物体的运动速度突破某个速度范围的时候，他们的质量会改变，而且跟他们的速度有关。汞原子中最外层电子速度很快，然后电子的质量发生了变化，变重了，于是电子会向原子核靠拢。如果是固态金属的话，不同原子的电子会跑到隔壁原子家串门，但是在汞原子家里，电子因为跑的太快了，质量变得很重，你要是带着很重的行李，是不是也觉得到别人家串门不方便，于是关系不够亲密，大家都知道团结就是力量，不团结的后果就是松散的一片。于是，汞在常温下就是液态

　　原子中，电子在核的一旁飞快地运动。在核电荷数很大的原子即重原子中，强大的核电荷役使内层电子运动速度快到堪与光速相比，相对论效应影响随即而生。不过，由于原子、分子的化学性质主要由价电子决定，以致直到1970 年之前人们还普遍认为相对论纯属于物理界的事，同化学没什么关系。
　　70 年代末，出现了超级计算机，含相对论效应的量子化学计算方法顿作劲疾发展。从此相对论同化学之间的直接联系得以洞识，人们的看法也为之一改。本文所介绍的一些研究结果旨在表明：相对论效应对重原子以及含重原子的分子、原子簇的化学、光谱性质具有实质影响。
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。
　　表现出相对论效应影响的另一例子是汞的状态。作为金属的汞在常温下却离奇地以液态存在。
　　上述的相对论收缩效应理论能为这一不寻常的现象提供解释。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。可以看到汞的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，由锌到镉能量间隔变小原在预料之中。然而由镉到汞该能量间隔一反而陡然增加。
　　这里可以再次看到正是相对论收缩效应致使全满的6s2 壳层安然稳定，于是汞的6s26p 能量间隔骤增。只要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键。基态Hg2 仅靠范德华力相互维系，所以金属汞在常温下呈液态。

编辑于 2011-12-20 收起评论 感谢 分享 收藏 • 没有帮助 • 举报

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看不懂的不敢轻易点赞同，还是给个感谢好了，呼呼

2011-12-20 回复 赞 0 赞 举报

钢盅郭子（作者）

关键就一句话
「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。」

2011-12-20 回复 赞 0 赞 举报

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囧，文科生撸过。。。好吧，这一句话看懂了，但还是不懂这跟液态有啥关系……（拿块板砖敲死我吧！）

2011-12-20 回复 赞 0 赞 举报

钢盅郭子（作者）

嗯，把原子看作是人，电子就像是手，文艺的说法大概就是——
气态 = 靠近
液态 = 牵手
固态 = 抱团

2011-12-20 回复 赞 0 赞 举报

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所以水银怎么就只牵手不抱团了呢。。。

2011-12-20 回复 赞 0 赞 举报

钢盅郭子（作者）

因为水银的「胳膊」（电子轨道）夹太紧了，臂展不够长

2011-12-20 回复 赞 0 赞 举报

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唔。。。唔。。。好吧，我还是不追问好了。。。

2011-12-20 回复 赞 0 赞 举报

杜帆

参见结构化学基础，周公度，第四版，第52页 :)

2011-12-20 回复 赞 0 赞 举报

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@路小茶。仔细看了，答案靠谱。爱因斯坦的质能方程的意思是说，当物体的运动速度突破某个速度范围的时候，他们的质量会改变，而且跟他们的速度有关。汞原子中最外层电子速度很快，然后电子的质量发生了变化，变重了，于是电子会向原子核靠拢。如果是固态金属的话，不同原子的电子会跑到隔壁原子家串门，但是在汞原子家里，电子因为跑的太快了，质量变得很重，你要是带着很重的行李，是不是也觉得到别人家串门不方便，于是关系不够亲密，大家都知道团结就是力量，不团结的后果就是松散的一片。于是，汞在常温下就是液态咯。

2011-12-20 回复 赞 4 赞 举报

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@骆驰 懂了！

2011-12-20 回复 赞 0 赞 举报

杜帆

楼上的楼上解释很形象~

2011-12-21 回复 赞 0 赞 举报

钢盅郭子（作者）

@骆驰
原来可以用行李重解释胳膊提不起来 :P

2011-12-21 回复 赞 0 赞 举报

JoeMartini

引文引这么多，“废话”占了一半⋯⋯

2011-12-21 回复 赞 0 赞 举报

姚杰

这个答案似乎有漏洞。首先，那个214eV 和 315eV应该漏掉了小数点。我手边没有具体数据，但是2.14eV 和3.15eV才是合理的。绝大部分原子的最外层gap应该都是个位数。2-300eV已经是X ray了。当然这个跟问题其实关系不大。最关键的是最后一段把稳定性归结于相对论性效应，这个可能不够全面。事实上，所有重原子的内层电子都有相对论效应，为什么独独汞是液态的呢？

wiki上面也有一个解释：汞的异乎寻常之处在于它的所有电子壳层和6s亚层都填满了，特别是4f层大量电子对原子核的屏蔽效应很弱，使得6s更加稳定。这个跟Lanthanide contraction相同原理。定量的说，相对论效应造成的影响只有这个弱屏蔽效应的10%左右。

感兴趣的可以参看：http://en.wikipedia.org/wiki/Mercury_%28element%29

2011-12-22 回复 赞 5 赞 举报

Ruki 回复 姚杰

赞同，energy gap数值肯定不合理

2013-01-13 回复 赞 0 赞 举报

龙宇森

同意，214eV 和 315eV应该漏掉了小数点。卞江当时就是这么和我说的，但是卞江略不靠谱的感觉。。

2013-07-21 回复 赞 0 赞 举报

孙文全

没记错的话$6s^2惰性电子对效应