ja %E7%A1%AB%E9%85%B8%E6%B0%B4%E9%8A%80(I)

硫酸水銀(I)
	IUPAC名硫酸水銀(I)
識別情報
CAS登録番号	7783-36-0
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
水への溶解度	0.051 g/100 mL (25 °C) ; 0.09 g/100 mL (100 °C)
溶解度	硝酸には可溶だが水には不溶、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
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

硫酸水銀(I)の結晶は亜鈴型のHg₂²⁺（英語版）と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2.23Å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

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

{\ce {{Hg2(NO3)2}+ H2SO4 -> {Hg2SO4}+ 2HNO3}}

また、過剰の金属水銀を濃硫酸と反応させても得られる:

{\ce {{2Hg}+ 2 H2SO4 -> {Hg2SO4}+ {2H2O}+ SO2}}

電池での利用

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

[脚注の使い方]

^ Lide, David R. (1998), Handbook of Chemistry and Physics（英語版） (87 ed.), Boca Raton, FL: CRCプレス, pp. 5–19, ISBN 0-8493-0594-2
^ 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
^ http://www.chemicalbook.com/ChemicalProductProperty_EN_CB0259783.htm
^ 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
^ 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.
^ Mercurous Sulphate, cadmium sulphate, and the cadmium cell. by Hulett G. A. The physical review.1907. p.19.
^ 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
^ Electromotive Force Studies of Cell, Cd_xHg_y | 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
^ 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
^ ^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
^ 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
^ Sulphates of Mercury and Standard Cells. by Elliott, R. B. and Hulett, G. A. The Journal of Physical Chemistry 36.7 (1932): 2083-2086.

[hand2-1] Lide, David R. (1998), Handbook of Chemistry and Physics（英語版） (87 ed.), Boca Raton, FL: CRCプレス, 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] ttp://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, Cd_xHg_y | 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

[GEORGE_AUGUSTUS_HULETT_2000,_p.91-98-10] 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.

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