গ্যালিয়ামের পারমাণবিক গঠন
গ্যালিয়াম (Ga) একটি মৌল যার পারমাণবিক সংখ্যা ৩১। পারমাণবিক সংখ্যা, যা ‘Z’ দ্বারা চিহ্নিত করা হয়, একটি মৌলের প্রতিটি পরমাণুর নিউক্লিয়াসে প্রোটনের সংখ্যা নির্দেশ করে। অতএব, একটি নিরপেক্ষ গ্যালিয়াম পরমাণুতে ৩১টি প্রোটন থাকে। একটি নিরপেক্ষ পরমাণুতে, ইলেকট্রনের সংখ্যা প্রোটনের সংখ্যার সমান হয়। সুতরাং, একটি নিরপেক্ষ গ্যালিয়াম পরমাণুতে ৩১টি ইলেকট্রনও থাকে।
গ্যালিয়ামের সবচেয়ে সাধারণ আইসোটোপ হলো গ্যালিয়াম-৬৯। ৬৯ সংখ্যাটি এর ভর সংখ্যাকে প্রতিনিধিত্ব করে, যা নিউক্লিয়াসে প্রোটন এবং নিউট্রনের মোট সংখ্যা।
গ্যালিয়াম-৬৯-এ নিউট্রনের সংখ্যা নির্ণয় করতে: নিউট্রনের সংখ্যা = ভর সংখ্যা - পারমাণবিক সংখ্যা নিউট্রনের সংখ্যা = ৬৯ - ৩১ = ৩৮টি নিউট্রন।
ইলেকট্রন বিন্যাস
নিউক্লিয়াসের চারপাশে বিভিন্ন শক্তি কক্ষপথ এবং উপকক্ষপথে ইলেকট্রনের বিন্যাসকে ইলেকট্রন বিন্যাস বলা হয়। ৩১টি ইলেকট্রন সহ গ্যালিয়ামের জন্য, বিন্যাসটি আউফবাউ নীতি, পাউলির বর্জন নীতি এবং হুন্ডের নিয়ম অনুসরণ করে:
- ১ম কক্ষপথ (K কক্ষপথ): 1s উপকক্ষপথে ২টি ইলেকট্রন ধারণ করে (1s²)
- ২য় কক্ষপথ (L কক্ষপথ): ৮টি ইলেকট্রন ধারণ করে – 2s-এ ২টি (2s²) এবং 2p-তে ৬টি (2p⁶)
- ৩য় কক্ষপথ (M কক্ষপথ): ১৮টি ইলেকট্রন ধারণ করে – 3s-এ ২টি (3s²), 3p-তে ৬টি (3p⁶) এবং 3d-তে ১০টি (3d¹⁰)
- ৪র্থ কক্ষপথ (N কক্ষপথ): ৩টি ইলেকট্রন ধারণ করে – 4s-এ ২টি (4s²) এবং 4p-তে ১টি (4p¹)
গ্যালিয়ামের সম্পূর্ণ ইলেকট্রন বিন্যাস হলো: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p¹
বিকল্পভাবে, নিষ্ক্রিয় গ্যাসের প্রতীক ব্যবহার করে, যা পূর্ববর্তী নিষ্ক্রিয় গ্যাস (আর্গন, [Ar]) এর বিন্যাস ব্যবহার করে উপস্থাপনকে সরল করে: [Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p¹
যোজ্যতা ইলেকট্রন
যোজ্যতা ইলেকট্রন হলো পরমাণুর সর্ববহিঃস্থ শক্তি কক্ষপথে অবস্থিত ইলেকট্রন। এই ইলেকট্রনগুলো প্রধানত রাসায়নিক বন্ধনে জড়িত থাকে এবং একটি মৌলের রাসায়নিক ধর্ম নির্ধারণ করে।
গ্যালিয়ামের জন্য, সর্ববহিঃস্থ প্রধান শক্তি স্তর হলো ৪র্থ কক্ষপথ (n=4)। এই কক্ষপথে আছে:
- 4s উপকক্ষপথে ২টি ইলেকট্রন (4s²)
- 4p উপকক্ষপথে ১টি ইলেকট্রন (4p¹)
অতএব, গ্যালিয়ামের মোট ২ + ১ = ৩টি যোজ্যতা ইলেকট্রন রয়েছে। এটি ব্যাখ্যা করে যে কেন গ্যালিয়াম সাধারণত রাসায়নিক বিক্রিয়ায় +৩ আয়ন তৈরি করে।
বৈশিষ্ট্য এবং প্রয়োগ
গ্যালিয়াম একটি নরম, রূপালী ধাতু যার গলনাঙ্ক অস্বাভাবিকভাবে কম, প্রায় ২৯.৭৬ °C। এর অর্থ এটি মানুষের হাতের উষ্ণতায়ও গলে যেতে পারে। এটি প্রকৃতিতে মুক্ত মৌল হিসাবে পাওয়া যায় না, তবে দস্তার আকরিক এবং বক্সাইটে (অ্যালুমিনিয়ামের প্রধান আকরিক) স্বল্প পরিমাণে যৌগ হিসাবে পাওয়া যায়, যা ভারতের ওড়িশা এবং অন্ধ্রপ্রদেশের মতো রাজ্যগুলিতে খনন করা হয়।
গ্যালিয়ামের অন্যতম গুরুত্বপূর্ণ প্রয়োগ হলো সেমিকন্ডাক্টর শিল্পে, বিশেষ করে গ্যালিয়াম আর্সেনাইড (GaAs) আকারে। এই যৌগটি উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট, ডিসপ্লে স্ক্রিন এবং আলোতে ব্যবহৃত লাইট-এমিটিং ডায়োড (LED) এবং সৌর কোষ তৈরিতে অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। এই উপাদানগুলি আধুনিক ইলেকট্রনিক্সের অবিচ্ছেদ্য অংশ, যার মধ্যে স্মার্টফোন এবং কম্পিউটারও রয়েছে যা ভারতীয় পরিবার এবং শিল্পগুলিতে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।