硫酸水銀(I)

硫酸水銀(I)の概要

硫酸水銀(I)（化学式：Hg2SO4）は、イギリスではmercurous sulphate、アメリカではmercurous sulfateと呼ばれる化合物です。この化合物は、白から薄い黄色、またはベージュ色の粉末状であり、毒性が非常に強いことが特徴です。吸入したり、体内に入ったり、皮膚から浸透したりすると、命に関わる危険があります。

構造

硫酸水銀(I)の結晶構造は、亜鈴型のHg2²⁺イオンとSO4²⁻イオンから成り立っています。この構造において、Hg2²⁺は4つの酸素原子に囲まれ、Hg-Hg間の結合距離が約2.500Åに配置されることが研究から明らかとなっています。また、HgとO間の結合角度はおよそ165°±1°であり、この結合が結晶格子内での鎖を形成しています。

結晶格子内での水銀原子は、SO4イオンとの相互作用を通じて、水銀の配位子として機能します。この構造は水銀原子と酸素との間に弱い相互作用を持ち、ユニークな配置を形成しています。

調製方法

硫酸水銀(I) の合成方法はいくつかありますが、一つの一般的な方法は、硝酸水銀(I)と硫酸を反応させる手法です。具体的には、硝酸水銀(I)1当量に対して硫酸6当量を加えることにより、硫酸水銀(I)と二つの硝酸が生成されます。

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Hg2(NO3)2 + H2SO4 → Hg2SO4 + 2HNO3
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さらに、過剰な金属水銀を濃硫酸と反応させることでも、硫酸水銀(I)を得ることができます。この場合の反応式は以下の通りです。

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2Hg + 2H2SO4 → Hg2SO4 + 2H2O + SO2
```

電池での使用

硫酸水銀(I)は化学電池に広く利用されています。1872年にジョサイア・ラティマー・クラークによって開発された電池に最初に使用され、1911年にはジョージ・オーガスタス・ハレットにより製作されたウェストン電池でも採用されました。この電池は高温の条件下でも優れた電極を提供することが証明されましたが、335°Cから500°Cの間で分解が起こることが報告されています。分解反応は吸熱的な性質を持ちます。

硫酸水銀(I)は、その比較的低い溶解度により、電池の特定の性能を向上させるために非常に適しています。これにより陽極からの溶解物質の拡散が抑えられ、結果として標準電極電位が十分に高く保たれます。従って、硫酸水銀(I)は化学電池の設計において重要な役割を果たしています。

これらの特性により、硫酸水銀(I)は化学や工業の分野において重要な物質の一つとなっています。

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