貴州液態(tài)汞在周期表中位于金和鉈元素的中間,但與它的左鄰右舍不同,汞是液態(tài)金屬,這到底是怎么回事?
貴州液態(tài)汞的2個外層電子位于、亞層,該亞層只能容納2個電子,因此汞的電子外層已經(jīng)飽和了。
金元素的外層只有1個電子,因此處于半飽和狀態(tài)。通過重疊它們的s亞層,2個金原子能分享它們的外層電子,這樣它們彼此的s亞層就都飽和了。而分享電子在金原子間構(gòu)成了個強(qiáng)鍵,金保持在固體狀態(tài)。
鉈元素多了1個外層電子,該電子遠(yuǎn)離原子核的程度甚至超過了金和汞中的狀況。這個孤單的電子可用于構(gòu)成化學(xué)鍵,因此鉈也是固體。
汞的2個外層電子當(dāng)然也能構(gòu)成化學(xué)鍵把它轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w,只有一件事除外:周期表中越靠下的元素,其原子核中的質(zhì)子越多,增加的質(zhì)子提供的額外吸引力導(dǎo)致所有電子運(yùn)動速度加快,尤其是內(nèi)層電子。汞在周期表中,位于穩(wěn)定性元素(非放射性元素)的..低所在行,電子運(yùn)動的速度極快,其和光速間的比例已經(jīng)達(dá)到不能忽略的程度。
愛因斯坦發(fā)現(xiàn),物質(zhì)的移動速度越接近光速,就會變得越重。
較重的電子不會像輕一些的電子那樣,遠(yuǎn)離原子核。因此,汞比起它正上方的鎘,它把這兩個外層電子抓得更牢,更難分享,不容易形成化學(xué)鍵。
汞中的原子彼此間形成的化學(xué)鍵比它的鄰居們更弱,這就是汞是液體的緣故。
這是用了愛因斯坦的狹義相對論來解釋貴州液態(tài)汞的成因。與此類似,相對論性收縮效應(yīng)解釋了金、銀和銫元素的顏色。內(nèi)層電子吸收光后會從內(nèi)層移動到外層,這是物質(zhì)有顏色的原因。電子移動需要吸收的能量越多,光就越藍(lán)。
大多數(shù)金屬所吸收的光位于人類的視覺范圍之外,換句話說就是不吸收可見光,因此它們對可見光的反射性能良好,呈現(xiàn)出白色、銀色和灰色。但銅吸收藍(lán)光,因此看起來是紅色的。
銀強(qiáng)烈地吸收近紫外線,剛剛超過人類的視黨范圍。蜜蜂能看到紫外線,在它眼中,銀可能是顏色..紅的金屬。但如果沒有電子層的相對性收縮,即便蜜蜂眼中的銀也是銀白色的。在金元素中,該效應(yīng)表現(xiàn)得更加明顯。金對光的吸收進(jìn)入到可見光區(qū),從紫光光區(qū)一直到綠光,都被金吸收。因此,金反射的藍(lán)和紫遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于其他色光,在人類的視覺中,它就呈現(xiàn)出黃色。