Skip to content Skip to navigation

Birçok Ağır Metal Oda Sıcaklığında Katıyken Cıva Neden Sıvıdır?

Dr. Tuba Sarıgül
20/02/2015 - 09:08

Metal atomlarının değerlik elektronları, metal atomları bir araya geldiğinde oluşan molekül orbitallerinde bulunur. Metal atomlarının oluşturduğu kristal yapı nedeniyle bir metal atomu çok sayıda metal atomuyla komşudur. Bu nedenle metallerin değerlik elektronları çok sayıdaki molekül orbitalinde serbestçe hareket eder. Bu, metallerin fiziksel birçok özelliğinin (örneğin sertlik, yüksek erime ve kaynama noktası, elektrik iletkenliği, dövülebilirlik) sebebidir. Metaller, serbest haldeki değerlik elektronları ve artı yüklü metal iyonları arasındaki çekim kuvveti sayesinde bir arada tutulur. Metallerin ortaklaşa kullandığı değerlik elektronlarının sayısı arttıkça sertlikleri artar. Bu nedenle cıvanın da içinde bulunduğu geçiş metallerinin birçoğu hayli serttir. Ancak cıva atomları birbirine daha zayıf kuvvetlerle bağlıdır. Çünkü cıvanın 6s orbitalinde iki değerlik elektronu vardır ve cıva bu elektronları ortaklaşa kullanma eğilimde değildir.

Peki, cıva değerlik elektronlarını ortaklaşa kullanmaya neden isteksizdir? s orbitallerindeki elektronlar çekirdeğe çok yakındır ve bu elektronlar çekirdek etrafında ışık hızıyla kıyaslanabilir hızlarda döner. Örneğin cıvanın 1s orbitalindeki bir elektronunun hızı, ışık hızının yaklaşık %58’ine yaklaşır. Özel görelilik kuramına göre bir parçacığın hızı ışık hızına yaklaştıkça etkin kütlesi artar. Bu artış orbitalin çapının küçülmesine neden olur. Cıva gibi kalabalık çekirdekli bir atom (cıvanın çekirdeğinde 80 proton vardır) bu elektronları büyük bir elektrostatik kuvvetle çeker. Bütün bu etkiler atom çapının küçülmesine neden olur. Bu nedenle cıva 6s orbitalindeki değerlik elektronlarını ortaklaşa kullanma ve diğer cıva atomlarıyla kuvvetli bağlar yapma konusunda isteksizdir. Angewandte Chemie (International Edition) dergisinde yayımlanan çalışmalarında araştırmacılar görelilik etkisi dâhil edilmediğinde cıvanın erime noktasının 82°C olması gerektiğini, bu etki hesaba katıldığında elde edilen sonuçların cıvanın deneysel erime noktası olan -39°C’ye çok yakın olduğunu gösterdi.

İlgili İçerikler

Fizik

Su, elektrik enerjisi kullanılmadan bulunduğu yerden daha yükseğe nasıl taşınabilir? Arşimet bu sorunu milattan önce üçüncü yüzyılda icat ettiği Arşimet vidası ile çözmüştü. Deneyler köşesinin bu etkinliğinde, Arşimet vidası tasarlayarak suyu yukarı taşımak amacıyla kullanılabilecek bir pompa yapıyoruz.

Fizik

Bilim Genç olarak ODTÜ Saçılmalı Demet Hattı ve İVME-R’de yürütülen çalışmalarla ilgili ODTÜ Fizik Bölümü Öğretim Üyesi ve İVME-R Müdürü Prof. Dr. Bilge Demirköz ile bir söyleşi gerçekleştirdik.

Fizik

Bundan yüzyıllar önce Dünya’nın kendi etrafında dönüp dönmediği, ayrıca Dünya’nın mı Güneş’in etrafında yoksa Güneş’in mi Dünya’nın etrafında dolandığı bilim insanları arasındaki en hararetli tartışma konularından biriydi. 

Fizik

Rice Üniversitesinde Prof. Dr. James M. Tour önderliğinde çalışmalar yapan bir grup araştırmacı, karbon içeren atıklardan grafen üretmeye imkân veren bir yöntem geliştirdi. Araştırma ile ilgili makale Nature’da yayımlandı.

Fizik

Gençleri bilim insanlarıyla bir masa etrafında buluşturan TÜBİTAK Bilim Genç Kafe 11 Şubat Uluslararası Bilimde Kadınlar ve Kız Çocukları Günü’nde Ankara, İstanbul ve Samsun’da düzenleniyor. Etkinliğin Ankara’daki konuğu 2019 yılı TÜBİTAK Teşvik Ödülü’nü kazanan Dr. Öğr. Üyesi Emine Ülkü Sarıtaş.

Fizik

Tasarla ve Yap köşesinin bu etkinliğinde maliyeti uygun malzemeler ile cisimlerin nasıl elektriklendiğini gösteren bir düzenek tasarlıyoruz.

Fizik

Işık nasıl yayılır? Dalgalar gibi mi yoksa madde parçacıkları gibi mi? Bu soru bir zamanlar bilim dünyasını ikiye bölmüştü. Deneyler köşesinin yeni etkinliğinde ışığın yapısını çift yarık deneyi ile inceliyoruz.

Fizik

Günümüzde güneş gözesi üretmek için yaygın olarak silisyum kullanılıyor. Ancak bu güneş gözeleri hem pahalıya mal oluyor hem de üretim süreçleri çok zahmetli. Yüksek verim elde etmek için silisyum atomlarının çok düzenli bir yapı oluşturması ve bu yapının içine toz ya da başka yabancı maddelerin karışmaması için üretimin tozsuz odalarda yapılması gerekiyor.

Fizik

İster dinleyelim, ister mırıldanalım, ister bir müzik aleti ya da herhangi bir nesne ile müzik yapalım, ister dans ederek eşlik edelim; müzik hayatımızda önemli bir yere sahip. Biz de ocak ayında objektiflerinizi müziğin hayatınızdaki yerine odaklamanızı istiyoruz. Fotoğraflarınızı Bilim Genç’te paylaşırken açıklama bölümüne #HayatımdakiMüzik etiketini eklemeyi unutmayın.

Fizik

Geride bıraktığımız yılda bilim ve teknoloji alanında birçok gelişmeye şahit olduk. 2019 yılında gerçekleşen önemli bilimsel ve teknolojik gelişmeleri sizin için derledik.