外見 銀白色 一般特性 名称 ,記号 ,番号 水銀, Hg, 80 分類 貧金属 族 ,周期 ,ブロック 12 ,6 ,d 原子量 200.59 (2) 電子配置 [Xe ] 4f14 5d10 6s2 電子殻 2, 8, 18, 32, 18, 2（画像 ） 物理特性 相 液体 密度 （室温 付近）13.534 g/cm3 融点 234.32K , -38.83°C , -37.89°F 沸点 629.88K , 356.73°C , 674.11°F 臨界点 1750K , 172.00 MPa 融解熱 2.29 kJ/mol 蒸発熱 59.11 kJ/mol 熱容量 (25°C ) 27.983 J/(mol·K) 蒸気圧 圧力 (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k 温度 (K) 315 350 393 449 523 629
原子特性 酸化数 4,2 (Hg2+ ), 1 (Hg2 2+ )塩基性酸化物 ) 電気陰性度 2.00（ポーリングの値） イオン化エネルギー 第1： 1007.1 kJ/mol 第2： 1810 kJ/mol 第3： 3300 kJ/mol 原子半径 151 pm共有結合半径 132±5 pmファンデルワールス半径 155 pmその他 結晶構造 菱面体晶系 磁性 反磁性 電気抵抗率 (25°C ) 961nΩ⋅m 熱伝導率 (300 K) 8.30 W/(m⋅K) 熱膨張率 (25°C ) 60.4 μm/(m⋅K) 音の伝わる速さ (液体, 20°C ) 1451.4 m/s CAS登録番号 7439-97-6 主な同位体 詳細は水銀の同位体 を参照
水銀 （すいぎん、英 :mercury 、羅 :hydrargyrum ）は、原子番号 80の元素 。元素記号 はHg 。汞（みずがね） とも書く。第12族元素 に属す。常温 、常圧 で凝固 しない唯一の金属元素 [ 注釈 1] 銀 のような白い光沢 を放つことからこの名がついている。
硫化物 である辰砂 (HgS) 及び単体である自然水銀 (Hg) として主に産出する。
水銀には、三方晶系のα-Hgと、正方晶系のβ-Hgの2種の同素体がある。
元素記号のHg は、古代ギリシア語 :ὕδράργυρος （hydrargyros ; <ὕδωρ 「水」 +άργυρος 「銀」）に由来するラテン語 :hydrargyrum ラテン語 :argentum vivum （「生きている銀」、流動する点を「生きている」と表現した）ともいい、この言い方は英語 :quicksilver （古語。なお形容詞quick は古くは「生きている」の意味であった[ 1] ドイツ語 :Quecksilber などへ翻訳借用 された。
古来の日本語（大和言葉 ）では「みづかね 」と呼ぶ。漢字では古来「汞 拼音 :gǒng 普通話 ）でもこの表記が正式である（中国では「水銀 」は通称として用いられる）。
英語名mercury は14世紀から用例があり[ 2] 占星術 や錬金術 の分野で最初用いられたものである[ 2] 水星 を流動する水銀に結びつけたもの[ 2] ヘルメース （ギリシア神話 の神で、ローマ神話 のメルクリウス （Mercurius ）と同一視される）の性格と関連づけられたためともいわれる[ 3]
水銀は、各種の金属と混和し、アマルガム と呼ばれる合金 をつくる。これは水銀が大半を占める場合には液体、水銀の量が少なければ固体となる。従来は広く歯 の治療に使われていた。白金 、マンガン 、鉄 、コバルト 、ニッケル 、タングステン とは合金 を形成しないので、水銀の保存には鉄の容器が用いられる。
生物に対して毒性 が強いため、使用が控えられている金属である。また、その特異な性質から様々な科学者 の興味の対象となり、多くの現象 の発見にかかわっている。
7種の安定同位体が存在する。同位体は、中性子の数が異なることから、僅かに質量が異なる。従って、同じ元素であっても物理学的な特性に違いを持つ。この特性を利用し、環境中に蓄積された水銀の同位対比を精密に測定する事で、水銀の循環を解明することが可能になる[ 4]
古代 においては、辰砂 （シンシャ。主成分は硫化水銀：鮮血色をしている）などの水銀化合物は、その特性や外見から不死の薬 や船底の防腐剤として珍重され、また辰砂の一種である朱砂（スサ）は赤色塗料として使用された。特に中国 の皇帝 に愛用されており、不老不死 の薬、「仙丹 」の原料と信じられていた（錬丹術 ）。
しかし現代から見ればまさに毒 を飲んでいるに等しい。中世以降、水銀は毒として認知されるようになった。日本では辰砂の産地は丹生と呼ばれ丹生神社 が建てられており、水銀中毒事件が神社社伝に記録されている場合がある[ 5]
世界中において有機水銀 はかつて農薬 として広く使われたが、1970年代 にイラク では、メチル水銀で消毒した小麦の種を食用に流用したパン によって有機水銀中毒で400人以上が死亡する事件が起きた。そして、その毒性 から現在は使用が禁止され、代わりに無機水銀 などが使われるようになった。さらに、水銀化合物自体の使用が環境汚染につながるとして忌避されるようにもなった。
2001年 にアメリカ合衆国 では「乳児 の際に受けた予防接種 中のチメロサール （エチル水銀チオサリチル酸ナトリウム・ワクチンの防腐剤として使用される）によって自閉症 になった」として製薬会社に対する訴訟が発生した。三種混合ワクチン 、日本脳炎 ワクチン、インフルエンザ ワクチン、B型肝炎 ワクチンなどの保存剤としてチメロサールが使われていたためである。そのためチメロサールを使わないか低濃度のものに替えるなど規制が強化されたが、その後の大規模調査で自閉症との関連は否定され[ 6]
有機水銀は無機水銀に比べ毒性が非常に強い。特にメチル水銀の中枢神経系 （脳 ）に対する毒性は強力で、日本で起きた水俣病 （熊本県 八代海 ）や、阿賀野川 流域（新潟県 ）での工場排水 に起因する有機水銀中毒（第二水俣病 ）の原因物質である。
地球上においては地殻 などに水銀が比較的豊富に存在する。これら自然界 に存在する水銀は水圏 において非酵素的反応や微生物 の作用によって有機水銀に変化し、食物連鎖 を通じて、大形魚類や、深海魚 、海洋動物に蓄積される（生物濃縮 ）。日本の厚生労働省 はキンメダイ やカジキ 、マグロ などの魚類、クジラ 、イルカ などの海棲哺乳類に含まれる水銀が胎児の発育に影響を及ぼす恐れがあるとして、妊娠中かその可能性のある女性は、魚介類 の摂取量や回数を制限するように注意を喚起している[ 7]
食物に占める魚介類の割合が多い日本では、メチル水銀の摂取量が他国と比較して高いことが知られている。メチル水銀の摂取量の地域的特徴は、マグロ類の消費傾向とよく一致し、関東地方 などを中心とする東日本 で高く、中国地方 から九州 北部にかけて比較的低くなっている。一方、発育途中にある胎児の神経系は、メチル水銀の影響を最も受けやすいと考えられる。魚介類にはある種の不飽和脂肪酸 など、胎児の発育などにも有効な成分も多く含まれており、魚介類中に含まれる微量のメチル水銀が、胎児の発達にどれほどの影響を及ぼしているかは、研究者によっても見解が分かれるところである。
欧米の政府機関は、基準を設けて、マグロ やカジキ などの摂取制限を行っている[ 8] イルカ 、キンメダイなどの魚介類などを、基準より食べ過ぎないよう注意するとよい[ 9] セレン を含んでおり、これがメチル水銀の毒性を軽減させているとの可能性も指摘されているが、詳細は不明である。
自然界では無機水銀及び有機水銀を処理して、金属状態の水銀に変化させる菌 が存在する。この菌は通称水銀耐性菌 と呼ばれ、水俣病の発生した地域の土壌から単離された。水銀耐性菌において無機水銀及び有機水銀を金属水銀に代謝 するのは、この菌の産生するタンパク質 によるものであることが遺伝子工学 的な解析により判明しており、その担当遺伝子 の解析も行われている（メタロチオネイン も参考のこと）。環境汚染の浄化技術として、いわゆるバイオレメディエーション への応用も行われている。
体温計 に使われている水銀は金属水銀なので安全だと言われていた。[要出典 金属水銀は間違って飲み込んだとしても、消化管 からはほとんど吸収 されないので、急性中毒 を起こすことはないと思われていたからである（ただし、一部が腸内細菌叢 により酸化 されたり、有機水銀に転換 されて吸収される余地が示唆されている）。しかし、水銀は20℃ で気化し、気化 した場合には肺 から吸収されやすく、体内に吸収された場合にはヘモグロビン や血清アルブミン と結合 して毒性を示す。このため水銀を含有する物（蛍光灯 ・体温計 ・血圧計 、ボタン型電池 、朱肉 など）を焼却 することは危険である。
これら水銀を含有する使用済み物品は分別回収の対象であるが、一般ゴミに紛れて焼却炉 に入れられることもあり、東京都清掃センター水銀排ガス事件 が起きている。
水銀体温計1本が混じったゴミを燃やすと、排気の水銀濃度は1立方メートル当たり数千マイクログラムに達する。日本では、新設のゴミ処理施設では排気の水銀濃度を1時間平均で1立方メートル当たり30マイクログラムまでとする規制が実施された。このため既存施設を含めて、排気の分析と活性炭 などによる浄化が行われている[ 10]
許容摂取量は、国際専門家会議 (JECFA ) において、胎児 を保護するため、暫定的耐容量 (PTWI) 1.6 μg/kgと定められており[ 11] [ 12] 妊婦 等への摂食制限の啓蒙や規制強化が行われている[ 13] [ 14]
水銀の外部環境への排出抑制は取組が進んでいるが、過去に排出された水銀や現在でも水銀を含む農薬が許可されている国域では、河口や湖などの底質 に蓄積されていることがある。日本国については産業技術総合研究所 で全国の河川の底質を分析して、日本の地球化学図としてそのデータを公開している[ 15] 環境省 は基準値以上の水銀化合物を含む底質を除去するように政令 で通達している[ 16]
水銀の鉱山 としては、スペイン のシウダ・レアル にある世界遺産 の国営アルマデン鉱山 が有名。古代ローマ の紀元前372年 からイスラム帝国 時代、そして2004年 7月 の生産停止に至るまで辰砂 及び自然水銀 を産出していた。日本では、佐世保市 相浦の佐世保層群相浦層[ 17] [ 18] 北海道 留辺蘂町 にあったイトムカ鉱山 （自然水銀の産出が多いことでも有名）や古代から産出記録がある丹生鉱山 が知られている。
辰砂を空気中で約600℃まで加熱することで水銀地金が単離する。水銀地金 は液体であるため、アマルガムを生じさせない素材の容器に入れて流通させる。国際市場では34.5kgの鉄製容器（フラスコ やボンベ と呼ばれる。近年は腐食による水銀の漏出を防ぐため容器の両面を樹脂で表面処理 する事が多い）に充填して流通する事が慣習となっている。ただし、国内向けや小口向けでは他の試薬同様、ガラス製や樹脂製の瓶に入れて出荷される事が多い。
水銀鉱石を構成する鉱石鉱物 には次のようなものがある。
商業的には辰砂及び自然水銀が主要な鉱石となっている。
「我が国の水銀に関するマテリアルフロー（2010年度ベース）」によれば、以下の通り[ 19] [ 20]
ランプ類 38.1% 医療用計測器 23.8% 無機薬品 14.7% ボタン電池 12.5% 工業用計量器 10.6%ガラス製水銀温度計 水銀充満式温度計 高温用ダイヤフラムシール圧力計 液柱型水銀気圧計 基準液柱型圧力計 歯科用水銀 0.3% 単体 の水銀は熱膨張性 の良さと、温度に対する膨張係数が線形に近いことから体温計 に用いられる。現在ではデジタル式に押されて廃れつつある。血圧計 では、水銀柱を利用して圧を読みとるものが伝統的であり、医療現場や医療教育で広く使われている。しかし、現在は都立病院などで電子式の血圧計が普及してきている（医療用の電子式血圧計ならば、聴診法にも対応している）[ 23] 国際単位系 の例外として、mmHg （水銀柱ミリメートル）を用いる。銀 ・スズ ・銅 などとのアマルガムは、歯科 治療において歯を削った後の詰め物として一般に用いられていた時期がある。これはアマルガム修復 と呼ばれる手法で、該当金属粉末と水銀を混合した直後はアマルガム化が進んでいないためにシャーベット状であり、アマルガムが形成されて全体が固化するまでにしばらく時間がかかることを利用していた。日本において、かつては消毒薬 マーキュロクロム (C20 H8 Br2 HgNa2 O6 ) （赤チン）の材料として使用されていたが、2020年12月25日に赤チンの生産が終了した。[ 24] 性病 の治療に水銀軟膏 が用いられていた。硫化物 は辰砂 と呼ばれ、催眠、鎮静効果のある生薬 として漢方 の処方に用いられることがある。密かに堕胎薬 としても使われた（無論極めて危険である）[ 注釈 3] 有機水銀のチメロサール は、ワクチンの防腐剤として使用される[ 25] 蛍光灯 や水銀灯 などでは、水銀蒸気が電子放出物質として使用されている。辰砂 は朱色 の顔料 や岩絵具 としても用いられる。ただし、そのまま用いるケースは稀となり、金属水銀から工業的に製造された銀朱 （バーミリオン。硫化水銀の一種）が用いられるようになった。この銀朱は、今のところ代替品が見つからないので、銀朱を用いた絵画や工芸品などの修繕・修復に使用されている。かつては電池 （乾電池 、水銀電池 など）の亜鉛と混合しアマルガム化することによって負極の化学反応抑制用として使用された。現在国内では酸化銀電池 、アルカリボタン電池等に使用されているのみである。なお､日本でマンガン電池 の水銀が0使用になったのは1991年（平成3年）、アルカリ電池 では1992年（平成4年）であり、古い電池の破棄には注意を要する（各市町村の処分方法に従うこと）。 鏡が銅などの金属を磨いて作られていた時代には、鏡の表面にアマルガムを形成させることで鏡研ぎの仕上げとしていた。 水銀は常温で容易に気化するため、分析 法は還元気化原子吸光 法が主である。測定機器としては原子吸光分析 装置のバーナヘッド部を石英 セル に置き換えるほか、水銀測定専用の装置が市販されている。有機水銀の場合は試料を分解せず溶媒 抽出 後、ガスクロマトグラフィー で分離 して電子捕獲検出器 や質量分析装置 で検出する場合もある。
総水銀の分析手順は概ね次のようなものである。詳細は成書を参照されたい。
試料を強酸 で分解する。硝酸 -過塩素酸 、硝酸-過塩素酸-硫酸 、硝酸-硫酸の系がよく用いられる。 さらにペルオキソ二硫酸カリウム 、過マンガン酸カリウム 等で有機水銀と残余の有機物を完全に酸化 分解 する。 分解液を還元 気化装置の容器に採り、還元剤 を加え通気 する。 水銀イオンが水銀原子に還元され、気相 中にパージ されてくる。 水銀原子の波長 253.7 nmにおける吸光度 を測定 する。 かつては民生用・産業用機器に幅広く使われていたが、水銀に関する水俣条約 （水俣条約）の発効に伴い、日本を含む水俣条約の締結国では2020年末をもって水銀を利用した製品の製造および輸出入が原則的に禁止された。その後も利用自体は可能であるが、環境省 からは早期の回収のお願いが出されている。
2015年に施行された「水銀による環境の汚染の防止に関する法律（水銀汚染防止法）」に対する附帯決議においては、特に退蔵されている水銀血圧計 および水銀体温計 に関して、いずれ国際的な水銀の需要低下によってリサイクルして売却することによる収益が難しくなり、回収した水銀の廃棄処理費が高騰すると考えられているので、環境省 では「早期に処分することを推奨」としている[ 26] 蛍光灯 に関しては販売が許可されているが、2023年の水俣条約第5回締約国会議の合意に基づき、これも2027年末をもって禁止される予定。
日本において水銀を含む物質や製品等を処分、廃棄する際には、環境省 が示す水銀廃棄物ガイドライン[ 27] 水銀使用製品を「燃えるゴミ」で出すと、気化した水銀により清掃工場が汚染され、巨額の除去費用が必要となる ので、水銀体温計・水銀血圧計・水銀使用蛍光管などは絶対に「燃えるゴミ」で出してはならない [ 28]
2018年には、実験 に使った水銀を排水に流すなどの不適切な扱いを続けていた元大学教授 に対し、水銀の除去費用として1550万円の支払いを命じる判決が言い渡された例がある[ 29]
水銀(IV)の化合物は存在が予言されるにとどまっていたが、2007年に初めてHgF4 の合成が報告された。固体 Ar または Ne マトリクス中の極低温下で水銀と F2 との反応により合成された[ 30]
^ 常温常圧付近で液体状態をとりうる金属としては他にガリウム （融点30℃）、ルビジウム （融点39℃）、セシウム （融点28℃）、フランシウム （融点27℃（理論推定））などがあるが、融点が−38.83℃と常温より十分に低いものは現在発見されている金属元素の中では水銀が唯一である。 ^ 東大寺盧舎那仏像 （奈良の大仏）の金めっきは金アマルガムを大仏に塗った後、加熱して水銀を蒸発 させることにより行われた。一説には、この際起こった水銀汚染が平城京 から長岡京 への遷都 の契機となったという。しかし2013年、東京大学 大気海洋研究所が現地で当時の土壌を採取調査をしたところ、現代の環境基準よりはるかに低かったという[ 22] ^ 川柳に「水銀（みずかね）で心の曇りを研いでおき」などと詠まれている。 
