到了很大的作用，在歷史上推動(dòng)了人類(lèi)經(jīng)濟(jì)生活的發(fā)展。從古代起，辰砂就被作為紅色的顏料用于胭脂口紅等化妝品中，印度女子多用朱砂在額上點(diǎn)上紅點(diǎn)。
16世紀(jì)中期的冶金學(xué)家們采用了煉金術(shù)士們的汞合技術(shù)，利用水銀從礦石中提取出珍貴的金屬。在汞合工藝中，先將含有金或銀的碾碎的礦石與水銀放在一起攪拌，水銀與極細(xì)小的金銀碎屑都能很好的結(jié)合在一起。當(dāng)汞合金含有足夠的金銀成分后，再將其放在鐵制的曲頸瓶里用蒸餾法將水銀以蒸氣的形式分離出去，于是金或銀（或者是金與銀的合金）便留了下來(lái)，這種方法所獲取的貴金屬相當(dāng)純，而作為蒸氣被分離出去的水銀冷凝成液態(tài)再重新使用。在歐洲，行之有效的汞合提取方法產(chǎn)生之時(shí)，美洲大陸貴金屬礦藏也不斷被發(fā)現(xiàn)和開(kāi)采。水銀的需求劇增，西班牙巨大的辰砂礦使水銀的生產(chǎn)量得到了很大的提高。在其后的250年里，意大利、秘魯?shù)鹊匾舶l(fā)現(xiàn)了一些較大的辰砂礦。得益于汞合金提煉方法的問(wèn)世，橫跨大西洋的金屬貿(mào)易又繁榮起來(lái)?？梢哉f(shuō)，當(dāng)時(shí)世界貿(mào)易的迅速發(fā)展，水銀在其中起到了很大的作用。
1849年美國(guó)加利福尼亞淘金熱開(kāi)始后，金礦如雨后春筍般出現(xiàn)，辰砂采礦業(yè)也應(yīng)運(yùn)而起，為各地的大小金礦提供水銀。汞礦業(yè)后來(lái)成為美國(guó)內(nèi)華達(dá)州和德克薩斯州的重要產(chǎn)業(yè)。當(dāng)時(shí)在世界范圍內(nèi)，汞合法一直是提取金子的主要方法，直到1900年氰化法代替了汞合法，用氰化法從礦石中提取金子的成本遠(yuǎn)比汞合法低。
與此同時(shí)，水銀又有了許多新的應(yīng)用。19世紀(jì)60年代，汞合金已經(jīng)成為補(bǔ)牙的首選材料：一種叫做雷汞的水銀化合物成為安全引爆雷管的重要組成成份，給當(dāng)時(shí)的建筑業(yè)和采礦業(yè)帶來(lái)了巨大的變革。
水銀溫度計(jì)是德國(guó)物理學(xué)家華倫海特在1714年發(fā)明的，他利用水銀幾乎恒定的膨脹系數(shù)做成了精確的線性刻度溫度計(jì)，這種溫度計(jì)很快就得以大量生產(chǎn)，廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域、工業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究，同時(shí)也成為尋常百姓家中的必備物品。
到了20世紀(jì)，水銀給許多電氣控制設(shè)備提供了空前的安全和方便。水銀是唯一的液態(tài)導(dǎo)體，用它做成的水銀傾卸開(kāi)關(guān)可自動(dòng)控制安裝在墻上的調(diào)溫裝置，用它做成浮控開(kāi)關(guān)可以控制洗衣機(jī)、井底水窩水泵、船底排水泵的水平面，以及在汽車(chē)引擎罩、行李箱蓋打開(kāi)時(shí)控制燈亮等。
水銀使得我們的照明有了更多的節(jié)能選擇，熒光燈管、水銀燈與白熾燈相比能節(jié)省許多電。我們?nèi)粘Ｋ玫臒晒鉄艄軆?nèi)含有少量的水銀，而明亮的水銀燈則是體育館和其他一些室外場(chǎng)所照明的極佳選擇。
水銀污染引起重視和關(guān)注
但是與此同時(shí)，水銀卻也給地球環(huán)境和人類(lèi)健康投下了陰影。在過(guò)去，開(kāi)采金礦的工人以及從事其他與水銀打交道工作的人往往會(huì)得病，這點(diǎn)人們?cè)缫阎?。直到最近，研究人員才真正了解，水銀對(duì)于人類(lèi)健康的危害遠(yuǎn)比我們所想象的要嚴(yán)重得多。
20世紀(jì)60年代期間，研究人員對(duì)于因食用了汞污染的魚(yú)和俄羅斯小麥造成可怕的外貌損傷以及身體變得虛弱不堪的受害者進(jìn)行了深入調(diào)查，開(kāi)始明白水銀對(duì)人體的毒害作用遠(yuǎn)比先前所想象的要嚴(yán)重得多。汞成為全球性的污染物，汞污染令世界震驚，聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署進(jìn)行的“全球汞的評(píng)估調(diào)查”使得人們對(duì)水銀污染的憂患意識(shí)達(dá)到最高點(diǎn)。
相對(duì)來(lái)說(shuō)，元素汞和辰砂是毒性較小的水銀形態(tài)，如果不慎服下，金屬的水銀吸收起來(lái)很慢，也許還有可能安全通過(guò)腸道系統(tǒng)而不對(duì)人造成傷害。而水銀蒸氣的毒性則要大得多，液態(tài)水銀在空氣中很容易蒸發(fā)，溶于水中的水銀毒性最大，如化合物甲基水銀（CH3Hg）和二乙汞（C2H5Hg）等，不僅劇毒，且會(huì)被人體迅速吸收。
具有諷刺意味的是，水銀在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用卻更為廣泛，人們用它來(lái)治療肺結(jié)核、便秘等疾病。醫(yī)生用汞來(lái)治療梅毒已有500年的歷史，這種治療方法同時(shí)帶來(lái)嚴(yán)重的副作用，如無(wú)法控制的流涎過(guò)多、顫抖、麻痹以及腎衰竭等。20世紀(jì)初期，用水銀治療梅毒的做法已被中止，但俗稱(chēng)“紅藥水”的紅汞仍然廣泛用作消毒殺菌的外用藥，此外含汞的牙粉也很普遍。
水銀在大自然中廣泛存在，從含量集中的辰砂礦藏到多數(shù)巖石、土壤、樹(shù)木、水體以及大氣中所含的微量水銀。大氣中所含的水銀主要來(lái)源于火山噴發(fā)、森林火災(zāi)，以及海洋表面的蒸發(fā)。大氣中的水銀最終會(huì)氧化，重新降到地面，細(xì)菌活動(dòng)將無(wú)機(jī)水銀化合物轉(zhuǎn)變成甲基水銀，然后甲基水銀進(jìn)入食物鏈，最后集中在食物鏈的最上層——掠食性魚(yú)類(lèi)，而這些大魚(yú)常常為人類(lèi)捕獲食用。上個(gè)世紀(jì)大氣水銀含量急劇增加，多數(shù)為人類(lèi)因素造成，包括發(fā)電站大量燃燒煤炭，金屬冶煉，以及焚燒醫(yī)院和工廠里含水銀的廢物等。
自20世紀(jì)80年代以來(lái)，世界各地為了減少水銀危害做了巨大的努力。在水銀的許多實(shí)際應(yīng)用中，人們開(kāi)始盡力用其他東西來(lái)代替水銀，存在于食物和藥物中的水銀污染給公眾健康帶來(lái)的危害得到了關(guān)注，并向公眾發(fā)出了各種警告。紅汞不再生產(chǎn)，水銀溫度計(jì)、體溫表和含有水銀的電氣開(kāi)關(guān)也正在逐漸淘汰，各國(guó)政府和各有關(guān)當(dāng)局對(duì)含有水銀的各種裝置的安全性和重復(fù)利用也采取了許多措施，世界每年水銀用量大為減少。
現(xiàn)在水銀污染給人類(lèi)帶來(lái)的威脅和后果已經(jīng)廣為人知，許多工業(yè)化國(guó)家正在減少水銀的使用量和向大氣中排放的水銀量，但一些國(guó)家仍然在繼續(xù)開(kāi)采這種有毒金屬。生產(chǎn)出來(lái)的水銀中，三分之一在氯和苛性鈉的生產(chǎn)中用作液態(tài)陰極，這種生產(chǎn)工藝正在被逐步淘汰，另外三分之一用于生產(chǎn)各種照明設(shè)備和用具、科學(xué)研究?jī)x器、電池、開(kāi)關(guān)和牙用汞合金，剩下的三分之一多數(shù)用于一些小型金礦中。
許多有識(shí)之士呼吁，要盡可能減少人與水銀接觸的機(jī)會(huì)，并減少大氣和環(huán)境中水銀的排放量，在一些需要用到水銀的行業(yè)，盡可能地用其他物質(zhì)代替。
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