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^[2]。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^[3]。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。

硫酸水銀(I)
IUPAC名 硫酸水銀(I)
識別情報
CAS登録番号	7783-36-0
ECHA InfoCard	100.029.084
EC番号	231-993-0
PubChem CID	24545
CompTox Dashboard (EPA)	DTXSID9074565
特性
化学式	Hg2SO4
モル質量	497.24 g/mol
外観	白-黄色の結晶
密度	7.56 g/cm3
水への溶解度	0.051 g/100 mL (25 °C) 0.09 g/100 mL (100 °C)
溶解度	硝酸には可溶だが水には不溶、熱硫酸に可溶
磁化率	−123.0·10−6 cm3/mol
構造
配位構造	単斜晶系
熱化学
標準生成熱 ΔfHo	-743.1 kJ·mol−1
標準モルエントロピー So	200.7 J·mol−1·K−1
標準定圧モル比熱, Cpo	132 J·mol−1·K−1[1]
関連する物質
その他の 陰イオン	フッ化水銀(I) 塩化水銀(I) 臭化水銀(I) ヨウ化水銀(I)
その他の 陽イオン	硫酸水銀(II) 硫酸カドミウム 硫酸タリウム
特記なき場合、データは常温 (25 °C)・常圧 (100 kPa) におけるものである。

構造

硫酸水銀(I)の結晶は亜鈴型のHg₂²⁺（英語版）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^[4] 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^[5]。

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^[6]

${\displaystyle {\ce {{Hg2(NO3)2}+ H2SO4 -> {Hg2SO4}+ 2HNO3}}}$

また、過剰の金属水銀を濃硫酸と反応させても得られる:

${\displaystyle {\ce {{2Hg}+ 2 H2SO4 -> {Hg2SO4}+ {2H2O}+ SO2}}}$

電池での利用

硫酸水銀(I)は化学電池によく用いられる^[7][8][9]。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^[10]。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^[10]。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^[11]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^[12]。