Hơn hai trăm năm trước đây, M. V. Lơmanôxop đã nêu một định nghĩa rõ ràng và đơn giản về khái niệm “kim loại”, Ông đã viết: “Kim loại là những vật thể rắn, dễ rèn và sáng ngời”. Thật vậy, sắt, nhôm, đồng, vàng, bạc, chì, thiếc và các kim loại khác mà ta đã có dịp tiếp xúc đều hoàn toàn phù hợp với cách diễn đạt như vậy. Nhưng không phải vô cớ mà người ta nói rằng, chẳng có quy tắc nào mà không có ngoại lệ. Trong thiên nhiên có gần tám mươi kim loại, nhưng trong số đó chỉ có một thứ ở thể lỏng trong những điều kiện bình thường. Có lẽ các bạn đã đoán ra, đây muốn nói đến thủy ngân.
Qua thí dụ về thủy ngân và đối thể của nó là vonfram, chúng ta có thể thấy rõ rằng, tính chất của các kim loại thay đổi trong một khoảng rất rộng. Nếu vonfram nóng chảy ở 3410 độ C (để dễ hình dung, các bạn hay so sánh nhiệt độ của ngọn lửa trong khoang làm việc của lò Mactanh ngay cả ở tiêu điểm cháy cũng không quá 2000 độ C), thì thủy ngân ngay cả khi giá rét kinh khủng cứ vẫn ở thể lỏng và chỉ đông đặc ở – 38,9 độ C. Như các bạn thấy đấy, tuy thủy ngân và vonfram đều thuộc đại gia đình các kim loại, nhưng chúng là những kẻ “họ hàng xa” với nhau.
Lần đầu tiên, thủy ngân đã được làm đông đặc vào năm 1759. Ở trạng thái rắn, nó là một kim loại hơi xanh, có ánh như bạc, nhìn bề ngoài thì hơi giống chì. Nếu rót thủy ngân vào cái khuôn có hình dạng như cái búa, sau đó làm nguội thật nhanh, bằng không khí lỏng chẳng hạn, cho đến khi đông đặc, thì có thể dùng cái búa thủy ngân để đóng đinh vào ván, nhưng phải đóng thật nhanh, vì dụng cụ này chẳng lâu bền gì đâu, nó có thể tan ngay trước mắt bạn.
Thủy ngân là chất lỏng nặng nhất trong tất cả mọi chất lỏng mà người ta đã biết: mật độ của nó bằng 13,6 gam trên một xentimet khối. Điều đó có nghĩa là một lít thủy ngân nặng hơn một xô nước. Nếu một lực sĩ cử tạ nào đó không đặt quả tạ trên sàn mà thả vào một bể thủy ngân thì quả tạ rất nặng ấy sẽ không chìm mà cứ nổi bồng bềnh trên bề mặt kim loại này, giống như cái nút bấc trong nước vậy, bởi vì sắt nhẹ hơn thủy ngân rất nhiều.
Con người đã quen biết thủy ngân từ thời tiền sử. Nó đã được nói đến trong tác phẩm của Arixtoten, Theophrat, Plini Bố, Vitruviut và của nhiều nhà bác học khác thời cổ. Tên La tinh của kim loại này là “hydrargyrum”, nghĩa là “nước bạc”, do Đioxcorit – một thầy thuốc Hy Lạp từng sống hồi thế kỷ I trước công nguyên đặt ra. Từ thời bấy giờ, vị thầy thuốc này đã đề cập đến thủy ngân – điều đó chẳng có gì đáng ngạc nhiên, vì từ thời cổ sơ, con người đã biết khá rõ những tính chất chữa bệnh của nó. Thực ra, đôi khi việc sử dụng thủy ngân vào mục đích chữa bệnh chỉ là theo cảm tính. Chẳng hạn, trong sách vở cũ có mô tả những trường hợp khi bị xoắn ruột, người ta rót một lượng thủy ngân nào đó (chừng 200 – 250 gam) vào dạ dày người bệnh. Theo ý kiến của các vị thầy thuốc thời xưa từng sử dụng phương pháp điều trị này thì nhờ có tỉ trọng lớn và tính cơ động cao, thủy ngân có thể luồn lách vào những đoạn ruột quanh co để sửa nắn lại các đoạn ruột bị xoắn. Ta có thể hình dung được, những cuộc thực nghiệm như vậy hẳn phải dẫn đến những hậu quả ra sao.
Ở thời đại chúng ta, chứng xoắn ruột được chữa bằng những phương pháp khác bảo đảm hơn, nhưng hiện nay, các hợp chất của thủy ngân vẫn được sử dụng rộng rãi trong y học, chẳng hạn, thủy ngân (II) clorua (HgCl2) có các tính chất sát trùng; calomen (Hg2Cl2) được dùng làm thuốc xổ; mercuzan được dùng làm thuốc thông tiểu tiện; một số thuốc mỡ chứa thủy ngân được dùng làm thuốc chữa bệnh ngoài da và một số bệnh khác.
Tuy nhiên, thủy ngân không phải chỉ có tác dụng chữa bệnh mà có thể gây tai biến đối với cơ thể nữa: nhiều hợp chất của thủy ngân và ngay cả hơi thủy ngân nhiều khi gây ngộ độc cấp tính hoặc hủy hoại dần sức khỏe và tinh thần của con người. Các nhà y học đã xác định được rằng, ngộ độc thủy ngân thường dẫn đến những cơn nổi khùng vô cớ. Điều đó là cơ sở khiến các nhà sử học nêu ra giả thuyết sau đây. Sa Hoàng Ivan Hung bạo (Tức là Ivan IV Vaxilievich (1530 – 1564), ông vua đầu tiên của “toàn cõi Nga” từ năm 1547 (N. D.).) vốn bị hành hạ bởi những cơn đau xương nhức nhối nên đã sử dụng các thứ thuốc mỡ chứa thủy ngân trong một thời gian dài; chính các thuốc ấy đã khiến cho ông ta mắc chứng nổi khùng không thể kiềm chế được, và trong một cơn cuồng nộ như vậy, ông ta đã giết con trai của mình. Các triệu chứng nhiễm độc thủy ngân còn biểu hiện ở những đặc điểm khác của ông vua hung bạo này: ông ta thường xuyên bị ám ảnh bởi những ảo giác vớ vẩn, những cơn ngờ vực, luôn luôn có cảm giác về những tai họa sắp xảy ra. Việc khảo cứu giải phẫu bệnh lý trên hài cốt của ông vua này đã xác nhận tính đúng đắn của giả thuyết đó: hàm lượng thủy ngân trong xương của nhà vua quả là khá cao.
Thủy ngân đã đóng vai trò định mệnh trong số phận của các vua chúa khác ở châu Âu. Hồi thế kỷ XVI, vua Erich XIV đã trị vì ở nước Thụy Điển. Năm 1568, ông ta bị em mình là Johan III truất khỏi ngai vàng vì người em muốn giành giật quyền lực bằng bất cứ giá nào. Một số tư liệu lịch sử còn giữ được đến ngày nay đã ám chỉ rằng, Erich XIV đã bị đầu độc. Các nhà bác học Thụy Điển đã quyết định kiểm tra lại xem có đúng như vậy hay không. Nhưng làm thế nào để tái hiện bức tranh của các sự kiện từng xảy ra hơn bốn trăm năm trước đây? Nhờ các phương pháp phân tích hiện đại dựa trên những thành tựu của vật lý hạt nhân, điều mà trước đây không thể làm được thì nay đã có thể thực hiện được. Bởi vì hài cốt của nhà vua đến nay vẫn còn nên râu tóc của ông ta đã được nghiên cứu rất kỹ. Và đã khám phá ra điều gì? Hàm lượng thủy ngân trong tóc của nhà vua cao hơn hẳn mức bình thường như vậy, ức thuyết về việc đầu độc vua Erich XIV đã được khoa học xác nhận một cách chắn chắc.
Như các nhà sử học từng nghiên cứu các kho lưu trữ của thế kỷ XVII đã khẳng định, sự nhiễm độc thủy ngân cũng là nguyên nhân gây nên cái chết của vua Carl (Charles) II thuộc triều đại Stuart ở nước Anh. Thực ra thì trong trường hợp này, chính nạn nhân lại là thủ phạm. Vì say mê những ý tưởng giả kim thuật, nhà vua đã trang bị một phòng thí nghiệm trong cung đình; tại đó, ông ta đã sử dụng tất cả mọi thời giờ rảnh rỗi ngoài công việc quốc gia và săn bắn để nung thủy ngân – một chất rất quen thuộc với các nhà giả kim thuật. Các nhà bác học đã tìm được những tài liệu, trong đó mô tả các triệu chứng bệnh tật của Carl II như tính cáu gắt, chứng co giật, bệnh niệu độc (uremua – bệnh đái ra các chất độc) kinh niên. Các bệnh này do tác động lâu dài của hơi thủy ngân gây ra. Không thể cứu được nhà vua, mặc dầu các vị ngự y đã thử dùng đủ mọi phương thuốc hiệu nghiệm nhất của y học thời bấy giờ: hút máu, uống ký ninh, và cả chườm nóng ở đầu.
Người ta còn biết một sự việc nữa: năm 1810, trên chiếc tàu “Khải hoàn” của nước Anh, hơn hai trăm người đã bị ngộ độc do thủy ngân trong thùng trào ra.
Không có gì đáng ngạc nhiên khi ở Liên Xô và nhiều nước khác, pháp luật tuyệt đối nghiêm cấm một số ngành sản xuất các chất màu chứa thủy ngân. Trong trường hợp bắt buộc phải dùng đến thủy ngân. Thì phải áp dụng những biện pháp phòng ngừa để bảo vệ sức khỏe cho công nhân khỏi ảnh hưởng tai hại của nó.
Trong thiên nhiên không có nhiều thủy ngân. Đôi khi bắt gặp nó ở dạng tự sinh – dưới dạng những giọt nhỏ li ti. Khoáng vật chủ yếu của thủy ngân là thần sa (HgS). Đó là một thứ đá đẹp, tựa như được bao phủ bởi những vết máu đỏ tươi. Có một tình tiết lý thú liên quan tới thần sa. Chúng ta đều biết rằng, trong thời gian gần đây, các nhà địa chất vẫn tiến hành những cuộc thực nghiệm về việc sử dụng chó để tìm kiếm các khoáng sản. Khi một nhóm chó becgiê đã qua một thời kỳ huấn luyện, người ta tổ chức cho chúng một cuộc “sát hạch”: trong số nhiều mẫu khoáng vật, chúng phải tìm ra thần sa. Các con chó đã nhanh chóng phát hiện được khoáng vật này, nhưng chúng vẫn chưa yên tâm với điều đã làm được: dường như đã ước hẹn với nhau, tất cả bọn chúng đều nhận thêm canxi màu hồng và coi đó cũng là thần sa. Lúc đầu, các nhà địa chất đều cười một cách rộng lượng, nhưng sau đó họ đã quyết định làm sáng tỏ nguyên nhân sự nhầm lẫn chung này của các con vật dự thi. Hóa ra là bên trong những mẫu canxi màu hồng có những vết đốm thần sa. Thế là “thanh danh” của các “nhà địa chất bốn chân” đã được khôi phục.
Mỏ thủy ngân lớn nhất thế giới là ở Anmađen (thuộc Tây Ban Nha). Cho đến gần đây, mỏ này đã cung cấp gần 80 % lượng thủy ngân khai thác được trên toàn thế giới. Trong các tác phẩm của mình, Plini Bố có kể rằng, mỗi năm, La Mã mua của Tây Ban Nha vài tấn thủy ngân.
Mỏ Nikitop (ở Đônbat) là một trong những mỏ thủy ngân cổ xưa nhất ở Liên Xô. Ở đây, dưới những độ sâu khác nhau (đến 20 mét) đã phát hiện được những hầm lò cổ, trong đó có thể tìm thấy những công cụ lao động như những chiếc búa bằng đá.
Còn một mỏ thủy ngân cổ hơn nữa – đó là mỏ Khaiđarcan (“Mỏ vĩ đại”) nằm trong thung lũng Fergana thuộc nước cộng hòa Kirghizia. Ở đây vẫn còn lại rất nhiều vết tích của những công trình khai thác cổ xưa: những hầm lò lớn, những cái nêm bằng kim loại, chân nến, bình bằng đất sét để nung thần sa, hàng đống mẩu nến đã cháy gần hết. Các cuộc khai quật khảo cổ học đã cho biết rằng, tại thung lũng Fergana, thủy ngân đã được khai thác suốt nhiều thế kỷ; mãi cho đến thế kỷ XIII – XVI, sau khi Gingis Khan (Thành cát tư hãn) và những kẻ kế vị của y hủy diệt các trung tâm thủ công nghiệp và buôn bán ở đây, dân chúng mới chuyển sang lối sống du mục, và việc khai thác thủy ngân mới dừng lại.
Ở trung Á, xưa kia cũng đã khai thác các mỏ thủy ngân khác nữa. Chẳng hạn, những dòng chữ khắc chạm trong cung điện của các triều vua Akhemenit (thế kỷ VI – IV trước công nguyên) của nước Ba Tư cổ đại ở Susa nói lên rằng, thần sa (mà thời bấy giờ đã được dùng làm thuốc nhuộm) đã được đưa lên từ dãy núi Zerapsan nằm trên địa phận các nước cộng hoà Tajikixtan và Uzbekixtan ngày nay. Có lẽ ở đây thuỷ ngân đã được khai thác từ giữa thế kỷ thứ nhất trước công nguyên.
Lao động của phu mỏ trước đây rất nặng nhọc và độc hại. Nhà văn R. Kipling đã viết những dòng như sau: “Tôi thà chọn cái chết tồi tệ nhất còn hơn là phải làm việc trong các mỏ thủy ngân, nơi mà răng bị mục dần trong miệng…”. Cho đến nay, trong các hầm lò quanh co ngoắt ngoéo, nơi mà xưa kia đã khai thác thủy ngân, có thể tìm thấy vô số xương người. Phải trả một giá rất đắt – hàng ngàn sinh mạng – để đổi lấy thứ đá đỏ mà dường như đã nhuốm máu tất cả những ai từng xâm nhập vào các kho tàng thủy ngân.
Thời trung cổ, việc khai thác thủy ngân đã đạt đến mức đáng kể, vì nó là thời kỳ mà nghề giả kim thuật thu hút nhiều người ở khắp mọi nơi. Sở dĩ các nhà giả kim thuật rất chú ý đến thủy ngân là vì theo lý luận của họ, thì thủy ngân, lưu huỳnh và muối được xếp vào hàng “các nguyên tố khởi thủy”. Thủy ngân được họ coi là “bản nguyên của muôn vật”: “… nhờ có nhiệt nên băng tan ra thành nước, nghĩa là băng từ nước mà ra; các kim loại tan trong thủy ngân, thế nghĩa là, thủy ngân là chất nguyên sơ của các kim loại này”.
Như vậy, các nhà giả kim thuật đã được trang bị một thứ lý luận khoa học vững chắc, chỉ còn phải tìm ra “hòn đá mầu nhiệm” (nhờ nó mà có thể biến thủy ngân thành vàng) rồi chỉ cần việc xắn tay áo lên và bắt tay vào việc. Nhưng khốn nỗi, việc tìm kiếm “hòn đá mầu nhiệm” vẫn kéo dài, mặc dầu các nhân vật có quyền thế như vua Henri VI của nước Anh, hoàng đế Ruđon II của đế chế La Mã thần thánh và các vua chúa khác ở châu Âu rất quan tâm đến kết quả may mắn của việc tìm kiếm này: họ đã xây dựng các phòng thí nghiệm giả kim thuật lớn bên cạnh cung điện của mình.
Thực ra, các cuộc nghiên cứu này cũng mang lại một số kết quả nào đó. Một nhà giả kim thuật trong cung đình của vua Henri VI đã phát hiện ra rằng, khi được xoa một lớp thủy ngân, đồng sẽ có ánh bạc, và nhà vua đã vận dụng thiết thực phát minh này vào đời sống: ông ta cho phát hành một loạt lớn tiền đồng, làm ra vẻ như tiền bằng bạc, nhờ thế mà “bỏ túi” được một món tiền lớn.
Dần dần ở nhiều nước khác nhau xuất hiện những người tưởng như đã nắm được bí mật của “hòn đá mầu nhiệm”. Đôi khi, đó là những nhà bác học bị nhầm lẫn, nhưng thường thì đó là những tay bịp bợm biết khá nhiều cách “thu được” vàng nhân tạo. Một trong những trò bịp bợm như sau. Trước mắt công chúng, nhà giả kim thuật dùng chiếc đũa gỗ khuấy chì nóng chảy hoặc thủy ngân trong nồi nung; trong nồi đó đã có sẵn vài hạt vàng. Một phần vàng này sẽ hòa tan trong kim loại nóng chảy. Tất nhiên, sau “thí nghiệm”, trong nồi nung thế nào cũng có thể tìm thấy dấu vết của vàng “chứng tỏ” có sự biến hóa thần diệu. Song những tin đồn về những nhà ảo thuật này sớm hay muộn gì thì cũng đến tai vị vua chúa trị vì trong nước, lúc bấy giờ thì hoặc là họ đành phải thú nhận tội lừa bịp, hoặc là phải tổ chức sản xuất vàng hàng loạt trong cung đình; nhưng ở đó, chiếc đũa gỗ chẳng làm nên trò trống gì.
Thông thường, kẻ giả kim thuật bị vạch mặt giả dối cũng giống như những tên làm tiền giả – chúng đều bị xử giảo trên chiếc giá treo cổ mạ vàng, trong bộ quần áo rắc kim nhũ. Tuy vậy, cũng có những kiểu hành hình khác. Chẳng hạn, năm 1575, Quận công xứ Lucxembua đã thiêu sống một người đàn bà giả kim thuật tên là Maria Ziglerin trong cũi sắt vì bà này không cho ông ta biết thành phần của “hòn đá mầu nhiệm” mà chính bà ta cũng không hề biết, mặc dầu khi đứng trước tai họa, bà này đã khẳng định rằng mình không hề biết tí gì.
Sau đó một thời gian, nghề giả kim thuật đã bị nhà thờ công giáo lên án kịch liệt và chính thức bị nghiêm cấm ở Anh, Pháp và các nước khác. Nhưng những cuộc thí nghiệm lén lút của các nhà giả kim thuật vẫn không chấm dứt, và các vụ án tử hình vẫn tiếp diễn. Nhà hóa học Pháp Jan Barilo (Jean Barillot) đã rơi vào bàn tay độc ác và bị tử hình chỉ vì ông đã nghiên cứu tính chất chất hóa học của các nguyên tố trong phòng thí nghiệm của mình. Những thí nghiệm của ông bị coi là đáng ngờ và số phận của nhà bác học đã được quyết định ngay lập tức.
Trong các “đơn thuốc” giả kim thuật còn lưu lại đến ngày nay, thủy ngân thường được gọi là mercury. Từ thời cổ La Mã, kim loại này đã mang tên gọi đó, vì các hạt thủy ngân có khả năng chạy nhanh trên các bề mặt nhẵn, mà theo ý của người La Mã thì điều đó gợi nhớ đến thần Mercury tinh ranh khôn khéo và tháo vát, là vị thần phù hộ nghề buôn bán. Nhân đây cũng nói thêm rằng, trong sách vở về nghề giả kim thuật, các nguyên tố khác cũng được “mã hóa”: vàng được ký hiệu bằng biểu tượng mặt trời, sắt – sao Hỏa, đồng – sao Kim v. v… Bằng cách đó, các nhà giả kim thuật giấu kín những hiểu biết của mình đối với những người ngoài cuộc không quen thuộc những ký hiệu của họ.
Thủy ngân có khả năng hòa tan nhiều kim loại, tạo thành các “hỗn hống” (amalgam). Từ trước công nguyên, người ta đã nhận thấy điều đó. Các hỗn hống đã giúp nhà bác học Anh Hămfri Đêvi tách được bari, stronti, magie ở trạng thái tự do lần đầu tiên trong lịch sử: trước tiên, ông điều chế hỗn hống của các kim loại này, sau đó mới tách chúng ra khỏi thủy ngân.
Hỗn hống đã được dùng để mạ một lớp vàng rất mỏng trên các vòm nhà thờ bằng đồng. Chẳng hạn, vòm nhà thờ Isaac được xây dựng ở Petecbua trong những năm 1818 – 1858 theo thiết kế của Monferran cũng được mạ vàng theo phương pháp này.
Hơn 100 kilôgam vàng nguyên chất đã được biến thành hỗn hống rồi đem tráng lên những tấm đồng đường kính gần 26 mét để ốp mái vòm khổng lồ của nhà thờ này. Bề mặt các tấm đồng được cọ rửa cẩn thận cho sạch hết dầu mỡ, rồi được mài nhẵn và đánh bóng, sau đó, chúng được phủ một lớp hỗn hống – dung dịch vàng trong thủy ngân. Tiếp đó, các tấm đồng này được nung nóng trên những cái lò đặc biệt cho đến khi thủy ngân bốc hơi hết và để lại một lớp vàng rất mỏng (vài micron) trên tấm đồng. Nhưng đám hơi thủy ngân màu xanh nhạt tưởng như tan biến mất không còn dấu vết gì đã kịp đầu độc những người thợ mạ vàng. Mặc dù, theo quy tắc an toàn thời bấy giờ, những người thợ mạ vàng đã sử dụng những cái chụp bằng thủy tinh để ngăn hơi thủy ngân, nhưng những “bộ quần áo bảo hộ lao động” này đã không thể cứu họ khỏi bị ngộ độc. Nhiều người đã chết trong những cơn đau đớn thảm thương. Theo chứng cớ của những người đương thời, việc mà mái vòm này đã ngốn mất hàng chục sinh mạng người thợ.
Không phải chỉ có những sự việc thương tâm mà còn có những câu chuyện buồn cười liên quan đến các hỗn hống. Người ta kể rằng, hồi đầu thế kỷ của chúng ta, một nhà nghiên cứu đã thử điều chế vàng từ thủy ngân bằng cách cho phóng điện mạnh vào hơi thủy ngân. Ông đã tốn nhiều thời gian và công sức, song cuối cùng đã đạt được kết quả: những dấu vết đầu tiên của vàng đã xuất hiện trong thủy ngân. Nhà thực nghiệm vui mừng khôn xiết. Nhưng ông phải thất vọng biết bao khi vỡ lẽ ra rằng, đó chỉ là dấu vết của vàng từ cái gọng kính của ông ta rơi vào thủy ngân mà thôi. Vì thỉnh thoảng phải dùng tay để chỉnh lại kính trên mắt, mà trên tay lại có những giọt thủy ngân nhỏ li tim, nên nhà bác học đã đưa vàng ở dạng hỗn hống vào chén thủy ngân mà ông ta đang nghiên cứu.
Hiện nay, nhiều khi hỗn hống cũng được sử dụng để mạ vàng cho các sản phẩm bằng kim loại (tất nhiên, công việc ở đây sẽ trôi chảy vả không còn nguy hiểm nữa), sử dụng trong việc sản xuất gương, trong nghề chữa răng, trong các công việc ở phòng thí nghiệm. Muối thủ ngân của axit fuminic, tức là thủy ngân fuminat (Hg(ONC)2), được dùng làm thuốc nổ.
Trong kỹ thuật, thủy ngân ở dạng tinh khiết cũng được sử dụng rộng rãi. Chẳng hạn, trong công nghiệp hóa học, nó tham gia quá trình sản xuất khí clo, xút ăn da, axit axetic tổng hợp. Van thủy ngân dùng để chỉnh lưu dòng điện xoay chiều, vừa bền vừa rất bảo đảm. Các khí cụ đo lường và tự động điều khiển được lắp công tắc thủy ngân: chúng bảo đảm việc đóng và ngắt mạch điện một cách tức thời. Đèn thủy ngân – thạch anh tạo ra bức xạ tử ngoài rất mạnh: trong y học, loại đèn này được sử dụng để khử trùng không khí trong phòng mổ, để chiếu rọi cơ thể người với mục đích chữa bệnh.
Hơi thủy ngân loãng trộn thêm khí agon được dùng để nạp vào các ống thủy tinh của đèn huỳnh quang. Ngay từ trước chiến tranh thế giới thứ hai, đèn hơi thủy ngân đã được dùng thử để chiếu sáng đường phố Goocki ở Maxcơva. Nhưng được ít lâu thì phải bỏ loại đèn này vì ánh sáng nhợt nhạt như thây ma do chúng phát ra làm cho sắc mặt mọi người giống như màu đất thó, trông thật khó chịu, còn sáp môi màu đỏ tươi thì biến thành màu xanh. Về sau, người ta đã nghiên cứu các chất huỳnh quang đặc biệt, nếu được dùng để phủ lên bề mặt trong của ống đèn thì sẽ được ánh sáng có màu khác nhau, nhất là loại ánh sáng rất giống ánh sáng ban ngày.
Thủy ngân có “duyên nợ” với một trong những phát minh khoa học quan trọng nhất của thế kỷ chúng ta – đó là phát minh về hiện tượng siêu dẫn. Năm 1911, khi nghiên cứu tính chất của các chất ở nhiệt độ thấp, nhà vật lý học kiêm hóa học người Ha Lan Heike Kemerling – Onet (Heike Kamerlingh – Onnes) đã khám phá ra rằng, gần độ không tuyệt đối, nói chính xác hơn ở 4,1 K, thủy ngân hoàn toàn không có điện trở nữa. Hai năm sau đó, nhà bác học này đã được tặng giải thưởng Noben.
Năm 1922, những cống hiến khoa học của nhà hóa học Tiệp Khắc Iaroxlap Geiropxki (Jaroslav Heyrosky) cũng được đánh giá cao như vậy. Ông đã phát minh ra phương pháp cực phổ để phân tích hóa học, trong đó, thủy ngân đóng vai trò khá quan trọng.
Thủy ngân là tác nhân chủ yếu trong nhiều khí cụ vật lý : áp kế kỹ thuật, khí áp kế, bơm chân không. Nhưng có lẽ nhiệt kế là khí cụ thuỷ ngân phổ biến nhất.
Ở thế kỷ XVII, khi những khí cụ đo nhiệt độ đầu tiên mới được sáng chế, nước đã được dùng làm chất lỏng để chỉ thị nhiệt độ. Nhưng khi gặp lạnh, nước đóng băng làm cho thuỷ tinh bị vỡ và nhiệt kế bị hỏng. Quận công Ferđinan II của xứ Toxcan có lẽ là người sành rượu vang, ông ta đề nghị dùng rượu vang thay cho nước; nhờ vậy, nhiệt kế bền chắc hơn, nhưng bởi vì chất lượng của rượu không phải lúc nào cũng giống nhau nên người ta nhận thấy những sai lệch rõ rệt ở độ chỉ của các nhiệt kế khác nhau. Nhà vật lý học Pháp Amonton là người đầu tiên đã dùng thuỷ ngân để đo nhiệt độ. Sau đó ít lâu, vào năm 1724, nhà vật lý học Đức Farengei (Fahrenheit) đã chế tạo kiểu nhiệt kế thuỷ ngân của mình với thang chia độ mà hiện nay vẫn được dùng ở Anh và Mỹ.
Hiện nay, các nhiệt kế thuỷ ngân có nhiều công dụng rất khác nhau. Cấu tạo của nhiệt kế, nhất là cỡ ống mao dẫn mà thuỷ ngân dịch chuyển trong đó, phụ thuộc vào từng công dụng. Ống mao dẫn của các nhiệt kế y học có đường kính nhỏ nhất – chỉ bằng 0,04 milimet. Để có thể nhìn thấy cột thủy ngân hết sức “mảnh dẻ” ấy bằng mắt thường, ống mao dẫn được làm theo hình lăng kính phóng đại ba mặt, ở mặt sau được tráng một lớp men trắng làn “nền”.
Để cho thủy ngân không tụt xuống khi người ta chưa vẩy nó lên, cần phải thu hẹp ống dẫn ở một chỗ nào đó, nhưng không thể thu hẹp ở phần ống lăng trụ ba mặt. Vì vậy, ở dưới phần lăng trụ ấy, người ta gắn thêm một đoạn ống trụ tròn nhỏ và làm chỗ thắt ở đó.
Thủy ngân được dùng trong nhiệt kế phải hết sức tinh khiết, vì những tạp chất dù rất ít cũng có thể làm cho độ chỉ bị sai lệch đáng kể. Chính vì vậy nên thủy ngân phải được lọc rửa, chưng cất, sau đó mới được nạp vào ống mao dẫn bằng thủy tinh.
Nhân đây xin nói thêm, thủy tinh tuy giòn nhưng cho đến nay nó vẫn là vật liệu mà không thứ gì thay thế được trong trường hợp này. Giả sử ta dùng chất dẻo trong suốt làm vật liệu chứa thủy ngân cũng không được, vì chất dẻo giống như mặt sàng, oxi sẽ lọt vào và làm hỏng thủy ngân.
Nạp thủy ngân vào ống mao dẫn là một thao tác rất quan trọng, vì không thể để cho không khí lọt vào trong ống. Trước đây, khi quá trình này còn được thực hiện bằng tay, người thợ phải nung các ống đã nạp đầy thủy ngân, lần lượt đầu nọ đến đầu kia trong vài tuần lễ để xua đuổi hết bọt khí ra ngoài. Hiện nay, công việc đó được làm bằng máy vừa nhanh lại vừa hiệu quả hơn.
Trước khi đưa vào sử dụng, các nhiệt kế còn phải trải qua nhiều cuộc thử nghiệm và kiểm tra. Than ôi, lời buộc tội “phế phẩm” vẫn chờ đợi một vài cái trong số đó. Đường đời của những cái nhiệt kế bất hạnh này đành phải kết thúc ở đây – trong sọt đựng phế phẩm. Nhưng thế là không còn phải nghi ngờ gì tính chính xác của các nhiệt kế đã vượt qua mọi cuộc “sát hạch”, và được nhận một loại bằng tốt nghiệp – đó là nhãn hiệu xuất xưởng. Giọt thủy ngân vô tư nằm trong ống mao dẫn bằng thủy tinh sẽ phục vụ khoa học, công nghiệp, nông nghiệp, y học … một cách trung thành.
Với thiên lịch sử nhiều thế kỷ của mình, việc sản xuất thủy ngân đã vượt qua một chặng đường dài. Xưa kia, người ta nung quặng thủy ngân trong chậu đất, còn hơi thủy ngân bốc lên thì được ngưng tụ trên những lá cây tươi mới chặt, đặt cạnh chậu, trong buồng xây bằng gạch. Ngày nay, tại các nhà máy các thiết bị tự động làm việc liên tục để tinh luyện thủy ngân. Người thợ chỉ cần ấn nút điều khiển từ xa, thế là hàng tấn tinh quặng thủy ngân chất đầy các phễu tiếp liệu của một lò điện lớn. Trong lò, với nhiệt độ hàng trăm độ, thủy ngân bốc hơi khỏi tinh quặng. Sau đó, hơi thủy ngân được ngưng tụ, tạo thành thủy ngân lỏng rồi chảy vào bể chứa.
Tiếp theo, thủy ngân được làm sạch hẳn, rồi được rót vào những bình bằng thép, mỗi bình đựng được 35 kilôgam. Nếu là loại thủy ngân đặc biệt tinh khiết (đã qua khâu tinh luyện) có chất lượng cao thì được rót vào các bình đựng bằng sứ, mỗi bình chứa được 5 kilôgam. Nó được đưa vào kho thành phẩm ở dạng như vậy.
Từ đây “nước bạc” nhận giấy thông hành vào đời.
