Perché il mercurio è liquido a temperatura ambiente, a differenza degli altri metalli?

La maggior parte degli elementi metallici fondono a temperature di centinaia di gradi, ma quella del mercurio è di -38,9° C (-38,0° F). Allora perché il mercurio è diverso da tutti gli altri?

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Mercurio

La maggior parte degli elementi metallici fondono a temperature di centinaia di gradi, ma quella del mercurio è di -38,9° C (-38,0° F). Allora perché il mercurio è diverso da tutti gli altri? Riguarda gli elettroni esterni e una combinazione di fattori che li rendono insolitamente deboli nel legame.

Mercurio

I legami di mercurio

Gli elettroni più esterni di questo particolare metallo non si legano in modo molto forte, indebolendo l’attrazione tra un atomo e l’altro. Questa debolezza significa che non appena questo metallo assorbe anche una modesta quantità di energia, l’organizzazione di un solido si rompe e gli atomi iniziano a muoversi più liberamente.

Quando gli atomi si legano insieme, parte della loro energia cinetica viene convertita nell’energia del legame. C’è così poca energia nei legami del mercurio con se stesso che non ci vuole molto movimento per spezzarli. Poiché a livello atomico l’energia cinetica casuale equivale a calore, il mercurio non ha bisogno di essere caldo per diventare liquido, ma succede agli altri metalli, con più energia immagazzinata nei loro legami.

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Il suo stato liquido era noto più di tremila anni fa, ma non è qualcosa che avremmo previsto se l’elemento fosse stato scoperto solo mentre la tavola periodica veniva riempita. La maggior parte dei liquidi familiari ha una densità piuttosto bassa, quindi incontrare un liquido così in basso la tavola periodica va del tutto contro le nostre aspettative.

I suoi vicini sulla tavola periodica, l’oro e il tallio, fondono rispettivamente a più di 1000 e 300 gradi centigradi. La combinazione di densità è il motivo per cui è così adatto per termometri, barometri e per misurare la pressione sanguigna.

Gli elettroni esterni del mercurio

Allora, cosa hanno gli elettroni esterni del mercurio che portano a legami così più deboli rispetto ai suoi compagni metalli? Questo metallo si trova in una posizione privilegiata rispetto a come si combinano tre effetti. Il primo è che il suo guscio elettronico esterno è pieno.

È molto più facile che gli elettroni in un guscio parzialmente pieno fuoriescano, diventando parte di una nebbia di elettroni di valenza che tengono insieme gli atomi. I metalli con elettroni condivisi più facilmente da condividere solitamente hanno punti di fusione più elevati, certamente molto più alti della temperatura ambiente.

Non è però l’unico metallo con un guscio completo, quindi questa non può essere l’unica ragione. Entrambi gli altri due fattori fanno sì che gli elettroni esterni degli atomi interessati rimangano più vicini al loro nucleo, interferendo con la loro capacità di legarsi con altri atomi.

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I membri della serie di elementi lantanidi, che condividono il sesto periodo del mercurio sulla tavola periodica, sperimentano la cosiddetta “contrazione dei lantanidi”. Gli elettroni del guscio secondario 4f non proteggono gli elettroni più lontani dalla carica positiva del nucleo tanto quanto gli altri, causando l’attrazione degli elettroni esterni verso l’interno.

Di conseguenza, la maggior parte degli elementi del periodo 6 hanno raggi atomici di dimensioni simili a quelli del periodo superiore, il che porta ad una densità molto maggiore.

Inoltre, gli elettroni esterni del mercurio subiscono una contrazione relativistica, muovendosi così velocemente che entrano in gioco gli effetti dell’avvicinamento alla velocità della luce. Questo è qualcosa che conta davvero solo con gli elementi più pesanti, poiché la massa maggiore accelera maggiormente gli elettroni.

Gli elettroni avvicinati al nucleo viaggiano più velocemente, in casi come il mercurio abbastanza veloci perché gli effetti relativistici abbiano importanza.

La combinazione di questi due effetti interferisce con il legame tra i suoi atomi. Oltre a mantenerlo liquido a temperatura ambiente, assicurano che, quando riscaldato al punto da formare un gas, gli atomi non si accoppiano, come la maggior parte dei gas elementari (si pensi a H 2 , O 2 o N 2 ). Invece gli atomi di mercurio si tengono per sé come i gas nobili.

Chi ha scoperto il mercurio?

Mercurio è il nome di un pianeta ed è anche il nome di un elemento che ha il simbolo chimico di Hg e viene utilizzato nella realizzazione di barometri, termometri e altre apparecchiature di laboratorio.

Non esiste alcuna persona documentata che lo abbia scoperto principalmente perché era conosciuto fin dall’antichità. C’erano prove documentate che era noto agli scienziati e agli artigiani dell’antica Cina e indù. Questo metallo è stato trovato anche nelle tombe egiziane già nel 1500 a.C.

Aristotele nel 3 a.C. ha scritto dell’idro -agyros o letteralmente argento liquido, da qui il nome alternativo del mercurio del mercurio. I romani hanno modificato il nome in Hydragyrum da cui il simbolo chimico del mercurio Hg.

Gli alchimisti hanno cambiato il suo nome in onore del veloce dio romano Mercurio, con il simbolo Hg (dal nome iniziale Hydro-argyros). Era un metallo molto popolare, soprattutto nella medicina tradizionale cinese, per la sua natura unica solido-liquido. Le sue proprietà metalliche sono state scoperte scoperte da Adam Braun e Mikhail Lomonosov (1759).

Mercurio

Il mercurio è altamente velenoso. È generalmente stabile in ambiente secco ma l’esposizione all’acqua porta alla produzione di un rivestimento di ossido grigio sulla sua superficie. Ha una bassa solubilità per i gas rispetto all’acqua e può vaporizzare e rimanere nell’atmosfera per molti mesi.

La tossicità del mercurio è causata principalmente dall’inalazione dei vapori, seguita dall’ingestione di composti solubili o dall’assorbimento cutaneo. Una volta rilasciato nell’aria, il mercurio si disperde ampiamente e rimane accumulato nell’ambiente.

Alla fine, raggiunge il fondo dei corpi idrici e viene trasformato in metilmercurio, che è la forma organica più tossica. Tracce di contaminazione da metilmercurio sono state segnalate nei tessuti dei pesci.

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