Perché il mercurio è liquido a temperatura ambiente, a differenza degli altri metalli? / Why is mercury liquid at room temperature, unlike other metals?

Perché il mercurio è liquido a temperatura ambiente, a differenza degli altri metalli? / Why is mercury liquid at room temperature, unlike other metals?

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

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?

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 ed una combinazione di fattori che li rendono insolitamente deboli nel legame.

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.

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 nella tavola periodica va del tutto contro le nostre aspettative.

I suoi vicini sulla tavola periodica, l’oro ed 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.

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 ed 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 ed agli artigiani dell’antica Cina ed 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. 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).

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.

ENGLISH

Most metallic elements melt at temperatures of hundreds of degrees, but mercury's temperature is -38.9° C (-38.0° F). So why is mercury different from all others?

Most metallic elements melt at temperatures of hundreds of degrees, but mercury's temperature is -38.9° C (-38.0° F). So why is mercury different from all others? It's about the outer electrons and a combination of factors that make them unusually weak at bonding.

The bonds of mercury

The outermost electrons of this particular metal do not bond very strongly, weakening the attraction between one atom and another. This weakness means that as soon as this metal absorbs even a modest amount of energy, the organization of a solid breaks down and atoms begin to move more freely.

When atoms bond together, some of their kinetic energy is converted into bond energy. There is so little energy in mercury's bonds with itself that it doesn't take much movement to break them. Because at the atomic level random kinetic energy equals heat, mercury doesn't need to be hot to become liquid, but it does like other metals, with more energy stored in their bonds.

Its liquid state was known more than three thousand years ago, but it's not something we would have predicted if the element had only been discovered as the periodic table was being filled. Most familiar liquids have a fairly low density, so encountering a liquid this far down the periodic table goes completely against our expectations.

Its neighbors on the periodic table, gold and thallium, melt at more than 1000 and 300 degrees Celsius, respectively. The combination of densities is why it is so suitable for thermometers, barometers and for measuring blood pressure.

The outer electrons of mercury

So, what is it about mercury's outer electrons that lead to such weaker bonds than its fellow metals? This metal is in a privileged position regarding how three effects are combined. The first is that its outer electronic shell is full.

It is much easier for electrons in a partially filled shell to escape, becoming part of a fog of valence electrons that hold the atoms together. Metals with more easily shared electrons usually have higher melting points, certainly much higher than room temperature.

However, it is not the only metal with a complete shell, so this cannot be the only reason. Both of the other two factors cause the outer electrons of the affected atoms to remain closer to their nucleus, interfering with their ability to bond with other atoms.

Members of the lanthanide series of elements, which share mercury's sixth period on the periodic table, experience so-called "lanthanide contraction." The 4f secondary shell electrons do not shield the electrons further away from the positive charge of the nucleus as much as the others, causing the outer electrons to be attracted inward.

As a result, most period 6 elements have atomic radii of similar size to those of the higher period, leading to a much higher density.

Furthermore, mercury's outer electrons undergo relativistic contraction, moving so fast that the effects of approaching the speed of light come into play. This is something that only really matters with heavier elements, as the greater mass accelerates the electrons more.

Electrons brought closer to the nucleus travel faster, in cases like mercury fast enough for relativistic effects to matter.

The combination of these two effects interferes with the bonding between its atoms. In addition to keeping it liquid at room temperature, they ensure that, when heated to the point of forming a gas, the atoms do not pair up, like most elementary gases (think H 2 , O 2 or N 2 ). Instead, the mercury atoms keep to themselves like the noble gases.

Who discovered mercury?

Mercury is the name of a planet and is also the name of an element that has the chemical symbol of Hg and is used in the making of barometers, thermometers and other laboratory equipment.

There is no documented person who discovered it mainly because it was known since ancient times. There was documented evidence that it was known to ancient Chinese and Hindu scientists and craftsmen. This metal was also found in Egyptian tombs as early as 1500 BC.

Aristotle in 3 BC wrote about hydro -agyros or literally liquid silver, hence mercury's alternative name for mercury. The Romans changed the name to Hydragyrum hence the chemical symbol for mercury Hg.

Alchemists changed its name in honor of the fast Roman god Mercury, with the symbol Hg (from the initial name Hydro-argyros). It was a very popular metal, especially in traditional Chinese medicine, due to its unique solid-liquid nature. Its metallic properties were discovered by Adam Braun and Mikhail Lomonosov (1759).

Mercury is highly poisonous. It is generally stable in a dry environment but exposure to water leads to the production of a gray oxide coating on its surface. It has a low solubility for gases compared to water and can vaporize and remain in the atmosphere for many months.

Mercury toxicity is caused primarily by inhalation of vapors, followed by ingestion of soluble compounds or skin absorption. Once released into the air, mercury disperses widely and remains accumulated in the environment.

Eventually, it reaches the bottom of water bodies and is transformed into methylmercury, which is the most toxic organic form. Traces of methylmercury contamination have been reported in fish tissues.

Da:

https://reccom.org/perche-il-mercurio-e-liquido-a-temperatura-ambiente/?fbclid=IwZXh0bgNhZW0CMTEAAR1Iy9O42Wa7UL729MPdGFWTOGgZdudig1OPRxpA49HZetIT9h5KcYCrawQ_aem_AbSokLoolLQO005qFUotYxkBUrDPUUT3fqf4E3TLkH04ONpsN_n--jm7J6N2HZuDWc1p7z-euqZua8aZiB4vb6CQ