硫酸水銀(I)

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硫酸水銀(I)
識別情報
CAS登録番号 7783-36-0 チェック
PubChem 24545
EC番号 231-993-0
特性
化学式 Hg2SO4
モル質量 497.24 g/mol
外観 白-黄色の結晶
密度 7.56 g/cm3
への溶解度 0.051 g/100 mL (25 °C)
0.09 g/100 mL (100 °C)
溶解度 硝酸には可溶だがには不溶、熱硫酸に可溶
磁化率 −123.0·10−6 cm3/mol
構造
配位構造 単斜晶系
熱化学
標準生成熱 ΔfHo -743.1 kJ·mol−1
標準モルエントロピー So 200.7 J·mol−1·K−1
標準定圧モル比熱, Cpo 132 J·mol−1·K−1[1]
関連する物質
その他の陰イオン フッ化水銀(I)
塩化水銀(I)
臭化水銀(I)
ヨウ化水銀(I)
その他の陽イオン 硫酸水銀(II)
硫酸カドミウム
硫酸タリウム
特記なき場合、データは常温 (25 °C)・常圧 (100 kPa) におけるものである。

硫酸水銀(I)(英語:Mercury(I) sulfate)は組成式Hg2SO4で表される化合物である。イギリスではmercurous sulphate、アメリカではmercurous sulfateと呼ばれている[2]。硫酸水銀(I)は白-薄い黄色あるいはベージュ色の、粉状の金属化合物である[3]。また硫酸の二つの水素原子をどちらも水銀(I)イオンで置換した化合物である。毒性が強く、吸入したり、消化吸収したり、肌から吸収したりすると死に至る恐れがある。

構造[編集]

硫酸水銀(I)の結晶は亜鈴型のHg22+英語版SO42−という2つのイオンからなる。Hg22+は4つの酸素原子に囲まれており、水銀原子と酸素原子の距離は2.23から2.93 Åである。一方水銀原子同士の距離はおよそ2.500Åである[4] 研究によって硫酸水銀(I)では水銀付言しが二重に重なり、結合長が2.500Åになるように配置されることがわかっている。重なった水銀原子と単位格子の軸は平行になっている。そうして結晶格子がSO4 - Hg - Hg - SO4 - Hg - Hg - … とつながっていく。Hg - Hg - Oの結合角は165°±1°である。この鎖と単位格子は斜めに交わっている。硫酸水銀の構造はHg原子とO原子の弱い相互作用によって成り立っている。SO4は単一の陰イオンではなく、水銀の配位子として機能している[5]

調製[編集]

硫酸水銀(I)の作り方の一つに、硝酸水銀(I)1当量硫酸6当量を混ぜる方法がある[6]

また、過剰の金属水銀を濃硫酸と反応させても得られる:

電池での利用[編集]

硫酸水銀(I)は化学電池によく用いられる[7][8][9]1872年にジョサイア・ラティマー・クラークが硫酸水銀(I)を使った化学電池を開発した[10]。それからジョージ・オーガスタス・ハレット(George Augustus Hulett)によって1911年に製作されたウェストン電池でも使われるようになった[10]。これは硫酸銀などと一緒にすることで100 °C以上の高温でよい電極として機能することがわかったためである[11]が、高温では分解する。分解は吸熱反応で、335°Cから500°Cの間で起こる。また、硫酸水銀は標準電池を作りやすい。比較的溶解度が小さいため陽極からの拡散が進みにくく、水銀の標準電極電位が十分高いことが理由である[12]

脚注[編集]

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  1. ^ Lide, David R. (1998), Handbook of Chemistry and Physics英語版 (87 ed.), Boca Raton, FL: CRCプレス英語版, pp. 5–19, ISBN 0-8493-0594-2 
  2. ^ Intermediate Inorganic ChemistryJ. W. Mellor著、 ロングマン・グリーン・アンド・カンパニー出版、ロンドン、1941年、p.388
  3. ^ http://www.chemicalbook.com/ChemicalProductProperty_EN_CB0259783.htm
  4. ^ Preparation and Characterization of Dimercury(I)Monofluorophosphate(V), Hg2PO3F: Crystal Structure, Thermal Behavior, Vibrational Spectra, and Solid-State 31P and 19F NMR Spectra by Matthias Weil, Michael Puchberger, and Enrique J. Baran, published by Inorg. Chem. 2004, 43. pages 8330-8335
  5. ^ Dorm, E. 1969. Structural studies on mercury(I) compounds. VI. Crystal structure of mercury(I) sulfate and selenate. Acta Chemica Scandinavica英語版 (1947-1973) 23:1607–15.
  6. ^ Mercurous Sulphate, cadmium sulphate, and the cadmium cell. by Hulett G. A. The physical review.1907. p.19.
  7. ^ Influence of Microstucture on the Charge Storage Properties of Chemically Synthesized Manganese Dioxide by Mathieu Toupin, Thiery Brousse, and Daniel Belanger. Chem. Mater. 2002, 14, 3945-3952
  8. ^ Electromotive Force Studies of Cell, CdxHgy | CdSO4,(m) I Hg2SO4, Hg, in Dioxane-Water Media by Somesh Chakrabarti and Sukumar Aditya. Journal of Chemical and Engineering Data英語版, Vol.17, No. 1, 1972
  9. ^ Characterization of Lithium Sulfate as an Unsymmetrical-Valence Salt Bridge for the Minimization of Liquid Junction Potentials in Aqueous - Organic Solvent Mixtures by Cristiana L. faverio, Patrizia R. Mussini, and Torquato Mussini. Anal. Chem.英語版 1998, 70, 2589-2595
  10. ^ a b GEORGE AUGUSTUS HULETT: FROM LIQUID CRYSTALS TO STANDARD CELL by John T. Stock. Bull. Hist. Chem. VOLUME 25, Number 2, 2000, p.91-98
  11. ^ The Behavior of the Silver—Silver Sulfate and the Mercury—Mercurous Sulfate Electrodes at High Temperatures by M. H. Lietzke and R. W. Stoughton. 米国化学会誌., 1953, 75 (21), pp 5226–5227 DOI: 10.1021/ja01117a024
  12. ^ Sulphates of Mercury and Standard Cells. by Elliott, R. B. and Hulett, G. A. The Journal of Physical Chemistry 36.7 (1932): 2083-2086.