Try老师和小化的日常——谈谈汞齐

付 菁 张 巧

(北京师范大学)

这天,Try老师上完碱性锌锰电池课程后,把用来让同学们观察的电池交给了课代表小化,谁料想小化同学却随手要扔进其他垃圾类的垃圾箱,老师看见后及时制止了他,并告诉大家电池是有害垃圾.

Try老师:小化,别丢那里面.

小化:老师,您告诉我们电池里只有Zn,MnO2,石墨粉,KOH 溶液,我感觉这些物质都不是有毒的.

Try老师:实际生活中的锌可不是纯锌,而是锌汞齐.

小化:什么是锌汞齐?

Try老师:汞被誉为“金属的溶剂”,它能够溶解金、银、铜、锡、铅等多种金属,形成的合金就称为“汞齐”,那锌汞齐顾名思义就是汞与锌所形成的合金.

小化:可是为什么要在里面加入汞呢?

Try老师:锌电极在碱性电解液中会发生析氢反应:Zn＋2H2O＋2OH－＝Zn＋H2↑.析氢反应不仅会损失电池容量,而且还会造成密闭电池“胀气”“爬碱”,甚至会使电池发生爆炸.减少析氢反应的方法之一是将锌粉进行汞齐化.

小化:为什么形成汞齐就会减少析氢反应呢?

Try老师:因为汞齐化可以提高锌粉在碱性电液中的氢过电压,抑制其在碱液中生成氢气.同时锌粉汞齐化后形成的汞齐化膜可将锌粉表面覆盖均匀平整,从而改变了锌粒表面状况,使锌电极活化,提高电池的电性能,降低电池的漏液率.在电池放电过程中,汞则在锌粒表面不断向锌粒内部扩散,因此,使放电平稳.一般来说,对于大电流放电的电池,应使用含汞量较少的汞齐化锌粉,而对于小电流放电的低倍率电池则使用含汞量较高的汞齐化锌粉.

小化:那怎样实现锌汞齐化呢?

Try老师:当锌在汞盐溶液中置换一层汞的同时,一定量的锌溶于汞并形成锌汞齐,覆盖在原来锌的表面,就形成了我们日常生活中电池内的汞齐.除有特殊要求的电池外,一般应控制好汞盐的加入量.每100g锌粉若加HgCl2不应少于2.6g,若加HgO不应少于2.1g,若加Hg(Ac)2不应少于3.0g.但也应防止加入的汞盐过量,否则不仅浪费原材料,而且会造成更大危害.

Try老师:汞齐在我们的生活中还有着其他的应用,比如钠的汞齐(钠汞齐是钠与汞的合金,也可以看作是钠溶于汞形成的溶液)就是一种很好的还原剂,和钠相比,它的性质不太活泼,所以不容易发生安全事故.再比如,著名的“点石成金”,其中运用的也是汞齐的原理.现在自然界已经很难发现大块的黄金,大多数金矿里,微小的金粒和矿砂混合在一起,难以分离.若将汞和金矿砂混合,汞和金粒会生成银白色的糊状混合物,这就是金汞齐,金矿上多称为“汞膏”.将“汞膏”刮下来要比捞出金粒容易得多.最后将“汞膏”加热至400 ℃,水银变成蒸气,亮闪闪的黄金即被分离出来.

Try老师:早在几千年前,我们的祖先就凭借着自己的智慧,发现了汞齐的原理并且加以利用.比如西汉刘安编著的«淮南子·修务训»中的“玄锡”就是锡汞齐,人们将汞齐用作“磨镜药”打磨镜面,大大促进了磨镜业的发展.再比如人们利用形成汞齐后汞是无毒的这一特性,将银汞齐用作补牙的材料.

小化:原来汞齐的用途这么广泛呀! 那岂不是越多越好?

Try老师:但是我们认识物质得全面,看到优点的同时同样也不能忽视这后面潜在的危险.汞齐虽好,但毕竟和汞有关,难免会对环境、人体产生危害.那些曾经使用过汞的金矿现在都变成了废墟,那些使用汞采金法的人们深受汞中毒的折磨.所以现在我们都在追求无汞电池,用汞提取金的方法也在逐渐地被更加先进、更加环保的方法所取代.我们要认识到的是最好的方法不仅仅是最高效的方法,也应当是最绿色、最环保的方法.我们学习化学的目的之一,就是用自己所学的知识去为社会的发展寻找最高效、最绿色的方法,这就是“绿色化学”.

(完)