硫化汞（汞硫化物）是一種無機化合物，礦物形式的硫化汞又名朱砂、銀朱或辰砂等，化學式為HgS，摩爾質量為232.65 g/mol，不溶于水、乙醇和硝酸，溶于王水、堿、堿金屬硫化物和硫化鈉溶液。硫化汞是制造汞的主要原料，其有兩種異構體，分別為α-硫化汞和β-硫化汞。α-硫化汞外觀呈紅色結晶或粉末，密度為8.10 g/cm3；β-硫化汞外觀呈黑色結晶或粉末，密度為7.73 g/cm3。硫化汞通常以α形式（紅色的朱砂）存在，其結構為自然存在的汞最普遍的形態，升溫可轉化為β形式。硫化汞隔絕空氣加熱可以分解為單質汞和單質硫，也易與氧氣、氫氣和氧化鈣等物質發生還原反應生成金屬汞單質，也易與堿土金屬硫化物濃溶液發生絡合反應生成含汞的絡合物。硫化汞的主要應用是用作顏料、中藥及化工原料，新型納米硫化汞也可用于超聲傳遞、圖像傳感等領域。硫化汞毒性極強，可以通過呼吸器官和皮膚毛孔進入人體，積聚在肝臟和腎臟中導致中毒，也可對水生環境造成長期不良影響。
發現歷史
硫化汞在中國古代早期就有了十分廣泛的應用，由于其發現和使用早于歷史記載，所以沒有公認的發現者。天然的硫化汞俗稱朱砂，人工合成的硫化汞俗稱靈砂，兩者皆是古代道士燒煉羽化成仙丹藥的主要原料。《庚辛玉冊》有言：“靈砂者至神之物也，系硫、汞制而成形，謂之丹基，本天地造化之功，竊陰陽不測之妙，可以變化五行，煉成九還，其未升鼎者謂之青金砂頭，已升鼎者乃日靈砂。”天然硫化汞在中國古代還可入藥。《神農本草經》對其的描述為：“養精神，安魂魄，益氣明目。”；《本草綱目》對其的描述為：“治驚癇，解胎毒痘毒，驅邪瘧。”
硫化汞在中國古代還被用作顏料。天然硫化汞為朱砂色，人工合成的硫化汞為銀朱色，因其提煉自水銀，故稱之為銀朱。由于銀朱色較朱砂色更為鮮艷奪目，所以使用更加廣泛。銀朱的傳統人工造法始記于中國明代科學家宋應星所著圖書《天工開物》中，在日本平安時代后期傳入日本，后經由阿拉伯傳入歐洲。銀朱在中國北魏時期的敦煌壁畫中已被廣泛使用，在民間畫作中，銀朱是涂畫專事抓妖捉鬼的鐘馗的習慣用色，也用于繪制代表幸福的紅色蝙蝠。而在現代，中國2008年北京奧運會和2010年上海市世界博覽會中國館中也有銀朱色的使用。
除中國古代外，硫化汞在在古希臘和古羅馬等也被廣泛應用，其在希臘語中被稱為Kinnabari，在梵語中被稱為Sugara，在波斯語中被稱為Shangarf，后來在阿拉伯語中被稱為Zinjifrah，意味“龍之血”，在拉丁語中被稱為Minium，意味“紅色肉桂”，或Cinnabaris。古希臘植物學家泰奧弗拉斯特斯（Theophrastus）在公元前4世紀便描述了硫化汞的來源和提取方法，公元前4世紀居住在埃及的希臘煉金術士佐西瑪（Zosima）和公元前8世紀居住在埃及的波斯煉金術士賈比爾·伊本·海亞（Jabir ibn Hayyan）也分別記錄了生產硫化汞的過程。古羅馬自然哲學家老普林尼（Pliny the Elder）曾指出：羅馬人認為硫化汞具有重要意義并賦予了其神圣屬性。
天然來源
α-硫化汞在自然界中以礦物形式存在，常見于溫泉附近和近期曾有火山活動的周邊地區。主要分布于地中海沿岸、美國西海岸及中國西南地區。其通常以兩種結構存在，一種為朱砂(朱砂，Cinnabar)，另一種為六方辰砂(Hypercinnabar)。α-硫化汞具有亮紅、紫紅及棕紅等顏色，以板狀、棱柱狀或菱形六面體狀產出。其常見的伴生金屬礦物為黃鐵礦、輝銻礦、砷黃鐵礦、雄黃、雌黃及閃鋅礦等，伴生元素為、、鎵、及鉈等。
β-硫化汞被稱為黑辰砂(Metacinnabar)，在自然界中不常見，僅有少數與α-硫化汞共同出現，β-硫化汞呈灰黑色，常以細小晶體、土狀粉末或薄膜狀產出。
結構
硫化汞分子由負二價的硫離子(S2?)和正二價的汞離子(Hg2?)組成，其中硫占13.78％，汞占86.22％。球棍模型如下圖所示：
硫化汞常溫常壓下通常以紅色的α型存在，在250 ℃時轉變為棕色，在386 ℃時轉變為黑色的β型，冷卻后則恢復紅色。α-硫化汞屬三方晶系，P3_121空間群。 Hg2?連接六個等效的S2?形成共邊、共角的八面體結構，S2?連接六個等效的Hg2?形成共邊、共角的八面體結構，Hg-S鍵長為2.66-2.99 ?。其晶胞參數為a=b=3.92 ?，c=9.69?；α=β=90°，γ=120°，體積為129.17 ?3。晶體結構如下圖所示：
β-硫化汞屬立方晶系，F4 3m空間群。Hg2?連接四個等效的S2?形成共角HgS?四面體結構，S2?連接四個等效的Hg2?形成共角SHg?四面體結構，所有Hg-S鍵長均為2.57 ?。其晶胞參數為a=b=c=5.94 ?，α=β=γ=90°，體積為209.51 ?3。晶體結構如下圖所示：
理化性質
物理性質
硫化汞的摩爾質量為232.65 g/摩爾，不溶于水、乙醇。α-硫化汞外觀呈紅色結晶或粉末，密度為8.06~8.12 g/cm3，折射率為2.854，沸點為580 ℃，硬度為2-2.5，溶度積為4.0×10??1；β-硫化汞外觀呈黑色結晶或粉末，密度為7.55~7.7 g/cm3，沸點為446 ℃，硬度為2-3，溶度積為1.6×10??2。
化學性質
硫化汞不溶于硝酸，溶于王水、堿和堿金屬硫化物，是最難溶的金屬硫化物，即使和濃硝酸共同煮沸也不溶解。硫化汞隔絕空氣加熱可以分解為單質汞和單質硫，同時可與氧氣、氫氣和氧化鈣等物質在一定條件下發生氧化還原反應生成金屬汞單質，也易與堿土金屬硫化物濃溶液發生絡合反應生成含汞的配位化合物。
氧化還原反應
與氧氣反應
硫化汞在高溫下可與氧氣反應，被還原為金屬汞并放出二氧化硫氣體，反應方程式如下。該反應是所有火冶法煉汞的基本原理。
若將此反應溫度控制在350-400 ℃之間，則除上述反應外，硫化汞還會生成硫酸汞和硫酸亞汞，溫度高于450 ℃后又分解為汞和二氧化硫，反應方程式如下：
與其他物質反應
硫化汞可在400 ℃以上與氫氣發生還原反應生成汞單質，與氧化鈣、鐵單質和氧化鐵等也可發生還原反應生成汞單質，還可與王水反應析出硫，反應方程式如下：
絡合反應
硫化汞溶于堿土金屬硫化物的濃溶液中時，如硫化鈉、硫化鉀等，可生成含汞的配位化合物，反應方程式如下：
在水溶液中，這些絡合物易分解而重新生成硫化汞，反應方程式如下。所以在溶解硫化汞時需在過剩的氫氧化鈉溶液中進行。
制備方法
硫化汞的制備方法分為干法和濕法兩種。干法為以汞與硫磺在真空中加熱至240℃以上，冷卻后除去未反應物，即可制得硫化汞；濕法為在氯化汞水溶液中加入過量硫化鈉或硫化銨，酸性環境下煮沸，可制得黑色硫化汞，升華后制得紅色硫化汞。此外，也可由開采天然的硫化汞礦物而得。
開采法
硫化汞以礦物的形式存在于自然界中，所以從含硫化汞的礦物中開采，經過濾、篩選等操作即可得天然硫化汞。
干法(升華法)
硫化汞可由干法，也稱升華法制得。以硫和汞為原料，將硫加熱升溫使其熔化，再依次加入汞、水與其反應，得到的物料經冷卻、結晶、粉碎，加水研磨、水洗、烘干及粉碎后即可得硫化汞產品。反應原理與流程圖如下：
濕法
硫化汞可由濕法制得。以汞和多硫化物如多硫化鈉、多硫化鉀等為原料，汞在多硫化物作用下可生成β-硫化汞，再逐漸轉變為α-硫化汞。根據汞與多硫化物配比的不同，可得到不同色調的硫化汞。反應原理如下：
檢測方法
滴定法
硫化汞可由滴定法進行檢測。向試樣中加入硝酸鉀、硫酸，加熱并冷卻。再向試樣溶液中滴加高錳酸鉀溶液至溶液呈微紅色，隨后加入硫酸亞鐵以還原過量的高錳酸鉀。最后滴加硫酸鐵銨指示劑，以硫氰酸鈉溶液滴定至呈現微黃棕色時即為終點，計算得硫化汞含量。
冷原子熒光法
硫化汞可由冷原子熒光法進行檢測。向樣品中依次加入硝酸和飽和硫化鈉溶液浸取硫化汞，過濾后向浸取液中加入氯化亞錫溶液，將硫化汞還原為汞單質，再通入冷原子熒光測汞儀即可測定汞含量。
應用領域
硫化汞的主要應用是用作顏料、中藥及化工原料，新型納米硫化汞也可用于超聲傳遞、圖像傳感等領域。
顏料
硫化汞可用作顏料。α-硫化汞可作朱砂、銀朱等紅色顏料，具有很高的著色力和遮蓋力，可用于繪畫、制造朱漆、紅色印泥和油墨等；β-硫化汞可作黑色顏料，用于牛角、橡膠等材料的著色。
中藥
硫化汞可用作中藥。其味甘性寒，歸心經，能降低大腦中樞神經的興奮性，有鎮靜催眠、抗驚厥、抗心律失常作用，外用有抑制和殺滅細菌、寄生蟲作用。可用于清心鎮驚、安神、明目、解毒，治療心悸易驚、失眠多夢、癲癇發狂、小兒驚風、視物昏花、口瘡、喉痹及瘡瘍腫毒等病癥。含硫化汞的方劑如朱砂安神丸可鎮心安神，清熱養血；七厘散可散消腫，定痛止血；安宮牛黃丸可解熱去毒，通竅鎮靜。硫化汞外用可制成糊劑涂抹，再伴以梅花針敲打可治療肛門瘙癢癥。
化工原料
硫化汞可用作化工原料。將其與氧氣等物質混合焙燒可制得金屬汞，也可用于制備其他汞鹽。
其他應用
納米硫化汞可用于超聲傳遞、圖像傳感和光電轉換元件等領域，同時也是催化劑和紅外探測器的可塑材料，還可用做防腐劑等。
安全事宜
危害
硫化汞在空氣中易燃，可在火災產生有毒的汞蒸汽和刺激性的二氧化硫氣體。硫化汞毒性極強，可以通過呼吸器官和皮膚毛孔進入人體，積聚在肝臟和腎臟中導致中毒。2017年10月27日，世界衛生組織國際癌癥研究機構公布的致癌物清單初步整理參考顯示，汞和無機汞化合物被列入3類致癌物清單。汞對人體蛋白質中的硫基具有特別的親和力，濃度過高時可抑制多種酶的活性，使代謝發生障礙，直接損害中樞神經系統。硫化汞急性中毒的癥狀表現為尿少或癃閉、浮腫、甚至昏迷抽搐、血壓下降或因腎功能衰竭而死亡；慢性中毒癥狀表現為口有金屬味，流涎增多、口腔黏膜充血、潰瘍、牙齦腫痛、出血、惡心、嘔吐、腹痛腹瀉、手指或全身肌肉震顫，腎臟損害可表現為血尿、蛋白尿、管型尿等。此外，硫化汞對水生生物也表現為極毒，可對水生環境造成長期不良影響。
應對措施
急救
火災
若硫化汞著火可使用水、泡沫、沙子進行滅火。
防護措施
儲存與貯運
硫化汞可用牛皮紙內襯塑料薄膜袋包裝，儲存時避光并注意防潮防水。
參考資料 >
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