水銀,又名汞,是一種在室溫條件下呈液态的金屬。有劇毒,口服或吸入後會導緻肝、腦等器官受到損傷。
因為飛機中空間有限且密閉,如果将水銀溫度計帶上飛機,一旦不慎打碎,水銀很快會蒸發到空氣中,會對飛機上人們的健康造成威脅,當濃度過大時,甚至會導緻中毒或死亡。
其次,水銀作為溶劑,除了鐵之外,幾乎能溶解任何金屬,并形成汞齊,這個特點也會導緻飛機發生巨大災難。因為飛機上許多部件都是采用鋁制材料的,
當汞與鋁接觸後,會生成鋁汞齊,并破壞原有的鋁制材料。
曾有人做過這樣的實驗,準備一塊鋁闆,并将其上面的氧化膜去除,露出單質鋁,然後将水銀滴到上面。這是神奇的一幕,鋁闆表面生出了一堆白色絮狀物,它們就像植物一樣越長越高,并且生長速度非常之快。仔細觀察原有的鋁闆,滴有汞珠的位置附近已然被腐蝕掉了厚厚一層!
所以如果飛行過程中,不慎将溫度計被打碎,那可能會導緻機身上鋁材料的溶解,令飛機的結構遭到破壞,進而帶來不可想象的後果。
而且空氣中的水銀蒸氣,還可能腐蝕飛機的一些電子設備,使其出現短路、損壞等問題,造成飛機的飛行故障。
因此民航部門禁止随身攜帶水銀溫度計乘機。
除此之外,汞還有很多神奇的性質。比如汞心髒就是一種有趣的現象。
将一顆汞珠滴于培養皿中,并加入一些純水,接着滴入幾滴重鉻酸鉀溶液,将鐵釘靠近汞珠,汞珠會自發地持續收縮和擴張,看起來就像心髒一樣在不斷跳動。
其實這是汞和重鉻酸鉀間發生的化學變化造成的。重鉻酸鉀具有強氧化性,它能夠将汞氧化,并在其表面産生氧化膜。這種情況下,汞珠的表面張力會發生變化,從而産生表面的形變,使汞珠體積變小。在鐵釘靠近後,這層氧化膜又被還原,汞珠便回到了原來的形态。于是周而複始的過程中,汞珠不斷重複着收縮、擴張的動作,給人一種像是心髒在跳動的感覺。
其次汞的表面張力也很有趣,曾有人将一塊50斤重的鐵塊置于裝有水銀的池子中,可即便用力按壓鐵塊,鐵塊仍不會沉于水銀中,很快就又浮到表面上來。
不隻是汞有表面張力,水也存在這一現象。
衆所周知,水是一種表面張力較大的物質,在20攝氏度時其表面張力為72.75,比乙醇等有機溶劑的表面張力都要大。但是水銀的表面張力卻比水大了整整13倍!
一位國外小夥兒便利于汞的這一特性,進行了一處實驗,他将300公斤水銀并裝于箱子中,試圖驗證自己站在上面是否會下沉。但等到站上去後,盡管他已經用力地讓自己下沉,仍浮在了水銀中,并沒有沉到箱子底部。
值得注意的是,這位小夥兒在實驗中也考慮到了汞有毒的這一特性,做了很多防護措施,不但戴上了手套,還穿上了靴子,避免了皮膚直接接觸到汞。
不過,其實在接觸到大量汞的過程中,除手部、足部的化學防護外,還應穿着相應的防護服、同時做好呼吸和眼部的防護。由于汞具有刺激性腎髒毒性、免疫和口腔毒性等。盡管其常溫下呈液态,但很容易蒸發,從而吸附到人體衣物上。并且,它具有脂溶性,可通過肺泡壁被人體吸收。
進入體内後,它會被氧化為汞離子,進而同人體中的酶、蛋白質等帶有負電性的基團相結合,影響人體衆多代謝過程。
因此,水銀的表面張力固然十分有趣,但大家在探究水銀的表面張力實驗時,做好自身防護仍很有必要。
那麼水銀為何能有這樣大的表面張力呢?水銀作為一種金屬,其原子間存在金屬鍵。這種金屬鍵的強度要遠大于水分子間的範德瓦爾斯力和氫鍵。正是水銀作為金屬的這一得天獨厚的優勢,使它擁有了比其他衆多液體更大的表面張力。
此外,水銀還是地球上最重的液體,其密度達到了13.59g/cm³。由于水銀的密度很大,所以當其落到土地上後便會迅速滲入地下,難尋蹤迹無孔不入。
水銀的這種密度大的優勢也曾在曆史上發揮過重要作用。它曾作為一項重要的實驗材料被應用于一場經典物理實驗中。
1643年,意大利的著名物理學家托裡拆利曾做過一個實驗,他向一個長度為1米的單側封口玻璃管中注滿水銀,并将其倒插進裝有水銀的槽中,使其保持豎直方向。移動過程中,他始終用手封住管的開口,保證開口浸入水銀液面前始終被封存在玻璃管中。可讓人們意外的現象出現了,玻璃管内的水銀柱高度神奇地下降了。于是他立即測出管内剩餘水銀柱的長度。經過測量水銀柱相比之前下降了約240毫米。
這個實驗向人們更加直觀地展示了大氣壓的存在。正是由于外界大氣壓的作用,水銀才會因整體受力而導緻汞柱保持了760毫米的高度。
可能有人會問,實驗中為何不用水來代替水銀呢?的确,水更加常見和安全,但由于水的密度比水銀小得多。如果用水來代替水銀就意味着要将原本1米長的玻璃管改成10.336米高,這樣大的陣仗在當時實在不易實現。
水銀的多面性讓我們對它既好奇又畏懼。據悉,目前我們廣泛使用的水銀溫度計也要在2026年前逐步被電子溫度計取代了。屆時,我們普通人在生活中接觸到水銀的機會也會大大減少。我們應掌握正确使用水銀制品的方式,在出現水銀洩漏的情況下,及時妥善地處理,避免對健康産生危害。
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