1) Giới Thiệu Sơ Lược Và Lịch Sử Hình Thành
a) Sơ Lược
Thủy ngân, là một nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn có ký hiệu Hg (từ tiếng Hy Lạp hydrargyrum, tức là thủy ngân (hay nước bạc)) và số nguyên tử 80. Là một kim loại chuyển tiếp nặng có ánh bạc, thủy ngân là một nguyên tố kim loại được biết có dạng lỏng ở nhiệt độ thường. Thủy ngân được sử dụng trong các nhiệt kế, áp kế và các thiết bị khoa học khác. Thủy ngân thu được chủ yếu bằng phương pháp khử khoáng chất thần sa.
Thủy ngân có tính dẫn nhiệt kém nhưng dẫn điện tốt.
Thủy ngân tạo ra hợp kim với phần lớn các kim loại, bao gồm vàng, nhôm và bạc,đồng nhưng không tạo với sắt. Do đó, người ta có thể chứa thủy ngân trong bình bằng sắt. Telua cũng tạo ra hợp kim, nhưng nó phản ứng rất chậm để tạo ra telurua thủy ngân. Hợp kim của thủy ngân được gọi là hỗn hống.
Kim loại này có hệ số nở nhiệt là hằng số khi ở trạng thái lỏng, hoạt động hóa học kém kẽm và cadmium. Trạng thái ôxi hóa phổ biến của nó là +1 và +2. Rất ít hợp chất trong đó thủy ngân có hóa trị +3 tồn tại.
Thủy ngân rất độc, có thể gây chết người khi bị nhiễm độc qua đường hô hấp.
b) Lịch Sử Hình Thành
Người Trung Quốc và Hindu cổ đại đã biết tới thủy ngân và nó được tìm thấy trong các ngôi mộ cổ Ai Cập có niên đại vào khoảng năm 1500 TCN. Tại Trung Quốc, Ấn Độ và Tây Tạng, việc sử dụng thủy ngân được cho là kéo dài tuổi thọ, chữa lành chỗ gãy và duy trì một sức khỏe tốt. Người Hy Lạp cổ đại sử dụng thủy ngân trong thuốc mỡ và người La Mã sử dụng nó trong mỹ phẩm. Vào khoảng năm 500 TCN thủy ngân đã được sử dụng để tạo các hỗn hống với các kim loại khác.
Từ Rassayana trong tiếng Ấn Độ có nghĩa là giả kim thuật còn có nghĩa là ‘con đường của thủy ngân’ Các nhà giả kim thuật thông thường nghĩ rằng thủy ngân là vật chất khởi đầu để các kim loại khác được tạo ra. Các kim loại khác nhau có thể được sản xuất bởi các lượng và chất khác nhau của lưu huỳnh chứa trong thủy ngân. Khả năng chuyển thủy ngân thành kim loại khác phụ thuộc vào "chất lượng thủy ngân thiết yếu" của các kim loại. Tinh khiết nhất trong số đó là vàng, và thủy ngân là thiết yếu để biến đổi của các kim loại gốc (hay không tinh khiết) thành vàng. Đây là nguyên lý và mục đích cơ bản của giả kim thuật, xét cả về phương diện tinh thần hay vật chất.
Hg là ký hiệu hóa học ngày nay cho thủy ngân. Nó là viết tắt của Hydrargyrum, từ Latinh hóa của từ Hy Lạp Hydrargyros, là tổ hợp của 2 từ 'nước' và 'bạc' — vì nó lỏng giống như nước, và có ánh kim giống như bạc. Trong ngôn ngữ châu Âu, nguyên tố này được đặt tên là Mercury, lấy theo tên của thần Mercury của người La Mã, được biết đến với tính linh động và tốc độ. Biểu tượng giả kim thuật của nguyên tố này cũng là biểu tượng chiêm tinh học cho Thủy Tinh.
Từ giữa thế kỷ 18 đến giữa thế kỷ 19, một công nghệ gọi là "carroting" được sử dụng trong sản xuất mũ phớt. Da động vật được ngâm vào trong dung dịch màu da cam của hợp chất nitrat thủy ngân, Hg(NO3)2•2H2O. Công nghệ này tách lông ra khỏi con da và cuộn chúng lại với nhau. Dung dịch này và hơi của nó rất độc. Việc sử dụng chất này đã làm cho một loạt các nhà sản xuất mũ ngộ độc thủy ngân. Triệu chứng của nó là run tay chân, dễ xúc cảm, mất ngủ, hay quên và ảo giác. Tháng 12 năm 1941, Dịch vụ sức khỏe cộng đồng Mỹ đã cấm sử dụng thủy thủy ngân trong sản xuất mũ.


2)Trạng Thái Tự Nhiên
Là một nguyên tố hiếm trong vỏ Trái Đất, thủy ngân được tìm thấy hoặc như là kim loại tự nhiên (hiếm thấy) hay trong chu sa, corderoit, livingstonit và các khoáng chất khác với chu sa (HgS) là quặng phổ biến nhất. Khoảng 50% sự cung cấp toàn cầu đến từ Tây Ban Nha và Ý, và phần lớn số còn lại từ Slovenia, Nga và Bắc Mỹ. Kim loại thu được bằng cách đốt nóng chu sa trong luồng không khí và làm lạnh hơi thoát ra.
Có 7 đồng vị ổn định của thủy ngân với 202Hg là phổ biến nhất (29,86%). Các đồng vị phóng xạ bền nhất là 194Hg với chu kỳ bán rã 444 năm, và 203Hg với chu kỳ bán rã 46,612 ngày. Phần lớn các đồng vị phóng xạ còn lại có chu kỳ bán rã nhỏ hơn 1 ngày.
3)Tính Chất Hóa Học
a) Đơn Chất
Khác với Zn và Cd Hg khá trơ về mặt hóa học. Ở Nhiệt độ thường Thủy Ngân không tác dụng được với Oxi nhưng ở 300 độ C Hg tác dụng rõ rệt tạo thành HgO và ở 400 độ C Oxit đó lại bị phân hủy thành nguyên tố
Hg +.1/2O2 = HgO ( 300 độ C )
HgO = Hg + ½O2 ( 400 độ C )
Thủy Ngân chỉ tan trong các axit mạnh như H2SO4 đặc , HNO3
Ví Dụ : Hg + 4HNO3 = Hg(NO3)3 + 2NO2 + 2H2O
b) Hợp Chất
­ + Điôxít thủy ngân, ( HgO )
Công thức phân tử là HgO và khối lượng phân tử là 216,6. Nó là chất rắn có màu đỏ hoặc cam tại điều kiện nhiệt độ và áp suất phòng.
Ở 100 độ C Hg bị H2 khử dễ dàng thành Hg , ở nhiệt độ thường dễ tác dụng với khí Cl2 hay nước Cl2 tạo thành oxoclorua kết tủa nâu đỏ
2HgO + 2Cl2 = Hg2OCl2 + Cl2O
2HgO + 2Cl2 + H2O = Hg2OCl2 + 2HOCl
+Các Hợp Chất Muối Của Thủy Ngân
_Các muối Nitrat, peclorat, sunfal, axetat của Hg rất dễ tan trong nước còn lại ít tan. Một số muối của Hg phân ly rất kém như Hg(CN)2 được coi như ko điện ly còn lại bị nước thủy phân mạnh
Đa số muối của Hg không có màu trừ HgS màu đen HgI2 màu đỏ
_Thủy Ngân là một kim loại tạo nên nhiều hợp chất rất kém bền và dễ phân hủy nổ như HgC2, Hg(N)2, Hg (N3)2
Muối của Hg( II ) có khả năng oxi hóa khi tác dụng với chất khử giai đoạn đầu biến thành Hg ( I ) giai đoạn sau biến thành Hg (0 ), và tác dụng trực tiếp với Hg ( 0 ) tạo thành muối Hg ( I )
Hg(NO3)2 + Hg = Hg(NO3)2
Vì vậy khi tác dung với axit HNO3 hay H2SO4 đặc nếu còn dư lượng Hg sẽ ko thu được muối Hg ( II ) mà là muối Hg ( I )
_Thủy Ngân ( II ) halogennua là chất dạng tinh thể không màu trừ HgI2 màu đỏ có cấu trúc tinh thể mạng lưới phân tử ( HgCl2 ) mạng lưới lớp ( HgI2 , HgBr2 ) thể hiện tính cộng hóa trị trừ HgF2 thể hiện tính lien kết ion và có cấu trúc kiểu florit. HgF2 bị thủy phân hoàn toàn trong nước lạnh ( muối của axit yếu và bazo yếu )
_HgCl2 là dung dịch có phản ứng axit rất yếu vì bị thủy phân
HgCl2 + H2O = HgOHCl + HCl
Là chất kém điện ly nên được tạo thành khi đun nóng HgO trong dd NaCl
HgO + 2NaCl + H2O = HgCl2 + NaOH
Nhưng lại có thể phản ứng với axit xianhidric giải phóng HCl nhờ tạo thành chất không điện ly Hg(CN)2
HgCl2 + 2HCN = Hg(CN)2 + 2HCl
_Ngoài ra còn 1 số hợp chất muối quan trọng khác như:
Clorua thủy ngân (I) ( dung làm điện cực calomen và đôi khi vẫn được sử dụng trong y học).
Fulminat thủy ngân, (ngòi nổ sử dụng rộng rãi trong thuốc nổ),
Sulfua thủy ngân (II) (màu đỏ thần sa là chất màu chất lượng cao),
Selenua thủy ngân (II) chất bán dẫn,
Telurua thủy ngân (II) chất bán dẫn và
Telurua cadmi thủy ngân là những vật liệu dùng làm đầu dò tia hồng ngoại.
Các hợp chất hữu cơ của thủy ngân cũng là quan trọng. Các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm cho thấy sự phóng điện làm cho các khí trơ kết hợp với hơi thủy ngân. Các hợp chất này được tạo ra bởi các lực van der Waals và kết quả là các hợp chất như HgNe, HgAr, HgKr và HgXe. Methyl thủy ngân là hợp chất rất độc, là chất gây ô nhiễm thủy sinh vật.
c) Phức Của Hg
_Hg2+ tạo nên nhiều phức chất bền. Liên kết Hg với các phối tử là lien kết cộng hóa trị. Bền nhất là các phức chất tạo nên từ các phối tử chứa halogen, cácbon, nitơ, lưu huỳnh, phốt pho
Điển hình là K2[HgI4] và (NH4)2[Hg(SCN)4] được dùng rộng rãi trong hóa học phân tích
_Phức K2[HgI4] có màu vàng nahtj tan trong nước được tạo nên khi hòa tan kết tủa HgI2 trong dd KI
HgI2 + KI = K2[HgI4]
K2[HgI4] trong dung dịch KOH còn được gọi là thuốc thử Nessler dung để định tính và định lượng NH3 và các muối amoni trong các chất
_Phức (NH4)2[Hg(SCN)4] được tạo nên khi hòa tan Hg(SCN)2 trong dd NH4SCN
Hg(SCN)2 + 2NH4SCN = (NH4)2[Hg(SCN)4]
Dd (NH4)2[Hg(SCN)4] dùng để nhận biết Cu2+ và Co2+ trong môi trường có Zn2+, ion Cu2+ tạo nên kết tủa màu tím thẩm
[Hg(SCN)4] 2- + Cu2+ + Zn2+ = Cu[Hg(SCN)4].Zn[Hg(SCN)4]
Trong Co2+ tạo nên kết tủa mày chàm thẩm
[Hg(SCN)4] 2- + Co2+ + Zn2+ = Co[Hg(SCN)4].Zn[Hg(SCN)4]
Ngoài ra còn 1 số hợp chất phức và cơ thủy ngân quan trọng khác



4)Điều chế
Trong các phương pháp điều chế thuỷ ngân ở phòng thí nghiệm, thì chỉ có thể nói đến việc chưng cất trong bình cổ cong chịu nhiệt hỗn hợp thần sa (HgS) với bột sắt. Trong thực tế phòng thí nghiệm, thì thường hay gặp trường hợp phải tinh chế thuỷ ngân có lẫn các tạp chất.

5)Ứng dụng
a) Nha khoa
Thủy ngân nguyên tố là thành phần chính trong hỗn hống nha khoa. Tranh luận xung quanh các ảnh hưởng sức khỏe từ việc sử dụng hỗn hống thủy ngân bắt đầu kể từ khi nó được đưa vào sử dụng ở phương Tây, khoảng 200 năm trước. Năm 1843, Hiệp hội các nha sĩ Mỹ, lo ngại về ngộ độc thủy ngân, đã yêu cầu các thành viên ký cam kết bảo đảm không sử dụng hỗn hống. Năm 1859, Hiệp hội nha khoa Mỹ (ADA) đã được các nha sĩ (tin rằng hỗn hống là an toàn và hiệu quả) thành lập. ADA, "tiếp tục tin rằng hỗn hống là lựa chọn có giá trị, an toàn đối với các bệnh nhân nha khoa" như đã viết ra trong tuyên bố về hỗn hống nha khoa của họ. Năm 1993, Dịch vụ sức khỏe cộng đồng Mỹ báo cáo rằng "việc bơm hỗn hống giải phóng một lượng nhỏ hơi thủy ngân", nhưng nhỏ tới mức nó "không chỉ ra to các hiệu ứng bất lợi cho sức khỏe nào". Năm 2002, California trở thành bang đầu tiên cấm sử dụng việc bơm hỗn hống trong tương lai(có hiệu lực từ năm 2006). Cho đến thời điểm năm 2005, tranh cãi xung quanh hỗn hống nha khoa vẫn còn tiếp diễn.
b) Y tế
Thủy ngân đã được sử dụng để chữa bệnh trong hàng thế kỷ. Clorua thủy ngân (I) và clorua thủy ngân (II) là những hợp chất phổ biến nhất. Thủy ngân được đưa vào điều trị giang mai sớm nhất vào thế kỷ 16, trước khi có các chất kháng sinh. "Blue mass", viên thuốc nhỏ chứa thủy ngân, đã được kê đơn trong suốt thế kỷ 19 đối với hàng loạt các triệu chứng bệnh như táo bón, trầm cảm, sinh đẻ và đau răng (National Geographic). Trong đầu thế kỷ 20, thủy ngân được cấp phát cho trẻ em hàng năm như là thuốc nhuận tràng và tẩy giun. Nó là bột ngậm cho trẻ em và một số vacxin có chứa chất bảo quản Thimerosal (một phần là etyl thủy ngân) kể từ những năm 1930 (Báo cáo của FDA). Clorua thủy ngân (II) là chất tẩy trùng đối với các bác sĩ, bệnh nhân và thiết bị.
Thuốc và các thiết bị chứa thủy ngân tiềm ẩn nhiều nguy hiểm, mặc dù chúng đã được sử dụng rộng rãi trong quá khứ. Nhiệt kế và huyết áp kế chứa thủy ngân đã được phát minh trong thế kỷ 18 và 19, trong đầu thế kỷ 21, việc sử dụng chúng đã giảm và bị cấm ở một số quốc gia, khu vực và trường đại học. Năm 2002, Thượng viện Mỹ đã thông qua sắc luật cấm bán nhiệt kế thủy ngân không theo đơn thuốc. Năm 2003, Washington và Maine trở thành các bang đầu tiên cấm các thiết bị đo huyết áp có chứa thủy ngân (HCWH News release). Năm 2005, các hợp chất thủy ngân được tìm thấy ở một số dược phẩm quá mức cho phép, ví dụ các chất tẩy trùng cục bộ, thuốc nhuận tràng, thuốc mỡ trên tã chống hăm, các thuốc nhỏ mắt hay xịt mũi. Cục quản lý thuốc và thực phẩm (FDA) có "dữ liệu không đủ để thiết lập sự thừa nhận chung về tính an toàn và hiệu quả" của thành phần thủy ngân trong các sản phẩm này