Warum ist Quecksilber bei Raumtemperatur flüssig?
nicht nur als einziges Metall (worauf meine Frage abzielt), sogar als einziges Element
Es geht nicht darum, warum es exakt diese Zahl der Temperatur ist, sondern was sich signifikant am Element oder Bindungen unterscheidet, sodass es nicht auf zB nachbaratome zutrifft aber hier schon
ZB Edelgase sind Gase weil sie 8 Valenze- haben
5 Antworten
Brom ist bei Zimmertemperatur auch flüssig.
LG H.
Es gibt ein anderes flüssiges Element (Brom), und außerdem einige flüssige Metalle (Legierungen, z.B. Na/K, Ga/In/Sn).
Daß Quecksilber flüssig ist, kommt anders als beim Brom ein bißchen als Überraschung, weil seine Nachbarn im Periodensystem alle höher schmelzen. Hier braucht man zur Erklärung nicht nur Quantenmechanik, sondern auch Relativitätstheorie.
Die Elektronenkonfiguration ist […]5d¹⁰6s². Die d-Schale ist voll, und deshalb verhält sich Quecksilber (genauso wie seine leichten Homologen im PSE, Zn und Cd) eher wie ein Hauptgruppenelement: Die Chemie wird nur von den 6s-Elektronen bestimmt. Das ist nicht weiter aufregend, sondern eigentlich zu erwarten.
Aber jetzt kommt noch ein relativistischer Effekt dazu: die 6s-Orbitale sind ungewöhnlich klein, also nahe am Kern und stärker gebunden. Die Ursache ist dieselbe, die uns auch den “inert pair effect” in den Hauptgruppen schenkt (die 6s-Elektronen sind eher uninteressiert an Chemie, und die höchstmögliche Oxidationsstufe wird instabiler, z.B. ist PbO₂ ein starkes Oxidationsmittel und PbO ist stabil, umgekehrt wie bei C, Si, Ge). Der Grund ist, daß das 1s-Orbital wegen des relativistischen Massenzuwachses des Elektrons schrumpft, und die anderen s-Orbitale schrumpfen aus Orthogonalitätsgründen.
Auch wenn Du den letzten Satz nicht verstanden hast: Die 6s-Elektronen des Quecksilbers sind stark gebunden und tun nicht viel.
- Deshalb ist Quecksilber ein edles Metall, es wird also ungerne oxidiert gemäß der Gleichung Hg ⟶ Hg²⁺ + 2 e⁻ — bei Zn und Cd geht das viel einfacher.
- Deshalb schmilzt es tief, weil die metallische Bindung durch die unwilligen Elektronen nur schlecht funktioniert. Es hat auch einen niedrigen Siedepunkt.
- Es leitet auch (für ein Metall) den Strom nur schlecht, Silber ist ein 600mal besserer Leiter, Eisen noch ein zehnmal besserer
Wenn man es ein bißchen übertreiben möchte, kann man auch sagen, daß Quecksilber so auf halbem Weg zwischen einem Metall und einem Edelgas steht. Sehr weitgehende bis vollständige Faulheit der Außenelektronen führen ja zu einem Edelgas; beim Quecksilber ist das noch nicht ganz so schlimm, geht aber schon ein bißchen in diese Richtung.
Super informativ!
(Ich behaupte jetzt allerdings nicht, alles verstanden zu haben ...) 😁
Metallatome binden untereinander über sogenannte metallische Bindungen. Klassisch kann man sich das so vorstellen, dass die positiv geladenen Atomkerne (Atomrümpfe) von einem "Elektronengas" umgeben sind, das heißt, dass die Elektronen zwischen allen Metallatomen gleichmäßig verteilt sind. Dabei kann man sagen, dass diese Bindungen umso stärker sind, je bereitwilliger die Atome ihre Elektronen teilen.
Quecksilber (genauso wie Zink und Cadmium auch) besitzt eine abgeschlossene Valenzschale, was energetisch sehr günstig ist. Die Atome teilen deshalb ungerne ihre Elektronen – die metallische Bindung wird schwächer und der Schmelzpunkt sinkt massiv. Zink und Cadmium haben aus dem gleichen Grund auffällig niedrige Schmelzpunkte im Vergleich zu anderen Übergangsmetallen in der selben Periode (Zn: 420 °C im Vergleich zu 1083–1890 °C in Periode 4, Cd: 321 °C im Vergleich zu 962–2617 °C in Periode 5). Bei Quecksilber kommt eben noch dazu, dass die Atome besonders groß sind (der größte Atomradius aller Übergangsmetalle!), die Atome sind also schon generell weiter auseinander.
Einfaches Googlen liefert an zweiter Stelle
https://www.uni-heidelberg.de/presse/news2013/pm20130827_quecksilber.html
das es keine wirklich einfache Erklärung gibt. Weiterhin ist wie @Halswirbelstrom schon geschrieben hat auch Brom bei Zimmertemperatur flüssig.
Eine Erklärung die die SRT bei chemischen Themen mit einschließt mag gut sein, aber sicher nicht einfach :-).
Hallo, den genauen Grund kannst selbst erkunden aber so wie Wasser bei 0Grad C vom festen in den flüssigen und bei 100 Grad in den Gasförmigen zustand kommt ist es bei Quecksilber halt bei - 38,8 Grad vom feten in den flüsigen Zustand.
den genauen Grund versuche ich ja hier zu erkunden...
Hä ist doch gut?