水銀（Hg）｜常温液体金属として希存在する元素

水銀

水銀は常温常圧で唯一液体として存在する金属元素である。英語ではMercuryと呼ばれ、元素記号Hgで表される。地球上の鉱床から産出するほか、複合化合物としても多様な形態を取る点が特徴である。比重が大きく、高い光沢をもちながらも流動性を有し、古くから温度計やバロメーターなどの計測器に利用されてきた。一方で水銀化合物の多くは毒性をもち、生態系や人体への影響が問題視されてきた歴史がある。現在は法規制と技術開発が進み、工業・医療分野での扱いは厳しく管理されるようになっている。物性や化学的性質については、水銀を参照すること。

Table Of Contents

水銀の基本特性

水銀は原子番号80の金属元素で、室温付近では液体の状態を示す極めて珍しい性質をもつ。融点は約−38.8℃、沸点は約356.7℃と、他の金属と比べて大幅に低い温度域で相転移が起こる。密度が高いため、体積当たりの重量が大きく、表面張力が強いことも特徴である。また、合金を形成しやすく、特に金や銀と容易にアマルガムを作り、これが古くから採金や歯科治療などに応用されてきた。電気伝導率は鉄や銅より低いが、液状の性質から特殊な電極材料やスイッチに利用される場面もある。

用途と歴史

古代から水銀は神秘的な物質として重宝され、錬金術では重要な役割を担っていた。近代に入ると、温度計や血圧計などの計測器に使われるようになり、工業分野では蛍光灯の封入ガスや触媒などにも利用された。また、かつては歯科用充填剤にも水銀アマルガムが用いられていたが、その毒性や環境負荷が認知されるようになるにつれ、代替技術が普及した。現代では、法的規制や社会的要請により、水銀の利用は大幅に制限されつつある。

工学への応用

水銀の高い比重と導電性、そして液体状での取り扱いやすさを活かし、かつては真空ポンプや整流器の電極などに用いられてきた。半導体産業においては、真空中での圧力測定装置（マノメーター）や温度調整機器に活用されることがあるが、近年は測定精度や環境リスクの観点から電子式センサーが主流となっている。ただし、極めて高温・高圧下や特殊条件下では水銀ならではの安定性が求められることもあり、完全に廃されたわけではない。

健康・環境問題

水銀およびその化合物は生体内で蓄積する毒性をもつため、環境汚染が大きな懸念となっている。特に有機水銀の一種であるメチル水銀は食物連鎖を通じて濃縮されやすく、水産物を介してヒトの身体に取り込まれる恐れがある。かつて公害として社会問題化した水俣病はその典型例で、産業排水から発生した水銀汚染が大規模な健康被害をもたらした。このような経緯から、排出規制や適切な廃棄プロセスの整備が世界的に進展している。

規制と管理

各国では水銀の使用や廃棄を巡り、複数の国際条約や国内法規が定められている。特に2013年に採択された水銀に関する水俣条約（Minamata Convention on Mercury）は、製品やプロセスにおける水銀使用の削減、排出規制の強化、安全な廃棄の推進を加盟国に義務付けている。医療機器や工業製品でも水銀フリーの代替技術が主流となりつつあり、先進国を中心にその動きは加速している。そうした技術発展と社会的取り組みによって、環境リスクの軽減と持続可能性の確保が図られている。

計測器としての役割

従来の計測分野では水銀の物理特性を利用する事例が数多く見られた。代表的なものを以下に示す。

  • 温度計：熱膨張率が一定であるため精度が高い
  • バロメーター：大気圧を直接計測可能
  • マノメーター：真空度やガス圧力を数値化

これらは構造が簡単で信頼性が高い一方で、有毒物質を扱うリスクと廃棄時の処理問題があり、デジタル式や他の流体を使った装置に切り替える動きが進んでいる。