以神为名的银色“水”,关于汞的前世今生

  汞,又称水银,是常温下唯一呈现液态的金属元素。从公元前1500年的埃及墓穴到公元前210年秦始皇陵,从18世纪的炼金热再到20世纪初超导现象的发现。汞远不止用于温度计这么简单,汞金属的利用也见证着人类对物质世界的探索和发展。

  01

  以神为名

  现代化学中,汞的符号是Hg,它来自人造的拉丁词hydrargyrum,其词根来自希腊语,这个词的两个词根分别表示“水”(Hydro)和“银”(argyros),由于汞与水一样是液体,又像银一样闪亮。在西方,人们用罗马神墨丘利来命名汞,墨丘利以他的速度和流动性著名。古代的西班牙人还将汞称为“快银”(quicksilver),也就是活动之银。在我国则称为水银,相比较而言更为传神。

  02

  始皇陵中“江河大海”

  “葬始皇郦山。始皇初即位,穿治郦山……以水银为百川、江河、大海,机相灌输……”——《史记秦始皇本纪》

  在汉朝史学家司马迁编著的〈史记秦始皇本纪〉中,记述著:葬始皇郦山。始皇初即位,穿治郦山……以水银为百川、江河、大海,机相灌输。郦山是今天的陕西省临潼县城东。在古代,“机”是弓弩上发射箭的机关,也有今天的机械、机器的意思;“相”是帮助的意思。这就是说,在埋葬秦始皇时,墓穴里用机械灌输进水银形成江河大海,以防护尸体不腐烂。

  “江河、大海”这一描述数量上虽然有些夸大,但事实上还有相当可信的。上世纪80年代,我国的考古工作者用仪器探测秦始皇陵墓,发现占地12,000平米的秦始皇葬身处,弥漫着含有水银的蒸气。因此,大家认为《史记》中的记载是正确的。在古代,将水银用于陵墓中能起到防腐的作用。在公元前1500年的古埃及墓中人们就找到了汞的存在。

  03

  药用广泛

  汞是一种重要的药物和医疗器材的原材料,作为药物使用很早就已经开始了,在中国古代用作外科医药。1973年在长沙马王堆汉墓出土的帛书中有《五十二病方》,它的抄写年代在秦汉之际,最早可能出于战国时代,是现在已经发掘出中国最古老的医方。其中有4个医方记录了汞的使用,例如用汞、雄黄混合治疗疥疮等。汞也是一些治疗皮肤病、胃病药剂中的重要成分。白色的氯化汞有剧毒,可以作为外科消毒剂;氯化亚汞则用来当作泻药;汞还是一种制成牙齿填补物的重要元素。

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  炼金元素

  “河上瘙女,灵而最神,见火则飞,不见埃尘。鬼隐龙匿,若知所存,将欲制之,黄芽为根。”——《周易参同契》

  早在东汉年间,学者魏伯阳就著有《周易参同契》,这是世界炼金术最古老的著作。书中对汞这样描述:河上瘙女,灵而最神,见火则飞,不见埃尘。鬼隐龙匿,若知所存,将欲制之,黄芽为根。瘙指少女,这里指汞。这段文字意思是:汞容易汽化,遇火就转变成气态扩散进入空气中,如果要回收我,就得利用硫磺(黄芽)使它们化合。

  不论是中国的炼丹方士,还是西方的炼金术士,都对汞有极大的兴趣。这是由于汞元素几乎能溶解所有的其他金属,而金属在被汞溶解后,遇热又能再生出来。因此,西方的炼金术士们认为汞是形成其他所有金属的第一物质。他们认为不同的金属可由汞中包含的不同质量和含量的硫来生成。最纯的金属是金,而人们需要汞来实现不纯的金属到金的转变,这种转变也是很多炼金术士的目标。18世纪初,包括牛顿在内的许多著名科学家都相信水银可以被转化为黄金。

  05

  金属中的明星

  前面说到,汞元素几乎能溶解所有的其他金属。事实上,除铁外,汞几乎能与所有的金属形成合金,统称作汞齐(amalgam)。齐是古代对合金的称呼,因此,汞被誉为金属的溶剂。汞齐在各行各业有着广泛的应用。例如,银和汞组成的银汞齐能很快变硬,牙医常用银汞齐来补牙。铊汞齐在摄氏零下60度才会凝固,因此被用作低温温度计。

  汞和钠构成的合金叫做钠汞齐,钠汞齐与水作用便放出氢,具有强烈的还原作用,它是有机合成中常用的还原剂。在氯碱工业中,用汞电解法制氯和烧碱,就是以这一个性质为基础。古建筑上的琉璃金瓦和寺庙中的金身菩萨,就是利用金汞齐镀成的。利用矿石中的金银和汞生成汞齐,就可以用来提炼金和银。鉴于汞不能溶解铁,因此常用铁罐作为盛装汞的容器。

  由于汞具有许多优异的性能,所以在工农业生产及医药卫生等方面,都有广泛的应用。根据统计,目前世界上有80种工业品的生产中,都使用汞为原料或辅料。

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  超导领域之始

  1911年,荷兰物理学家欧尼斯(HeikeKamerlinghOnnes),在研究汞的电阻和温度变化关系时,发现在摄氏零下268.8度,汞的电阻突然消失了。随后,又发现许多金属也有这种现象,这种现象称为超导电性,此温度称为超导临界温度。应用这种现象,可以制造出效率几乎达到百分之百的马达,以及许多奇妙的电子器件。这一个崭新的科学领域,正是从汞的研究开始的。

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  滥用之殇

  1956年,日本水俣地区出现了一种怪病。患者的中枢神经失常,坐立不安,痛苦万分,小孩出现手臂和腿部瘫痪。连镇上的猫都不断嚎叫,纷纷跳海自杀。日本人称这类病症为水俣病。后来,经过科学家研究发现,水俣病是因为有一家工厂排放的污水中含有有机汞,使得鱼、虾体内积聚了高浓度的汞。人和猫吃了这些鱼虾后,就因汞中毒而患上了水俣病。水俣病在日本屡屡发作,成了一大公害病。

  汞积聚在人体内,之所以会引起中毒,是由于人体需要一些具有重要生理活性的酶,而有一些酶的活性中心是巯基,汞能与这些酶蛋白的巯基结合成硫醇盐,进而抑制了一系列含巯基酶的生理功能,而影响了正常细胞代谢的催化过程。

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  写在最后

  中世纪炼金术士醉心的点石成金,也启发着现代科学的研究。鉴于核物理学科的发展,元素的人工转变也已成为现实,将汞转变为黄金的幻想的确也实现了。在1941年,科学家以中子轰击汞原子核,果然得到了一点点的金元素。从经济的角度来看,这是得不偿失的。但从科学的角度来看,其意义却无比重要,它标志着核化学的巨大进展。总之,在利用汞这种古老的金属为人类造福的同时,也应注意减少汞的危害,实现绿色利用。

  来源:化学小白
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