Rtęć jest jednym z dwóch pierwiastków, które w temperaturze pokojowej są w stanie ciekłym. Doświadczenie pt. „Bijące serce rtęciowe” związane jest z utlenianiem metalicznej rtęci, a następnie redukcją powstałych jonów do czystego metalu. Procesowi temu towarzyszą zmiany w napięciu powierzchniowym rtęci, obserwowane jako zmiany w kształcie kropli tego metalu.

W doświadczeniu wykorzystano rozcieńczony roztwór manganianu(VII) potasu i kwasu siarkowego(VI), stężony kwas siarkowy(VI) oraz rtęć. Krople rtęci należy pokryć zakwaszonym roztworem manganianu(VII) potasu pod wpływem którego powierzchnia rtęci ulega utlenieniu do Hg⁺:

5Hg → 5Hg⁺ + 5e^–

8H⁺ + MnO₄^– + 5e^– → + Mn²⁺ + 4H₂O

Proces ten zachodzi w środowisku kwasowym. Powstałe jony rtęci, mogą dalej ulegać reakcji utleniania do HgO, tlenku, który jest nietrwały w środowisku kwasowym:

HgO + 2H⁺ → Hg²⁺ +H₂O

Jednocześnie dochodzi do wytrącenia w postaci cienkiej warstewki nierozpuszczalnej w wodzie soli siarczanu(VI) rtęci(I):

SO₄^2- + 2Hg⁺ → Hg₂SO_4(s)

Utworzona warstwa soli obniża napięcie powierzchniowe rtęci, kropla się spłaszcza. Po przyłożeniu żelaznego gwoździa zachodzi utlenienie żelaza z jednoczesna redukcją anionów manganianowych(VII):

Fe + 2H⁺ → Fe²⁺ + H_2(g)

8H⁺ + 5Fe²⁺ + MnO₄^– → 5Fe³⁺ + Mn²⁺ + 4H₂O

Dodatkowo jony rtęci, jako mniej aktywne są wypierane z roztworu:

Fe + 2Hg⁺ → Fe²⁺ + 2Hg

Stopniowo zachodzi proces rozpuszczania powstałej wcześniej warstwy soli Hg₂SO₄:

Fe + Hg₂SO_4(s) → Fe²⁺ + 2Hg + SO₄^2-

Roztwarzanie warstwy soli powoduje zwiększenie napięcia powierzchniowego metalu. Kropla rtęci odrywa się od powierzchni żelaza. Zachodzące procesy obserwowane są jako pulsowanie powierzchni metalu. Siłą napędową oscylacji jest przeniesienie elektronów z żelaza do roztworu manganianu za pośrednictwem rtęci. Żelazo jest donorem elektronów, a rtęć działa jako przełącznik do ich transferu. W uproszczeniu proces można opisać następująco:

5Fe + 16H⁺ + 2MnO₄^– → 5Fe²⁺ + 2Mn²⁺ + 8H₂O

UWAGA! Substancje niebezpieczne:

• Kwas siarkowy(VI)
• Manganian(VII) potasu 
• Rtęć

Literatura:

Avnlr, D. (1989). Chemically Induced Pulsations of Interfaces: The Mercury Beating Heart. Journal of Chemical Education, 66(3), strony 211-212. doi:10.1021/ed066p211

Ramírez-Á, E., Ocampo-Espindola, J., Montoya, F., Yousif, F., Vazquez, F. i Rivera, M. (2014). Extensive Study of Shape and Surface Structure Formation in the Mercury Beating Heart System. The Journal of Physical Chemistry, 118(45), strony 10673-10678. doi:10.1021/jp507596b