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水銀(Hg)— 常温で液体の唯一の金属

原子番号80、融点-38.83°C、そして静かに蒸発する

水銀は原子番号80、元素記号Hg。ラテン語のhydrargyrum(液体銀)から来ている。

なぜ常温で液体なのか

金属が固体である理由は、金属原子同士が電子を共有して固い結合を作るからだ。ところが水銀はちょっと変わった元素だ。6s電子2つが相対論的効果で核に異常に強く束縛されており、他の原子と共有しにくい。

その結果、水銀原子同士の結合力が弱く、常温(融点-38.83°C)ですでに溶けている。沸点も356.7°Cと低めだ。普通の金属が1000°C以上で溶けるのとはまったく次元が違う。

密度と表面張力

水の13.5倍重い。1Lの水銀が13.5kg。手のひらに乗せた小さなビーズも見た目以上にずっしり感じる。

表面張力も非常に大きい。だから床にこぼすと丸い玉のように転がる。重いのに割れない矛盾した性質。

蒸気圧 — 本当の危険ポイント

常温でも水銀はゆっくり蒸発する。20°Cでの蒸気圧は約0.16Pa。この蒸気は無色無臭。見えないし匂いもないが、肺に入ると吸収率は80%。

水銀温度計が割れたとき、"目に見えるビーズ"より"見えない蒸気"の方が怖いのはこれが理由。換気されない空間に数日置けば慢性中毒に至りうる。

3つの形態

  • 金属水銀(Hg⁰): 液体形態。吸入すると危険、飲んでもほぼ吸収されない(腸での吸収0.01%未満)

  • 無機水銀(Hg²⁺): 塩化水銀など。皮膚・粘膜刺激が強い。産業廃棄物によく含まれる

  • 有機水銀(メチル水銀など): 最も危険な形態。神経毒性が強く、生体蓄積性が高い。マグロや深海魚に含まれるのはこれ

同じ"水銀"でも形態によって危険度がまったく違う。以下の記事は主にメチル水銀(MeHg)について。

科学の仕組み

1

原子番号80、融点-38.83°C、沸点356.7°C — 相対論的効果で結合力が弱く常温で液体

2

密度13.5g/cm³で水の13.5倍。表面張力が高く玉のように転がる

3

常温でも蒸発。無色無臭の蒸気の肺吸収率80% — 本当の危険ポイント

4

3形態:金属(Hg⁰)、無機(Hg²⁺)、有機(MeHg)。有機水銀が最も毒性が強い

ユースケース

古い水銀温度計・血圧計が家にあるときの処理方法判断 歯科アマルガム(水銀合金)の安全性論争を理解するとき