水銀は揮発性元素であり、その合成は主にs過程（遅い中性子捕獲）を伴う、漸近巨星分枝（AGB）星で行われます。水銀は「中程度の揮発性元素」と呼ばれ、惑星形成時の比較的低温で凝縮することを意味します。この揮発性は、水銀の太陽系内での分布を部分的に説明しています：水銀は地球型惑星（地球など）では太陽系の存在量に比べて著しく少なく、これは大部分が惑星形成時のガス状態で、若い太陽によって吹き飛ばされたためです。
水銀の宇宙存在量は、原子数で水素の約1.5×10⁻¹¹倍であり、これはセレンや臭素と同程度です。地球上では、地殻中に比較的希少（約0.08 ppm）です。他の天体での存在は興味深いものです：水星（名前が偶然一致しているだけ）の外気圏には、微小隕石の衝突によって表面から放出されたと考えられる原子状水銀の痕跡が含まれています。彗星や氷を多く含む一部の小惑星にも、有機水銀化合物や硫化物の形で水銀が含まれている可能性があります。
地球上では、水銀は大気、海洋、地殻、生物圏を含む複雑なサイクルをたどります。その元素形（Hg⁰）は揮発性であり、酸化されて沈着する前に大気中を長距離移動することができます。この地球規模の大気輸送は、水銀汚染が世界的な問題であり、北極のような最も遠隔地にも影響を及ぼす理由を説明しています。氷床コアの研究により、人間活動（鉱業、石炭燃焼）に関連する水銀排出の歴史を数千年にわたってたどることができます。
水銀の異常が、複数の大量絶滅イベント（ペルム紀-三畳紀、三畳紀-ジュラ紀、白亜紀-古第三紀）の境界における海洋堆積物で確認されています。これらのピークは、大規模な火山活動（トラップ）に関連している可能性があり、これにより大量の揮発性水銀が大気中に放出され、生態系の汚染に寄与したと考えられています。このように、水銀は過去の大規模な環境変動の地質学的トレーサーとしても機能します。
化学記号のHgは、ラテン語の"hydrargyrum"に由来し、これはさらに古代ギリシャ語のὕδωρ ἄργυρος（hýdōr árgyros、「液体の銀」）に由来します。この名前は、その外観を完璧に表しています：銀のように輝く金属ですが、液体です。フランス語の「mercure」は、ローマ神話の神メルクリウス（ギリシャ神話のヘルメス）に由来し、これはおそらく液体金属の機動性と揮発性を指しています。
天然の水銀（朱色の鉱石である辰砂、HgSとして）は古代から知られていました。中国人やエジプト人は、これを朱色の顔料や医学（しばしば悲惨な結果をもたらした）に使用しました。錬金術師は、水銀を硫黄、塩とともに物質の三つの基本原理の一つと見なし、非常に重要視しました。彼らは、水銀が金属を金に変える鍵であると信じていました。水銀が金を溶かす（アマルガム形成）能力と、蒸発してから再び凝縮する性質は、人々の心を魅了し、神秘的な理論を育みました。
18世紀には、水銀は温度計（華氏、摂氏温度計）と気圧計（1643年のトリチェリの実験、大気圧の存在を水銀柱で証明）の発展において重要な役割を果たしました。その有毒化合物、例えばカロメル（Hg₂Cl₂）や昇汞（HgCl₂）の発見は、薬学および産業化学の始まりをも意味しました。
水銀の主な源は辰砂（硫化水銀(II)、HgS）であり、これは鮮やかな赤色の鉱石です。主要な鉱床は、アルマデン（スペイン、歴史的に最大の鉱山）、イドリヤ（スロベニア）、モンテ・アミアタ（イタリア）で採掘されました。現在、一次鉱業生産は、毒性と環境規制により大幅に減少しています。中国とキルギスが最後の主要生産国です。
現在流通している水銀の大部分は、リサイクルによるものか、他の活動の副産物です：
その毒性のため、水銀の取引は水俣条約（2013年）によって厳しく規制されています。
水銀（記号Hg、原子番号80）は、第6周期、第12族の遷移金属であり、亜鉛とカドミウムとともに位置しています。その原子は80個の陽子、通常122個の中性子（安定同位体 \(^{202}\mathrm{Hg}\) の場合）、および80個の電子を持ち、電子配置は[Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s²です。このd¹⁰殻とs²殻が完全に満たされた構成は、希ガスの構成に似ており、金属形態での低い反応性と低い融点に寄与しています。
水銀は、常温常圧で唯一の液体金属です。密度の高い、銀白色の、流動性のある液体で、容易に球状の小滴に分かれます。
固体状態では、水銀は展性と延性があり、菱面体構造で結晶化します。
水銀は-38.8290°C（234.321 K）で凍結し、356.73°C（629.88 K）で沸騰します。液体状態での広い温度範囲（約400°C）と線膨張は、計測器具での成功をもたらしました。
水銀は比較的貴な金属です。非酸化性酸（希塩酸、希硫酸）とは反応しませんが、硝酸や王水には溶解します。常温の空気による酸化には抵抗しますが、オゾンの存在下では徐々に灰色の酸化膜が形成されます。ハロゲン、硫黄、金属と反応してアマルガムを形成します。
20°Cでの状態：液体。
融点：234.321 K (-38.8290 °C)。
沸点：629.88 K (356.73 °C)。
密度：13.534 g/cm³。
電子配置：[Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s²。
主な酸化状態：+1と+2。
| 同位体 / 記号 | 陽子 (Z) | 中性子 (N) | 原子質量 (u) | 天然存在比 | 半減期 / 安定性 | 崩壊 / 備考 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 水銀-196 — \(^{196}\mathrm{Hg}\) | 80 | 116 | 195.96583 u | ≈ 0.15 % | 安定 | 希少な安定同位体。 |
| 水銀-198 — \(^{198}\mathrm{Hg}\) | 80 | 118 | 197.966769 u | ≈ 9.97 % | 安定 | 安定同位体。 |
| 水銀-199 — \(^{199}\mathrm{Hg}\) | 80 | 119 | 198.968280 u | ≈ 16.87 % | 安定 | 核スピンI=1/2を持つ安定同位体、\(^{199}\mathrm{Hg}\)のNMR分光法に使用。 |
| 水銀-200 — \(^{200}\mathrm{Hg}\) | 80 | 120 | 199.968326 u | ≈ 23.10 % | 安定 | 安定同位体。 |
| 水銀-201 — \(^{201}\mathrm{Hg}\) | 80 | 121 | 200.970302 u | ≈ 13.18 % | 安定 | 安定同位体。 |
| 水銀-202 — \(^{202}\mathrm{Hg}\) | 80 | 122 | 201.970643 u | ≈ 29.86 % | 安定 | 最も豊富な安定同位体。 |
| 水銀-204 — \(^{204}\mathrm{Hg}\) | 80 | 124 | 203.973494 u | ≈ 6.87 % | 安定 | 安定同位体。 |
N.B.：
電子殻： 電子が原子核の周りにどのように配置されているか。
水銀は80個の電子を持ち、6つの電子殻に分布しています。その電子配置[Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s²は、5d殻が完全に満たされ（10個の電子）、6s殻も完全に満たされています（2個の電子）、これは希ガスの配置に似ています。これはK(2) L(8) M(18) N(32) O(18) P(2)とも書くことができ、完全な形式では1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 4f¹⁴ 5s² 5p⁶ 5d¹⁰ 6s²となります。
K殻 (n=1)：2個の電子 (1s²)。
L殻 (n=2)：8個の電子 (2s² 2p⁶)。
M殻 (n=3)：18個の電子 (3s² 3p⁶ 3d¹⁰)。
N殻 (n=4)：32個の電子 (4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 4f¹⁴)。
O殻 (n=5)：18個の電子 (5s² 5p⁶ 5d¹⁰)。
P殻 (n=6)：2個の電子 (6s²)。
水銀は2個の価電子（6s²）を持ちます。しかし、不活性電子対効果（6s²電子対の特異な安定性）により、水銀は2つの安定な酸化状態、+1と+2を示します。
金属水銀（Hg⁰）は、液体中のHg-Hg結合の強さと、6s電子をより高いレベルに昇格させるために必要な高いエネルギーのため、比較的反応性が低いです。
金属水銀は常温の空気中では酸化しません。沸点までゆっくり加熱すると、最終的に赤色の酸化水銀(II)（HgO）を形成します：2Hg + O₂ → 2HgO。この酸化物は400°C以上で再び水銀と酸素に分解します。オゾンの存在下では、表面に灰色の酸化膜が形成されます。
N.B.：
王水またはaqua regiaは、濃硝酸（HNO₃）と濃塩酸（HCl）を通常1:3の割合で混合した腐食性の混合物です。金や白金など、単独の酸に対して耐性のある金属を溶かす能力は、in situでの塩素（Cl₂）とニトロシル塩化物（NOCl）の形成によるもので、これらの金属を可溶性錯体イオン（例えば[AuCl₄]⁻）に酸化します。錬金術以来、貴金属の精製に使用され、現在でも冶金、マイクロエレクトロニクス、分析化学において重要な役割を果たしています。
これは特徴的な性質です：水銀は多くの他の金属（金、銀、スズ、亜鉛、ナトリウム）を溶かしてアマルガムを形成します。これは液体またはペースト状の合金です。金-水銀アマルガムは、手工業的な金採掘（ガリンポス）で広く使用されてきました。銀-スズ-水銀アマルガムは歯科用「詰め物」の基礎でした。ナトリウムやカリウムのアマルガムは、有機化学で強力な還元剤として使用されます。
水銀の毒性はその化学形態に強く依存します：
金属水銀の流出時には、十分に換気し、歩かないようにし（小滴を散らさないため）、注射器、ピペット、硫黄粉末などの特殊なトラップを使用して回収します。掃除機は絶対に使用しないでください（水銀を蒸発させ、散布させる）。曝露時には緊急の医療相談が必要です。急性中毒の治療には、キレート剤（DMSA（ジメルカプトコハク酸）やDMPS）が使用され、これらは水銀と結合し、尿中排泄を促進します。
水銀は持続性汚染物質であり、複雑なサイクルをたどります：
水銀汚染は野生動物（魚食性鳥類の繁殖減少、海洋哺乳類の神経障害）に影響を与えます。人間にとっての主な曝露経路は、汚染された魚の摂取です。最もリスクの高い集団は、沿岸コミュニティ、先住民（イヌイット）、妊婦（メチル水銀は胎盤を通過し、胎児の神経発達に悪影響を及ぼす）です。
水銀に関する水俣条約は、2013年に採択され、2017年に発効した、人間の健康と環境を保護するための国際条約です。この条約は以下を義務付けています：
水銀の毒性と持続性を考慮すると、回収し、生物圏から永久的に隔離することが不可欠です。水銀は「破壊」することはできません（原子は残存します）が、より危険性の低い形態で安定化することは可能です。
主な課題は、最後の使用（一部の化学プロセス、一部のランプ）の段階的廃止、汚染サイト（旧工場、鉱山）の浄化、および流通中の製品（数百万の温度計や歯科用アマルガム）に含まれる水銀の管理です。研究は、生物学的除染方法（植物修復）や、水銀が歴史的に使用されてきたすべての分野での非毒性代替品について継続されています。
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