Por mercúrio é um líquido à temperatura ambiente? Se você fizer essa pergunta em uma sala de aula da escola você provavelmente será informado que a relatividade afeta os orbitais de metais pesados, contratando-os e mudando como eles se ligam. No entanto, a primeira prova de que esta explicação está correcta acaba de ser publicada.uma equipe internacional liderada por Peter Schwerdtfeger da Massey University Auckland, na Nova Zelândia, usou a mecânica quântica para fazer cálculos da capacidade de calor do metal, incluindo ou excluindo efeitos relativísticos. Eles mostraram que, se eles ignoraram a relatividade ao fazer seus cálculos, a previsão de ponto de fusão de mercúrio foi de 82°C. Mas se eles incluídos efeitos relativistas a sua resposta combinam com o valor experimental de -39°C.

Relatividade afirma que os objetos ficam mais pesadas, mais rápido eles se movem. Em átomos, a velocidade dos elétrons mais profundos está relacionada com a carga nuclear. Quanto maior for o núcleo, maior será a atracção electrostática e mais depressa os electrões terão de se mover para evitar cair nele. Então, à medida que você desce a tabela periódica esses elétrons 1s ficam cada vez mais rápidos, e portanto mais pesados, fazendo com que o raio do átomo encolha. Isso estabiliza alguns orbitais, que também têm uma natureza relativista própria, desestabilizando outros. Esta interação significa que para elementos pesados como mercúrio e Ouro, os elétrons externos são estabilizados. No caso de mercúrio, ao invés de formar ligações entre átomos de mercúrio vizinhos, os elétrons permanecem associados com seus próprios núcleos, e forças interatômicas mais fracas, como as ligações de van der Waals, mantêm os átomos juntos.na década de 1960, Pekka Pyykkö, agora na Universidade de Helsinque, Finlândia, descobriu que a cor do ouro era o resultado de efeitos relativísticos. He showed that the lower energy levels of the 6s orbital of gold means that the energy required to excite an electron from the 5d band lies in the visible rather than UV range of light. Isto significa que o ouro absorve a luz azul, enquanto reflete a luz amarela e vermelha, e é isso que dá ao metal a sua tonalidade característica. Se as energias das duas bandas foram calculadas sem incluir efeitos relativísticos, a energia necessária é muito maior. Cálculos posteriores mostraram a influência da relatividade sobre a cor e comprimentos de ligação de compostos de metais pesados, bem como sua importância na catálise. No entanto, o baixo ponto de fusão do mercúrio poderia ainda ser descrito como “provavelmente” devido a efeitos relativísticos.esta ideia existe desde o final dos anos 70, explica Pyykkö, que não estava envolvido no trabalho, mas esta é a primeira prova quantitativa.a equipe de Schwerdtfeger, em particular, vem trabalhando no problema há algumas décadas. A razão para o atraso, explica ele, foi que até recentemente os computadores não podiam completar os cálculos poderosos que a equipe realizou. “Muito tempo de computador foi necessário”, acrescenta, ” e os algoritmos usados são mais eficientes hoje em dia.”

mas além de torná-lo nos livros texto, o que este trabalho vai definitivamente fazer, Schwerdtfeger espera que, mostrando que sua abordagem funciona, ele pode ser usado para calcular os pontos de fusão de outros sistemas metálicos.mas, mais importante ainda, da próxima vez que um professor for questionado sobre um dos exemplos mais conspícuos da relatividade, saberão que há provas que corroboram a sua explicação.