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水銀が常温で液体である主な理由は、融点が非常に低いためです。水銀の融点は約$-39^\circ\mathrm{C}$であり、これは他のどの金属元素と比べても著しく低い値です。
この非常に低い融点を引き起こす根本的な理由は、水銀原子の特異な電子構造と、それに伴う相対論的効果という量子力学的な現象にあります。
詳しく説明すると、以下のようになります。
* 水銀の電子配置と金属結合の弱さ
* 水銀原子の電子配置は、[Xe]4f^{14}5d^{10}6s^2です。
* この配置では、最外殻の6s軌道に2つの電子が入っており、5d軌道は電子で満たされています（閉殻）。
* 通常、金属は最外殻の電子を放出して「自由電子」となり、これらの自由電子が原子間を自由に動き回ることで「金属結合」が形成されます。この結合が強いほど、原子同士は固く結びつき、融点が高くなります。
* しかし、水銀の場合、電子がs軌道とd軌道に安定して収容されており、これらの電子が原子核に強く引きつけられています。
* 相対論的効果の影響
* 水銀のような非常に原子番号の大きい元素では、内殻電子が光速に近い速度で原子核の周りを運動しています。
* この高速な運動によって、相対性理論の効果が無視できなくなり、原子核に近いs軌道の電子の質量が増加します。
* 質量が増加すると、軌道が収縮し、原子核との結合がより一層強固になります。
* この「相対論的収縮」により、最外殻の6s電子は原子核に非常に強く引きつけられ、自由電子として振る舞いにくくなります。
* 結果として生じる弱体化した金属結合
* 6s電子が原子核に強く束縛されるため、他の水銀原子との間で安定した金属結合を形成することが難しくなります。
* 原子同士の結合力が非常に弱いため、わずかなエネルギー（常温での熱振動）でも結合が壊れやすくなり、固体状態を維持できません。
* この結果、融点が極端に低くなり、常温では液体として存在することになります。
簡単にまとめると、水銀は原子番号が大きいため、相対論的効果によって最外殻の電子が原子核に強く引きつけられ、金属結合に関与しにくくなります。これにより、原子間の結合が非常に弱くなり、他の金属では考えられないほど低い融点を持つため、常温で液体として存在するというわけです。