Zašto je Živa Posebna Među Metalima?
Dok većina metalnih elemenata tali se na temperaturama od stotina stupnjeva, živa se topi na -38,9° C (-38,0° F). Postavlja se pitanje: zašto je ovaj metal drugačiji od ostalih? Odgovor leži u strukturi vanjskih elektrona i kombinaciji čimbenika koji otežavaju njihovo vezivanje.
Pitanje o Koje Se Stabilnosti Radi?
Prvo što treba istaknuti jest da samo pitanje možda nije potpuno točno. Moguće je da postoje dva transuranska elementa koja se u prirodi ne nalaze jer se prebrzo raspadaju da bi preživjeli od svojeg nastanka u supernovama ili kilonovama, a koja su tekuća na sobnoj temperaturi. Ta kratka poluvijek trajanja otežavaju proučavanje ovih elemenata. Copernicium i Flerovium sumnjaju se da su tekući na sobnoj temperaturi, ali zbog svog vrlo kratkog trajanja, postoji značajna neizvjesnost.
Jedinstvene Karakteristike Žive
Iznad svih tih znatiželja, živa se ističe među stabilnim elementima. Na najjednostavnijoj razini, razlog tome je što se vanjski elektroni žive ne vežu jako, što oslabljuje privlačenje između jednog atoma žive i drugog. Ta slabost znači da kada živa primi čak i malo energije, organizacija čvrste tvari se raspada, a atomi počinju slobodnije se kretati.
Kada se atomi vežu, dio njihove kinetičke energije se pretvara u energiju veze. U živi je ta energija veza toliko niska da nije potrebno puno kretanja da bi ih prekinuli. Stoga, na atomskoj razini, slučajna kinetička energija predstavlja toplinu, a živa ne mora biti topla, a kamoli vruća, da bi postala tekuća, dok ostali metali, s više energije pohranjene u svojim vezama, to trebaju.
Izvanredno Otkriće
Živa je bila poznata kao tekućina više od tri tisuće godina, ali teško da bismo to predvidjeli da je element otkriven tijekom ispunjavanja periodičke tablice. Većina poznatih tekućina ima nisku gustoću, tako da se susret s tekućinom na tako niskoj poziciji u periodičkoj tablici protivi našim očekivanjima. Njegovi susjedi, zlato i talij, otapaju se na više od 1000 i 300 stupnjeva Celzija, redom.
Živa je izuzetno korisna zbog svoje gustoće i tekućeg stanja, što ju čini idealnom za termometre, barometre i mjerenje krvnog tlaka.
Što Čini Elektrone Žive Posebnima?
Što je to s vanjskim elektronima žive što dovodi do slabije veze u usporedbi s drugim metalima? Živa se nalazi u idealnom položaju u periodičnoj tablici gdje se susreću tri ključna čimbenika. Prvi je što je njezina vanjska ljuska puna. Elektroni u djelomično ispunjenoj ljusci lakše izbijaju, postajući dio valence elektrona koji drže atome zajedno. Metali s lakše dijeljenim elektronima obično imaju više temperaturne točke topljenja, daleko iznad sobne temperature.
Dok živa nije jedini metal s punom ljuskom, to ne može biti jedini razlog. Ostala dva faktora uzrokuju da vanjski elektroni ostanu bliže svom jezgru, ometajući njihovu sposobnost vezanja s drugim atomima. Članovi lanthanidne serije elemenata, koja dijeli šestu periodu s živom, doživljavaju ono što se naziva “kontrakcija lanthanida”. Elektroni 4f podljuske ne štite elektrone dalje od pozitivnog naboja jezgre jednako kao drugi, što uzrokuje da vanjski elektroni budu privučeni unutar.
Relativistički Učinak
Osim toga, vanjski elektroni žive doživljavaju relativističku kontrakciju, krećući se tako brzo da dolazi do učinaka približavanja brzini svjetlosti. Ovo je bitno samo kod težih elemenata, budući da veća masa brže ubrzava elektrone. Baš kao što planeta živa obiđe oko Sunca brže od objekata dalje, elektroni privučeni blizu jezgre putuju brže, s efektima dovoljno značajnima da utječu na žive.
Ova kombinacija dvaju učinaka ometa vezivanje između atoma žive. Osim što održava živu tekućom na sobnoj temperaturi, osigurava da se, kada se zagrije do točke stvaranja plina, atomi žive ne udružuju, poput većine elementarnih plinova (npr. H2, O2 ili N2). Umjesto toga, atomi žive zadržavaju se sami kao plemeniti plinovi.
Zaključak
Živa je jedinstveni metal s fascinantnim karakteristikama koje je čine važnom u raznim područjima, od znanosti do industrije. Njena jedinstvena svojstva i tajanstvena elektronska struktura otvaraju nove mogućnosti za istraživanje i uporabu u modernom svijetu. Razumijevanje prirode žive može nam pomoći otkriti još mnogo zanimljivih aspekata materije oko nas.
