水銀は固体ですか、液体ですか、それとも気体ですか? (+ 知っておくべき 3 つのこと)

水銀は標準温度常圧 (STP) では液体です。その融点は -38.83°C (-37.89°F)、沸点は 356.73°C (674.11°F) であり、室温では液体の形で存在することを意味します。

まあ、それは単純な答えでした。ただし、このトピックについては、コンセプトを明確にするために知っておくべきことがいくつかあります。

それでは早速本題に入りましょう。

なぜ水銀は室温で液体の状態で存在するのでしょうか?

水銀は、融点と沸点が低いため、室温では液体の状態で存在するというユニークな元素です。水銀の融点は -38.83 °C、沸点は 356.73 °C です。これは、これら 2 点の間の温度では液体状態を維持することを意味します。

水銀の融点と沸点が低い理由は、水銀の原子間の金属結合が弱いためです。

金属結合は、金属原子間に発生する一種の化学結合であり、価電子が金属格子内を自由に移動でき、電子の海が形成されます。金属結合の強さは、価電子の数と原子間の距離に依存します。

水銀の場合、価電子の数が少なく（2 つ）、原子半径が大きいため、金属結合は弱いです。

その結果、水銀原子間の金属結合は、室温で原子を固体ネットワーク構造に保持できるほど強くなく、水銀は液体状態のままになります。

さらに、水銀は原子量が高く、密度の高い元素でもあります。これは、その原子間の引力が比較的強いことを意味します。これらの引力は、室温での水銀の液体状態にさらに寄与します。

はい、水銀は低温では固体状態で存在できます。水銀の融点は -38.83°C です。これは、水銀の温度がこの温度を下回ると凝固して固相を形成することを意味します。固体の水銀は「クイックシルバー」または「水銀アマルガム」と呼ばれます。

しかし、水銀の固体状態は室温および大気圧では安定ではありません。

実際、その凝固点は非常に低く、温度や圧力のわずかな変化でも溶けて液体状態に戻る可能性があります。したがって、固体水銀を通常の条件下で保管することは困難です。

固体水銀は、熱膨張係数が低いなどの独特の特性を持っていることに注意してください。これは、温度が変化してもあまり膨張または収縮しないことを意味します。

この特性により、水銀は温度計やその他の精密機器に役立ちます。しかし、その毒性のため、水銀の使用はますます制限されており、より安全な代替品が開発されています。

液体水銀と固体水銀 (「クイックシルバー」としても知られています) は、同じ元素の異なる状態であり、異なる特性を持っています。

液体水銀と固体水銀の大きな違いは、その物理的外観です。液体水銀は光沢のある反射性のある銀白色の金属ですが、固体水銀は柔らかく鈍い灰白色の物質です。水銀は固体状態では小さな丸いボールまたは小球を形成しますが、液体状態では光沢のある流れる液体を形成します。

液体水銀と固体水銀のもう 1 つの違いは、その密度です。液体水銀の密度は 13.5 g/cm3 ですが、固体水銀の密度は約 14.184 g/cm3 です。

さらに、液体水銀は固体水銀よりもはるかに高い熱膨張係数を持っています。つまり、加熱すると体積が大幅に増加するため、温度計として使用されます。一方、固体水銀は熱膨張係数が非常に小さいため、温度変化による膨張・収縮がほとんどないため、精密機器などに利用されています。

最後に、液体および固体の水銀は毒性が高く、人間の健康と環境に重大なリスクをもたらすことに注意する必要があります。したがって、細心の注意を払って取り扱い、正しく処分することが重要です。