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爱因斯坦解释汞(水银)为什么是液态的金属呢?

2019-04-25 来源:国外网站推荐 - 由[116网址大全]整理 62

汞在周期表中位于金和铊元素的中间,但与它的左邻右舍不同,汞是液态金属,这到底是怎么回事?

汞的2个外层电子位于、亚层,该亚层只能容纳2个电子,因此汞的电子外层已经饱和了。

金元素的外层只有1个电子,因此处于半饱和状态。通过重叠它们的s亚层,2个金原子能分享它们的外层电子,这样它们彼此的s亚层就都饱和了。而分享电子在金原子间构成了个强键,金保持在固体状态。

爱因斯坦解释汞(水银)为什么是液态的金属呢?

铊元素多了1个外层电子,该电子远离原子核的程度甚至超过了金和汞中的状况。这个孤单的电子可用于构成化学键,因此铊也是固体。

汞的2个外层电子当然也能构成化学键把它转变为固体,只有一件事除外:周期表中越靠下的元素,其原子核中的质子越多,增加的质子提供的额外吸引力导致所有电子运动速度加快,尤其是内层电子。汞在周期表中,位于稳定性元素(非放射性元素)的最低所在行,电子运动的速度极快,其和光速间的比例已经达到不能忽略的程度。

阿尔伯特?爱因斯坦发现,物质的移动速度越接近光速,就会变得越重。

较重的电子不会像轻一些的电子那样,远离原子核。因此,汞比起它正上方的镉,它把这两个外层电子抓得更牢,更难分享,不容易形成化学键。

汞中的原子彼此间形成的化学键比它的邻居们更弱,这就是汞是液体的缘故。

这是用了爱因斯坦的狭义相对论来解释液态汞的成因。与此类似,相对论性收缩效应解释了金、银和铯元素的颜色。内层电子吸收光后会从内层移动到外层,这是物质有颜色的原因。电子移动需要吸收的能量越多,光就越蓝。

大多数金属所吸收的光位于人类的视觉范围之外,换句话说就是不吸收可见光,因此它们对可见光的反射性能良好,呈现出白色、银色和灰色。但铜吸收蓝光,因此看起来是红色的。

银强烈地吸收近紫外线,刚刚超过人类的视党范围。蜜蜂能看到紫外线,在它眼中,银可能是颜色最红的金属。但如果没有电子层的相对性收缩,即便蜜蜂眼中的银也是银白色的。在金元素中,该效应表现得更加明显。金对光的吸收进入到可见光区,从紫光光区一直到绿光,都被金吸收。因此,金反射的蓝和紫远远少于其他色光,在人类的视觉中,它就呈现出黄色。


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