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第20章 流如水、亮如银的金属

化学元素汞的单质,是常温下唯一呈液态的金属,表面不易被氧化,总表现银白色光泽,所以旧时人们就管它叫“水银”。

汞有天然产的,但很少,现在几乎已不能再找到,大量的汞主要是用它的硫化物煅烧、分解而得。《史记·秦始皇本纪》中说秦始皇统一了当时我国大片土地之后,就大兴土木营造宫殿,也修建了自己的坟墓,并在墓中地面上仿造实有的百川江河,灌了水银,用机械驱使它湍流不息。这里到底要用多少汞无法估计,但绝不会是几瓶几碗。由此可见,那时已能使用大量的汞,恐怕多数是由硫化汞制得的。

硫化汞是较稳定的化合物,常温下不能被氧化,也不会分解。天然产的有鲜艳的红色,俗叫丹砂,朱砂和辰砂,它熔结在较好石质中形成的石头叫鸡血石,是印章的上好品材之一。所以很早就被人发现,用来做红色的颜料。古代皇帝在奏折上做批示叫“朱批”,就是用朱砂做成的“墨”写下来的字迹,所用上好的红色印泥,也是用朱砂调配成的,这些字迹和印纹,至今仍朱红夺目,庄严隆重。

硫化汞受热时,会被氧化、分解,最后生成汞蒸气,汞蒸气接触到冷的物体,又凝成液态汞。这一变化过程和所用的设备都很简单,因此古代很早就发现了汞的这一性质,并且很快制出了单质的汞。

有趣的是人工提取汞的方法,几乎是在同一纪元年代(公元前3世纪)里,在不同的古老国度,或同一国内不同的硫化汞矿区,相自独立的创造出来,大量制取汞,并有由此致富的(秦一名叫清因的妇女),所以他们常把这一发现当成机密,用别人看不懂的话记录下来。直到东汉时期(公元1世纪间)炼丹术家魏伯阳写的《周易参同契》一书中,就典型的把汞写成“河上姹女,灵而最神,得火则飞,不见埃尘。”而稍早一些的另一本书《本草经》就已经直接指出“丹砂……能化为汞”。直到现在,人们制汞的原理和原料基本不变,只是设备先进,操作十分安全罢了。

汞的化学性质不太活泼,但是又很奇特。常温下在研钵中加硫研磨,就能得到黑色硫化汞(这更应该算是硫的特性),经升华变成红色,形成人造丹砂。汞还能溶解多种金属,形成的合金叫“汞齐”。土法采金,最后用汞从沙金中提取黄金。我国古代的鎏金法,是把黄金溶到汞中,做成膏状金汞齐,用丝棉均匀地涂到器物上,架小火烘烤使汞蒸发掉,留下一层黄金,致密地附着在器物表面,就做成鎏金器皿。北京故宫博物院里珍藏的众多鎏金文物,至今仍金光灿烂,所以鎏金又写作镏金。我国许多著名古寺里的佛像,大多是鎏金的,要做这么多的文物和佛像,鎏用的黄金现在多数还存在,而当时用了大量的汞做溶剂,都已经蒸发无遗。

汞蒸气是剧毒气体,当时那些工人(油漆工)是不会知道的,他们的身体健康受损,甚至因此丧命,也是不会有人同情的。没有科学的时代,就是人类愚昧无知的时代。现在没有掌握科学的人,必然也是相当的愚昧无知。

汞对生物有毒,在环境保护的条例中,对其有严格的控制。但汞及汞的某些化合物可以治外科病症,前面提到的《本草经》中,就说“水银……主(治)疥瘘痂白秃……”,这是最早把水银用于临床的生动描述。现在最普通常用的“红药水”,就是含有汞溴红2%的水溶液,它有轻微的杀菌作用,对皮肤没有刺激,但不能和碘酒合用或先后使用,因它能被碘还原出单质汞,在人体皮肤中的毒性就变大了。

一些温度计、气压计、体温表、血压计等物理仪器和医疗仪器中灌有汞,用时必须小心。汞的比重大,滴落到地上会碎散成小珠,极难收集,这时最好大面积盖上一层硫粉,就不会扩散出汞蒸气来害人。这种做法对魏伯阳说的“……将欲制之,黄芽为根”,也就不难懂了。

汞是电光源中常用发光材料之一,汞蒸气当有高压电流通过时,发出的光中紫外线特别丰富,这种灯就叫做紫外线杀菌灯,医院外科手术室内,经常(在没有人时)用它照射,可保持室内环境、器械设备无菌。过去的强光灯又叫水银灯,也许其中充有汞,所以当时的电影明星,把自己的从影生活叫做水银灯下的生活。

汞的凝点不太低,是-38.87℃,沸点是356.58℃,在这一段温度里,汞受热体积膨胀是和温度升高严格保持正比关系。所以用水银做温度计中的膨胀材料,可以来测-30℃到300℃这一段的温度,温度计上的刻度十分均匀,实际误差很小。汞又有很大的内表面张力,做成体温计在测温过程中拿出口腔时,球体和线体中的水银,会在狭窄处断开,水银线保持原位不动,便于医护人员观察患者的体温高低,用后再甩回球体中。给儿童测体温,只能把它夹在儿童的腋下,以免在嘴中被嚼破,平时也不能让儿童玩耍。

最早人们测量大气压强,用的是水银气压计,它是意大利物理学家托里拆里(1608-1647年)发明的。

当时人们不知有大气压强存在,更不相信它会有那么大,他就用了一根约一米长的一端封闭的玻璃管,装满水银用手指堵住管口将管倒立在汞槽内,然后放开手指,这时管内的汞柱下降到一定高度,大约距槽中汞面760厘处左右而静止下来,留下了上面基本真空的一段空间,这一段水银柱的压强就表示了外面的大气压强。气象站曾一度使用水银气压计,并直接用汞柱的高度来记录当时的压强。

汞是一种多彩的金属,曾广泛为人类文明做过多彩的贡献,魏伯阳称它为姹女是很相称的。