Jakie własności ma rtęć w stanie ciekłym?

Pytanie

Pyta Andzia

Ostatnio idąc chodnikiem przez miasto na chodniku leżały srebrne kulki wyglądające jak rtęć po zbitym termometrze (w dużej ilości). Kulki były prawie jednakowej wielkości, leżały w pewnych (niewielkich) odległościach od siebie. Moje pytanie jest takie: czy przy temperaturze 24°C stopni na zewnątrz (chodnik albo chłodził albo jeszcze bardziej rozgrzewał rtęć, tego nie wiem) kulki rtęci nie powinny połączyć się ze sobą i stworzyć ciecz? Przy takiej temperaturze będąc nawet w pewnej odległości od siebie, czy nie powinny przyciągnąć się do siebie i stworzyć cieczy jak w temperaturze pokojowej?

Odpowiedź

Odpowiada dr Miłosz Panfil

Zacznijmy od tego, że rtęć występuje w stanie ciekłym (przy ciśnieniu atmosferycznym) w temperaturach pomiędzy -39°C (temperatura topnienia) a 357°C (temperatura wrzenia). Tak więc w zaobserwowanych przez warunkach rtęć była w stanie ciekłym. To co jest wyjątkowe to faktycznie to, że rozlana rtęć nie stworzyła jednej dużej „plamy”, a zamiast tego powstało wiele kropli. Dlaczego tak się stało?

Wynika to z silnego przyciągania pomiędzy atomami rtęci. To przyciąganie związane jest z metalicznym charakterem rtęci, w chemii znane jest pod nazwą wiązania metalicznego. W skrócie, wiązanie metaliczne jest wynikiem oddziaływania elektrostatycznego pomiędzy jonami sieci krystalicznej a swobodnymi elektronami odpowiedzialnymi za przewodnictwo metali.

Z jednej strony mamy więc wewnątrz rtęci dosyć silne oddziaływanie przyciągające, z drugiej strony rtęć słabo oddziaływuje z powietrzem. Powoduje to powstanie dużego napięcia na powierzchni kropli rtęci (tak zwanego napięcia powierzchniowego) które nadaje kroplom sporą trwałość i sprężystość.

Oddziaływania międzycząsteczkowe, takie jak wiązania metaliczne, mają bardzo krótki zasięg. Zbyt krótki by mogły spowodować przyciągniecie do siebie dwóch oddalonych od siebie kropli rtęci. Stąd też zaobserwowane zjawisko. O sprężystości rtęci i trwałości jej kropli można się dodatkowo przekonać oglądając ten film, z rtęcią i głośnikiem w głównych rolach.