为什么汞是流动的？

汞，又称水银，位于化学元素周期表上第 80 号元素，位于第6周期、第IIB族，是常温常压（25℃，一个大气压）下唯一以液态存在的金属。它的化学符号 Hg 取自拉丁文 hydrargyum（水银），英文名 mercury 则来自罗马神话中跑得很快的信使神-墨丘利（拉丁语：Mercurius；由于水星运行的速度很快，所以西方科学家把水星也叫 Mercury）。

那么，为什么汞是流动的？

首先，这个问题应该问为什么单质汞是流动的

汞可以分为单质汞、无机汞化合物与有机汞化合物。无机汞化合物中最典型的是硫化汞，辰砂（又称朱砂、丹砂、赤丹、汞沙等）主要成分就是硫化汞。有机汞化合物中最典型的单甲基汞，它是一种具有神经毒性的环境污染物，主要侵犯中枢神经系统中大脑的枕叶和小脑，可严重造成语言和记忆能力障碍等。很多处于食物链上层的海鱼、海洋哺乳动物体内含有较高含量的单甲基汞，另外，汞污染地区的稻米中也发现含有单甲基汞。水俣病就是食用受单甲基汞污染的食物造成的。比单甲基汞毒性更强的是二甲基汞，它已知最危险的有机汞化合物。

二甲基汞

那么，单质汞为什么能流动？

2  很简单，因为它是液体啊J；

2  那么，为什么它是液体啊？因为它的熔点低啊（-38.87摄氏度）。

2  可它是金属唉，与它同族的锌和镉都是妥妥的固体啊！与它临近的同周期的金和铊也是固体啊。

2  那么到底为什么汞是熔点最低的金属呢? 这个问题有点难度啊。

“内事问百度，外事问狗狗”，搜一下维基百科，他们的解释是这样滴，“Mercury has an exceptionally low melting and boiling temperaturesfor a d-block metal. A complete explanation of this delves deep into the realm ofquantum physics, but it can besummarized as follows: mercury has a unique electronic configuration whereelectrons fill up all the available 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 3d, 4s, 4p, 4d, 4f, 5s,5p, 5d and 6s subshells. Since this configuration strongly resists removal ofan electron, mercury behaves similarly to noble gas elements, which form weakbonds and become solids which melt easily at relatively low temperatures”，翻译过来大致是“…对于这个性质的完整解释需要非常深入量子物理的领域，简单解释就是：汞原子的核外电子填满了所有1s、2s、2p、3s、3p、3d、4s、4p、4d、4f、5s、5p、5d和6s轨道，而这样的电子排布有效的阻止汞原子失去电子，所以汞的性质与稀有气体（以前叫惰性气体）类似，原子与原子之间只有弱的分子间作用力，所以固体非常容易熔化”。

2  那么科学家是如何用量子物理解释汞是熔点最低的金属元素呢?

2  科学家们是用相对论来解释这个现象的：）

我们知道，电子在原子核周围飞快地运动，而核电荷数很大的原子即重原子中，强大的核电荷会使内层电子运动速度快到堪与光速相比，这样就会产生相对论效应。相对论效应源自重原子内层电子的运动速度。当内层s 电子的运动速度达到堪与光速相比的程度时, 根据Einstein 相对论公式，电子的质量会相应增加并引起内层电子轨道收缩。例如：金的1s 电子的运动速度达到了光速的65%。相对论效应造成1s 轨道的收缩同时致使外层的6s 轨道也发生收缩并趋于稳定。正是由于6s 轨道的收缩及稳定化使得金的5d 同6s 之间的能带间隙变狭到仅为214eV ，而银的4d 同5s 的能带间隙却高达315eV 。于是，金在可见光范围内吸收蓝光，闪烁出黄灿灿的金色。这迥异于一般金属的金黄色正是相对论效应造成6s 轨道收缩从而对金的颜色起了重要影响的反映。

利用相对论效应也成功解释了作为金属的汞在常温下却离奇地以液态存在这一现象。　　与金相仿，汞的6s 轨道在收缩的同时并趋于稳定化导致了一种称之为“惰性对”效应：汞的6s²壳层在成键过程中呈现惰性；汞的6s²6p激发能远远超过镉和锌的相应激发能。按照一般周期规律能量间隔(n s²) 1S- (n s¹np ¹) 1P 应随主量子数增加而减小。所以，同族的锌与镉能量间隔变小，但由镉到汞的能量间隔一反而陡然增加，正是相对论收缩效应致使全满的6s²壳层非常稳定。由于得不到所需的激发能，具有惰性6s²壳层的汞原子之间就无法形成强的金属键，汞原子之间仅靠范德华力相互维系，而我们知道，水分子之间也是仅靠范德华力维系的，所以金属汞在常温下呈液态。