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

Bu yıl sekizincisi düzenlenen Breakthrough Ödülleri’nde temel fizik alanındaki ödülün sahibi ilk karadelik görüntüsünün elde edilmesi çalışmasını gerçekleştiren araştırmacılar oldu. Ödül kazanan araştırmacılar arasında Türk bilim insanı Prof. Dr. Feryal Özel de bulunuyor.

Fizik

Ay'a ulaşmamızı sağlayan en önemli teknolojilerden biri roketlerdi. Peki, roketler nasıl çalışıyor? Deneyler köşesinin bu etkinliğinde bir araba tasarlayarak Newton'un hareket yasalarını ve roketlerin çalışma prensibini öğreniyoruz.

Fizik

Söz konusu elektronlar, protonlar gibi “noktasal” parçacıklar olduğunda aynı işaretli elektrik yüklerinin birbirini ittiği, zıt işaretli elektrik yüklerinin birbirini çektiği bilinir. Ancak çok sayıda elektrik yüklü noktasal parçacığın bir araya gelmesiyle oluşan “bileşke” parçacıklarda durum farklıdır. 

Fizik

Danimarkalı gökbilimci Ole Christensen Romer, ışık hızını belirlemek için çalışmalar yapan ilk bilim insanlarından biridir. Romer, yaptığı uzun süreli gözlemler sonucunda Jüpiter’in uydularından Io’nun iki tutulması arasında geçen zamanlarda farklılıklar tespit etti.

Fizik

Bu etkinliğimizde yenilenebilir enerji kaynaklarından güneş enerjisinin farklı enerji türlerine dönüştüğünü gözlemleyebileceğimiz bir düzenek tasarlayacağız.

Fizik

James Watt’ın buhar motorunu keşfetmesi Sanayi Devrimi’nin başlangıcı olarak kabul edilir. James Watt, buhar motorunu madenlerde ortaya çıkan suyun dışarı pompalanması için etkili bir yöntem ararken geliştirdi. İlk yazımızda Arşimet, 12. yüzyılda yaşayan el-Cezeri ve 16. yüzyılda yaşayan Takiyüddin’in suyun yukarı taşınması için geliştirdikleri düzenekleri anlatmıştık.

Fizik

Uluslararası bir araştırma grubu, araçların arka kısımlarına hava püskürten cihazlar yerleştirerek hava sürtünmesini azaltmayı başardı. Dr. Ruiying Li ve arkadaşları tarafından yapılan araştırmanın sonuçları Physical Review Fluids’te yayımlandı.

Fizik

Bu etkinliğimizde maliyeti uygun malzemelerden güneş enerjisi ile çalışan bir yel değirmeni düzeneği tasarlayarak enerji dönüşümünü gözlemleyeceğiz.

Fizik

Zürih Federal Teknoloji Enstitüsü ve Zürih Üniversitesinde çalışan bir grup araştırmacı, aşırı derecede düşük sıcaklıklara soğutulduğunda bile suyun donmasını engelleyen bir yöntem geliştirdi. 

Fizik

Nano ölçekteki malzemelerin özelliklerinin anlaşılması için gerçekleştirdiği uluslararası düzeyde üstün nitelikli çalışmalarıyla 2018 yılı TÜBİTAK Teşvik Ödülü’ne layık görülen Doç. Dr. Hasan Şahin ile bir söyleşi gerçekleştirdik.