Tính chất vật lí

Một chất dẫn nhiệt kém, nhưng là một chất dẫn điện khá tốt.

Nó có điểm đóng băng −38,83 °C và điểm sôi là 356,73 °C,[2][3] thấp nhất so với bất kỳ kim loại ổn định nào, mặc dù các thí nghiệm sơ bộ về copernixi và flerovi đã chỉ ra rằng chúng có điểm sôi thấp hơn (copernixi là nguyên tố dưới thủy ngân trong bảng tuần hoàn, đi theo xu hướng giảm điểm sôi xuống ở nhóm 12).[4] Khi đóng băng, khối lượng thủy ngân giảm 3,59% và mật độ của nó thay đổi từ 13,69 g/cm3 khi ở trạng thái lỏng đến 14.184 g/cm3 khi ở trạng thái rắn. Hệ số giãn nở thể tích là 181,59 × 10 6 tại 0 °C, 181,71 × 10 6 ở 20 °C và 182,50 × 10 6 ở 100 °C (tính trên mỗi °C). Thủy ngân rắn dễ uốn và và có thể cắt được bằng dao.[5]

Một lời giải thích đầy đủ về tính biến động cực đoan của thủy ngân đi sâu vào lĩnh vực vật lý lượng tử, nhưng có thể tóm tắt như sau: thủy ngân có cấu hình electron duy nhất trong đó các electron lấp đầy tất cả các 1, 2s, 2p, 3s, 3p, 3d, 4s, 4p, 4d, 4f, 5s, 5p, 5d, và 6 subshells. Do cấu hình này chống lại việc loại bỏ electron mạnh mẽ, thủy ngân hoạt động tương tự như các khí hiếm, tạo thành liên kết yếu và do đó tan chảy ở nhiệt độ thấp.

Sự ổn định của vỏ electron 6s là do sự hiện diện của vỏ 4f đã đầy. Một lớp vỏ f sàng lọc kém điện tích hạt nhân làm tăng tương tác Coulomb hấp dẫn của vỏ 6s và hạt nhân (xem sự co lại của lantan). Sự vắng mặt của lớp vỏ f bên trong là lý do khiến nhiệt độ nóng chảy của cadimi và kẽm cao hơn một chút, mặc dù cả hai kim loại này vẫn dễ dàng tan chảy và còn có điểm sôi thấp bất thường.[2][3]

Tính chất hóa học

Thủy ngân không phản ứng với hầu hết các axit, chẳng hạn như axit sunfuric loãng, mặc dù các axit oxy hóa như axit sunfuric đậm đặc và axit nitric hoặc nước cường toan hòa tan nó để tạo ra các muối thủy ngân sunfat, nitrat và clorua. Giống như bạc, thủy ngân phản ứng với hydro sunfua trong khí quyển. Thủy ngân phản ứng với các mảnh lưu huỳnh rắn, được sử dụng trong bộ dụng cụ xử lý tràn thủy ngân để hấp thụ thủy ngân (bộ dụng cụ tràn cũng sử dụng than hoạt tính và kẽm bột).[6]

Hỗn hống

Thủy ngân hòa tan nhiều kim loại như vàng và bạc để tạo thành hỗn hống. Sắt là một ngoại lệ, và bình sắt thường được sử dụng để lưu trữ và buôn bán thủy ngân. Một số kim loại chuyển tiếp hàng đầu tiên khác ngoại trừ mangan, đồng và kẽm cũng có khả năng chống lại sự hình thành hỗn hống. Các nguyên tố khác không dễ dàng tạo thành hỗn hống với thủy ngân bao gồm bạch kim.[7][8] Hỗn hống natri là một chất khử phổ biến trong tổng hợp hữu cơ, và cũng được sử dụng trong đèn natri cao áp.

Thủy ngân dễ dàng kết hợp với nhôm để tạo thành hỗn hống nhôm thủy ngân khi hai kim loại nguyên chất tiếp xúc với nhau. Vì hỗn hống phá hủy lớp oxit nhôm bảo vệ nhôm kim loại khỏi bị oxy hóa sâu (như trong rỉ sắt), ngay cả một lượng nhỏ thủy ngân cũng có thể ăn mòn nhôm nghiêm trọng. Vì lý do này, thủy ngân không được phép mang lên máy bay trong hầu hết các trường hợp vì nguy cơ nó hình thành một hỗn hống với các bộ phận nhôm tiếp xúc trong máy bay.[9]

Ô nhiễm thủy ngân là loại ô nhiễm kim loại lỏng phổ biến nhất.

Đồng vị

Có bảy đồng vị thủy ngân ổn định, với 202Hg là phong phú nhất (29,86%). Các đồng vị phóng xạ tồn tại lâu nhất là 194Hg với chu kỳ bán rã là 444 năm và 203Hg với chu kỳ bán rã 46,612 ngày. Hầu hết các đồng vị phóng xạ còn lại có chu kỳ bán rã ít hơn một ngày. 199Hg và 201Hg là các đồng vị được nghiên cứu thường xuyên nhất được nghiên cứu, có spin là 1⁄2 và 3⁄2 tương ứng.