Raksa merupakan satu-satu logam yang berbentuk cairan
pada temperatur kamar. Hal ini tentu sangat berbeda dengan logam lainnya.
Berdasarkan hukum kereriodikan, pada temperatur ruang seharusnya raksa merupakan
padatan karena unsur diatasnya dalam satu golongan yaitu zink (Zn) dan kadmium
(Cd), merupakan padatan. Demikian pula unsur-unsur di sebelahnya dalam periode
yang sama, yaitu emas dan talium (Ti) juga merupakan padatan.
Logam zink dan kadmium memiliki titik lebut 419,6 dan
320,9 °C. Berdasarkan triade Dobereiner, raksa seharusnya memiliki titik lebur
sekitar 222 °C. Dalam kenyataan titik lebur raksa hanya sebesar -38,86 °C.
Alasan mengapa raksa merupakan zat cair pada
temperatur kamar belum sepenuhnya dipahami. Salah satu alasan yang mungkin
dapat digunakan adalah berdasarkan teori relativitas dari Einstein.
Berdasarkan teori tersebut, massa suatu partikel
adalah bertambah besar dengan semakin bertambahnya kecepatan gerak pertikel
tersebut. massa partikel dalam keadaan bergerak disebut massa relatif (relative mass, mrel),
sedangkan massa dalam keadaan diam disebut dengan massa diam (rest mass, mrest).
Hubungan antara massa relatif dengan massa diam
dinyatakan dengan persamaan berikut.
dengan v
merupakan kecepatan partikel dan c merupakan
kecepatan cahaya.
Baik atom Hg maupun atom H memiliki orbital 1s yang
terisi elektron. menurut Bohr kecepatan relatif (vrel) elektron pada orbital 1s atom hidrogen adalah 137
kali kecepatan cahaya apabila elektron tersebut mengorbit dengan jari-jari
orbit 53 pm.
Untuk atom dengan muatan inti yang lebih besar maka
kecepatan relatif elektron pada orbital 1s harus semakin besar agar elektron
tersebut tetap berada pada orbit stasioner. Kecepatan relatif elektron pada
orbital 1s dinyatakan dengan persamaan berikut.
Dengan Z adalah nomor atom unsur. raksa Z = 80
menghasilkan massa relatif sebesar 1,23 kali massa diamnya, mrel = 1,23 x mres.
Bertambahnya muatan inti menyebabkan jari-jari orbit
dari elektron pada orbital 1s atom raksa menyusut menjadi 0,77 kali jari-jari
orbit elektron pada orbital 1s atom hidrogen.
Karena semua orbital dalam satu atom sifatnya harus
ortogonal satu dengan terhadap yang lain, maka penyusutan jari-jari orbit
elektron pada orbital 1s atom Hg akan diikuti dengan menyusutnya jari-jari
orbit elektron-elektron pada orbital-orbital lainnya.
Pada keadaan dasar raksa memiliki konfigurasi elektron
sebagai berikut.
Hg = [Xe] 4f4 5d10 6s2
Akibat adanya efek relativitas, maka dua elektron pada
orbital 6s atom raksa tertarik kuat oleh inti atomnya dan tidak memberikan kontribusi
yang besar terhadap pembentukan ikatan logam antara atom-atom raksa. Dengan
kata lain dua elektron pada orbital 6s atom-atom Hg dapat dianggap sulit untuk
membentuk awan atau lautan elektron.
Karena awan elektron sulit terbentuk, maka daya hantar
listrik logam raksa kecil. Hal ini didukung oleh daya hantar listrik logam
raksa yang harganya relatif kecil dibandingkan daya hantar listrik-logam
tetangganya.
Daya hantar listrik dari logam-logam Zn, Cd, Hg, Au,
dan Ti pada 298 K dapat dilihat pada Tabel di bawah ini.
|
Logam |
Daya
hantar listrik (Ω‾1 cm‾1) |
|
Zn Cd Hg Au Ti |
1,6 x 10‾5 1,62
x 10‾5 0,11
x 10‾5 4,67
x 10‾4 0,61
x 10‾5 |
Sulitnya elektron-elektron pada orbital 6s atom-atom
Hg membentuk awan elektron menimbulkan anggapan bahwa logam raksa tersusun dari
atom-atom raksa, bukan terdiri dari ion-ion Hg2+ yang disekitanya
terdapat awan atau lautan elektron.
Anggapan bahwa logam raksa terdiri atas atom-atom Hg, bukannya spesies-spesies yang lain seperti molekul-molekul Hg2, dapat diterangkan berdasarkan teori orbital molekul. Bila ada dua atom Hg berinteraksi maka akan diperoleh orbital molekul Hg2. Diagram orbital molekul Hg2 seperti ditunjukan pada Gambar di bawah ini.
Berdasarkan gambar di atas maka Hg2
memiliki orbital nol. Artinya Hg2 tidak terbentuk. Hal ini
menunjukan bahwa logam raksa dapat dianggap terdiri dari atom-atom Hg, bukannya
molekul-molekul Hg2.
Atom-atom Hg dalam logam raksa dapat dianggap bersifat nonpolar. Atom-atom tersebut dapat dianggap berinteraksi satu dengan yang lainnya melalui gaya london. Gaya london tersebut adalah lemah sehingga atom raksa memiliki titik lebur yang rendah pada temperatur ruang, sehingga Hg berupa cairan pada temperatur ruangan.
Disarankan untuk membaca artikel “Relativistic quantumchemistry” di Wikipedia.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar