汞齊

用於牙科補牙的金屬材料

汞齊:是汞與其他金屬組成的合金。汞齊中其他金屬含量較少時為液態;較多時為糊狀;汞少到一定程度時為固態。它可以溶解多種金屬(如金、銀、鉀、鈉、鋅等),溶解以後便組成了汞和這些金屬的合金。天然產的有銀汞齊和金汞齊。人工製備得較多,如鈉汞齊、鋅汞齊、錫汞齊、鈦汞齊等。

簡要介紹


汞齊,即汞合金,亦稱為軟銀。“齊”即合金的意思。除鐵以外,幾乎所有的金屬都可與汞形成汞齊,也可與碲等(不是金屬)形成汞齊。可為固態或液態,這與溫度、組分及其比例以及組分間結合的性質等有關。如鈉含量低的鈉汞齊在室溫時呈液態,鈉含量高的則為固態,如升高溫度有些也可呈液態。一些活潑金屬以汞齊形式用作還原劑時可更為方便,如鈉汞齊、鋅汞齊等。汞齊也用作催化劑和用於薄層金屬的沉積、分析中的金屬分離等。
汞有一種獨特的性質,它可以溶解多種金屬(如金、銀、鉀、鈉、鋅等),溶解以後便組成了汞和這些金屬的合金,被稱為汞齊,如金汞齊、鈉汞齊。
汞齊中的汞也可與其他金屬形成金屬間化合物或電子化合物。汞齊還可用作牙科金屬材料。

形成


形成汞齊的難易程度,與金屬在汞中的溶解度有關。一般說來,與汞性質相近的金屬易於溶解。
元素周期表中的同族元素,隨原子序數的增加,在汞中的溶解度也增加。鉈在汞中的溶解度最大,18℃時為42.8%。鐵在汞中的溶解度最小,18℃時為1.0×10-17 %,因此常用鐵製作盛汞容器。
傳統的“混汞法”即利用形成汞齊的方法從礦石中提取金。工業中常用汞作陰極,通過電解,形成汞齊,以製取燒鹼或提純金屬。

冶金歷史


戰國初期(距今2500年前)中國就發明了金(銀)汞齊鎏金(銀)的技術,即鍍金技術。而混汞法始創於秦末漢初,這是最早的汞齊冶金,後來才傳入西方的一些國家。到20世紀70年代,混汞法提金、銀在某種程度上已被氰化法(見氰化法提金)和浮選法所取代,但對於回收解離的單體自然金,特別是粗粒金,混汞法仍有它的獨到之處,故仍為世界上回收黃金的重要方法之一。此外,利用許多金屬能和汞形成汞齊的性質,汞齊冶金還應用於鋰、鈉、銣、銫、鈣、鋇、釹、鎵和鉈的提取或精鍊。

製備方法


根據汞齊製備的方法,汞齊冶金可分為混汞法、汞齊電解法、汞齊置換法三種方法。欲提取金屬在原料中呈金屬態,如砂金中的自然金粒和廢鋁件中的鋁時,可用混汞法提取;而提取溶液中的金屬則可用汞齊電解或汞齊置換法提取。從汞齊中分離欲提取金屬,可採用蒸餾法將汞蒸發,從餾余物中得到金屬;也可用有關的化學試劑作用於汞齊,使欲提取金屬進入溶液而分離;還可將汞齊作為陽極電解,汞不溶留在陽極,某些溶於汞中的金屬如鐵、鈷、鎳等易於鈍化而不易氧化難以進入溶液,欲提取金屬則進入溶液而得以分離。

混汞法

亦稱汞齊法,提取貴金屬的一種重要方法。將含有遊離貴金屬的礦石、汞和水(如提取鉑族金屬則用鋅汞齊和 含有氯化汞、氯化鋅鹽酸等的溶液)一同細磨,使汞和金屬顆粒形成汞齊而同脈石分離。經加熱蒸發去汞(或汞和鋅),即得金、銀、鉑族金屬或其合金。主要適於處理含遊離貴金屬較多而含貴金屬化合物較少的礦石。
混汞法提金的原理是利用金在礦漿中與汞產生選擇性潤濕,並形成金汞合金,而其他礦物顆粒不與汞發生潤濕吸附,最終隨礦漿流走,隨後通過蒸餾使合金中的汞揮發從而回收金。混汞法根據工藝流程中汞添加順序不同分為內混汞和外混汞,內混汞在我國企業的實際生產中應用較少,外混汞往往結合浮選、重選與氰化法聯合使用。在混汞作業中通電,可提高汞的捕收能力,國外已將電混汞投入實際生產中。
混汞法在選金流程中,主要用於捕收粗粒遊離金,單一混汞法適用於處理含粗粒金的石英質原生礦石或氧化礦石,它的優點是工藝簡單、投資少、廉價而快速,不足是汞揮發有毒,威脅人體生命安全,同時污染環境,此法在我國應用較少。
將金屬與汞共同研磨或混合加熱生成汞齊,而與其他雜質分離的方法。混汞法主要用於提金、銀。混汞法提金、銀是利用液態金屬汞對礦漿中金、銀顆粒的選擇性潤濕並與之生成汞齊,與其他金屬礦礦物和脈石分離;然後將汞齊置於蒸餾器中加熱使汞蒸發,粗金、銀就留於殘存物中而得以提取(見混汞法提金和混汞法提銀)。也曾採用過混汞法從電熱法鋁硅合金或鋁廢件中提取純鋁。

電解法

用汞做陰極進行電解從溶液中沉積金屬生成汞齊,再進一步提取金屬;或用汞齊做陽極進行電解選擇性溶解而分離提純金屬的方法。

置換法

主要利用各種金屬的電位序不同,用活性較強金屬的汞齊置換活性較弱的金屬,得到活性較弱金屬的汞齊,而達到金屬富集和分離的目的。如從鉛燒結煙塵水浸出液中用鋅汞齊置換鉈,得鉈汞齊;在酒精中用鈉汞齊置換釹的氯化物得釹汞齊。由於鈉汞齊的製造方法較簡單,鈉的活性又強,故通常用它來製造釹、鋇、鍶等金屬的汞齊。

毒性


天工開物》中有語:水銀能消化金銀成泥,似鍍物也。必須要指出的是,汞齊合金依舊有很高的毒性,汞本身有劇毒。汞對存在於氨基酸、蛋白質和酶中的巰基如谷胱甘肽和硒基如谷胱甘肽過氧化物酶具有高度親和力,汞和巰基絡合物的穩定常數很高,可以結合到任何的自由巰基上。汞與硒基的結合能力更強,因此,硒基比硫基更容易與汞相互作用。含硒的酶如谷胱甘肽過氧化物酶和硫氧還原蛋白還原酶是汞的良好靶標。汞可干擾含硒、硫分子的生物學功能,如可以改變蛋白質構象,或通過修飾側鏈產生蛋白質加合物,導致蛋白質形狀和活性的變化,當巰基和硒基基團處於酶的活性位點時影響更強。這些結合可導致氧化還原狀態失衡,產生自由基,導致線粒體損傷、細胞凋亡神經退行性疾病和其他疾病。

主要用途


常見的牙科用金屬材料,能安全地用於補牙
汞齊鑲牙
汞齊鑲牙
以鉈和汞的合金製造液體溫度計,其凝固點-58°C比純汞的-37°C為低。
從電解活躍的金屬(如鈉)的化合物的過程提取該種金屬。
採礦時將汞倒進礦石之中,能使礦石中的金、銀溶於汞內,再以蒸餾法取得。
鋅汞齊:為一種汞與鋅的合金,通常會泡在鹽酸中,為穩定物質。
汞對於煉金家來說也具有很強的魅力,在他們“點石成金”的幻想中,汞曾經扮演了重要的角色。
其實,汞確實能夠點石成金,但那塊石頭必須是含金的礦石。利用汞與含金的礦石中的金生成汞齊的性質,就可以點石成金了。到了後來,汞齊被利用在鐵器上鍍金和鍍銀。