Malzeme bilimi binlerce yıldır insanlığın dikkatini çeken bir konudur. İnsanlar sürekli olarak yeni malzemeler keşfetmeye ve buldukları malzemeleri günlük yaşantımızı kolaylaştıracak şekilde kullanmaya çalışmışlardır.

Periyodik tabloda bir sürü malzeme bulunur ve bu malzemeler içinde insanları en çok şaşırtan bir malzeme vardır: civa. Civa, periyodik tablonun ortasında yer alan bir metaldir. Diğer tüm metallerden farklı olarak, civa doğada sıvı halde bulunur. Şimdi soruyoruz: “Neden civa sıvıdır?” Birlikte bunu inceleyelim.

Metaller, elektronları sayesinde metalik özelliklere sahip olurlar. Metal malzemelerde elektronlar, orbitaller içinde serbestçe hareket edebilirler. Bu nedenle metaller elektriği iletir, dayanıklı yapıları vardır ve işlenebilirler. Ancak civa, 6s orbitalinde iki elektron barındırır ve bu elektronlar diğer orbitallerde serbestçe hareket edemez. Bunun sebebi, s orbitalinde sadece iki elektronluk bir alan bulunmasıdır. Dolayısıyla, metallerde bulunan serbest elektron hareketi özelliği, civa için geçerli değildir ve bu durum, civanın özgün sıvı yapısının oluşmasına sebep olur.

Civanın sıvı olmasının başka bir sebebi de s orbitalinin atom çekirdeğine daha yakın olmasıdır. Elektron, çekirdeğe yaklaştıkça çekim kuvvetinin etkisiyle daha hızlı dönmeye başlar. Niels Bohr’un atom modeline göre, bir elektronun hızı, elementin atom numarasıyla orantılıdır. Hidrojen gibi hafif elementler için elektron hızı, ışık hızıyla karşılaştırıldığında önemsizdir ve görelilik göz ardı edilebilir. Ancak civa, atom numarası 80 olduğu için s orbitalindeki elektronun hızındaki etki önem kazanır. Elektronun hızı yaklaşık olarak ışık hızının %58’ine ulaşır ve kütlesi artar. Bu durumda, görelilik etkisinden bahsedebiliriz. Görelilik kuramına göre, bir nesnenin hızı ışık hızına yaklaştıkça kütlesi artar. Hatta ışık hızına ulaştığında, kütlesi evrenin kütlesiyle eşit olur. Işık hızını aşarsa, zaman geriye doğru akar. Bu nedenle, 6s orbitalindeki elektronun hızının artması, civanın ağır bir metal olmasına katkıda bulunur.

Sonuç olarak, civa, periyodik tabloda bulunan diğer metal malzemeler arasında olağanüstü bir konuma sahiptir. Doğada sıvı olarak bulunması, civa atomının elektron yapısı ve çekirdeğiyle ilgili özelliklere dayanır. 6s orbitalindeki elektronlarının hareket özgürlüğünü kaybetmesi ve s orbitalinde yoğunlaşması, civanın sıvı halde bulunmasını sağlar. Ayrıca, elektronun hızının ve kütlesinin artması, civanın ağır bir metal olmasına neden olur. Bu özellikler, civanın benzersiz kimyasal ve fiziksel özelliklerini açıklar.