金屬汞和水銀有什麼區別（汞水銀為什麼是液態的金屬呢）

2023-04-29 19:41:44

汞在周期表中位於金和鉈元素的中間，但與它的左鄰右舍不同，汞是液態金屬，這到底是怎麼回事？

汞的2個外層電子位於、亞層，該亞層只能容納2個電子，因此汞的電子外層已經飽和了。

金元素的外層只有1個電子，因此處於半飽和狀態。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成了個強鍵，金保持在固體狀態。

鉈元素多了1個外層電子，該電子遠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於構成化學鍵，因此鉈也是固體。

汞的2個外層電子當然也能構成化學鍵把它轉變為固體，只有一件事除外：周期表中越靠下的元素，其原子核中的質子越多，增加的質子提供的額外吸引力導致所有電子運動速度加快，尤其是內層電子。汞在周期表中，位於穩定性元素（非放射性元素）的最低所在行，電子運動的速度極快，其和光速間的比例已經達到不能忽略的程度。

阿爾伯特・愛因斯坦發現，物質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，不容易形成化學鍵。汞中的原子彼此間形成的化學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液態汞的成因。與此類似，相對論性收縮效應解釋了金、銀和銫元素的顏色。內層電子吸收光後會從內層移動到外層，這是物質有顏色的原因。電子移動需要吸收的能量越多，光就越藍。大多數金屬所吸收的光位於人類的視覺範圍之外，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，呈現出白色、銀色和灰色。但銅吸收藍光，因此看起來是紅色的。

銀強烈地吸收近紫外線，剛剛超過人類的視黨範圍。蜜蜂能看到紫外線，在它眼中，銀可能是顏色最紅的金屬。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，該效應表現得更加明顯。金對光的吸收進入到可見光區，從紫光光區一直到綠光，都被金吸收。因此，金反射的藍和紫遠遠少於其他色光，在人類的視覺中，它就呈現出黃色。