Metalleri, yüksek elektrik ve ısı iletkenliği, kendine özgü parlaklığı olan, şekillendirmeye yatkın, katyon oluşturma eğilimi yüksek, oksijenle birleşerek çoğunlukla bazik oksitler veren elementler olarak tanırız. Metaller denen grubun içinde bir de cıva adında bir element vardır ki diğerlerinden çok farklı bir özellik gösterir. Cıva, oda sıcaklığında katı olan tüm metallerin aksine sıvıdır. Peki, cıva neden diğer metallerden bu kadar farklı bir özelliğe sahip? Kimyasal yapısı oda sıcaklığındaki halini nasıl etkiliyor? Gelin videonun devamında hep beraber öğrenelim.
(intro)
Çoğu metal atomu değerlik elektronlarını birbirleri arasında transfer edebilir. Metal atomlarının oluşturduğu kristal yapı nedeniyle bir metal atomu çok sayıda metal atomuyla komşudur. Bu yüzden özellikle geçiş metallerinde değerlik elektronları molekül orbitalinde serbestçe hareket eder. Metallerin bu yapısı sayesinde metalik özellik olarak bildiğimiz özellikler görülür. Yani metallerin elektriği bu kadar iyi iletebilmesinin sebebi metal atomlarının elektronlarını birbirleri arasında kolaylıkla transfer edebilmeleridir. Elektriğin ne olduğuna ve iletim sürecinin nasıl gerçekleştiğine daha ayrıntılı bir şekilde “Piller Nasıl Çalışır” videomuzda değinmiştik. Daha iyi anlamak için onu da izleyebilirsiniz.
Metallerin kendi aralarında elektron transferi yapabilmeleri yalnızca elektrik ve ısı iletimini sağlamakla kalmaz aynı zamanda sertlik, yüksek erime ve kaynama noktası, dövülebilirlik gibi özellikleri de metale kazandırır. Metaller, serbest haldeki değerlik elektronları ve artı yüklü metal iyonları arasındaki çekim kuvveti sayesinde bir arada tutulur. Metallerin ortaklaşa kullandığı değerlik elektronlarının sayısı arttıkça sertlikleri artar.
d bloku metallerinin genellikle sert olmaları daha önce incelediğimiz olayın bir sonucudur. s bloku metallerindeki metal bağlarda atomları bir arada tutan kuvvet ise en dış elektronların meydana getirdiği eksi yüklü elektron bulutu ile atomların geri kalan artı yüklü kısmı arasındaki elektrostatik çekme kuvvetidir. d bloku elementlerinde doldurulmakta olan d orbitallerinin bazılarında spin bakımından tek elektron vardır, bazılarında ise bütün elektronlar spin bakımından çifttir. d orbitallerinde ne kadar çok sayıda tek elektron varsa o kadar fazla kendi aralarında bağ yapma şansı olacağından böyle metallerin sert olması beklenir. Örnek olarak d orbitallerinde 4 tane tek elektron olan osmiyum ve 3 tane tek elektron olan iridyum sert metallerdir.
2B grubunda bulunan çinko, kadmiyum ve civanınsa d orbitalleri tamamıyla dolu olduğundan kendi aralarında güçlü bağ yapamazlar. Bu nedenle bu üç metal yumuşak olmalıdırlar. Bunlardan çinko ile kadmiyum yumuşak cıva ise sıvıdır. Civanın sıvı olması, çinko ve kadmiyumdan farklı olarak 6s orbitalinde iki değerlik elektronu olması ve cıvanın bu elektronları ortaklaşa kullanma eğilimde olmamasından ileri gelir.
Peki, cıva değerlik elektronlarını ortaklaşa kullanmaya neden isteksizdir? s orbitallerindeki elektronlar çekirdeğe çok yakındır ve bu elektronlar çekirdek etrafında ışık hızıyla kıyaslanabilir hızlarda döner. Örneğin cıvanın 1s orbitalindeki bir elektronunun hızı, ışık hızının yaklaşık %58’ine yaklaşır. Özel görelilik kuramına göre bir parçacığın hızı ışık hızına yaklaştıkça etkin kütlesi artar. Bu artış orbitalin çapının küçülmesine neden olur. Cıva gibi kalabalık çekirdekli bir atom -ki cıvanın çekirdeğinde 80 proton olduğunu düşünürsek gerçekten de kalabalık bir çekirdeğe sahiptir- bu elektronları büyük bir elektrostatik kuvvetle çeker. Bütün bu etkiler atom çapının küçülmesine neden olur. Bu nedenle cıva 6s orbitalindeki değerlik elektronlarını ortaklaşa kullanma ve diğer cıva atomlarıyla kuvvetli bağlar yapma konusunda isteksizdir. Yani cıva atomu daha kararlı bir yapı kazanır. Soy gaz atomlarında olduğu gibi kararlı atomlar arasındaki çekme kuvveti küçüktür. Atomlar ya da moleküler arası bağlar ne kadar zayıfsa, o madde o kadar kolay erir ya da kaynar. Cıvadaki bağlar o kadar zayıftır ki erime noktası oda sıcaklığının da altına düşer.
İşte böylece cıva oda sıcaklığında sıvı halde bulunabilen tek metal olur. Aslında kendinden bir sonraki periyotta bulunan kopernikyumun da sıvı olması bekleniyor ancak bu element yapay radyoaktif bir metal elementi olduğundan ve yarılanma ömrü 240 mikro saniye gibi düşük bir süre olduğundan fiziksel hali gözlemlenebilecek kadar üretilmedi henüz. Bu yüzden cıva oda sıcaklığında sıvı bulunan tek metal olma özelliğini hâlâ koruyor.
Böylece bir videomuzun daha sonuna geldik. Videolarımızdan haberdar olmak için abone olmayı ve bizlere destek olmak için videoyu beğenmeyi unutmayın.
0 Yorum