硫酸水銀(I)

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と綴る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。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http://www.chemicalbook.com/ChemicalProductProperty_EN_CB0259783.htm。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
研究によって硫酸水銀(I)では水銀原子が二重に重なり、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Dorm, E. 1969. Structural studies on mercury(I) compounds.  VI.  Crystal structure of mercury(I) sulfate and selenate.  (1947-1973) 23:1607–15.。

 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Mercurous Sulphate, cadmium sulphate, and the cadmium cell. by Hulett G. A. The physical review.1907. p.19.
 {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:
 {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, 3945-3952Electromotive Force Studies of Cell, CdxHgy | CdSO4,(m) I Hg2SO4, Hg, in Dioxane-Water Media by Somesh Chakrabarti and Sukumar Aditya. , Vol.17, No. 1, 1972Characterization 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.  1998, 70, 2589-2595。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GEORGE AUGUSTUS HULETT: FROM LIQUID CRYSTALS TO STANDARD CELL by John T. Stock. Bull. Hist. Chem. VOLUME 25, Number 2, 2000, p.91-98。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。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Sulphates of Mercury and Standard Cells. by Elliott, R. B. and Hulett, G. A. The Journal of Physical Chemistry 36.7 (1932): 2083-2086.。

 脚注 

Category:水銀の化合物
Category:硫酸塩