गैलियम (Ga): परमाणु संरचना और गुणधर्म

गैलियम (Ga): परमाणु संरचना और रासायनिक गुणधर्म

गैलियम (Ga) परमाणु क्रमांक 31 वाला एक रासायनिक तत्व है। यह आवर्त सारणी के समूह 13 (बोरॉन परिवार) और आवर्त 4 से संबंधित है।

परमाणु मॉडल विवरण

• परमाणु प्रतीक: Ga
• परमाणु क्रमांक (Z): 31
  • नाभिक में 31 प्रोटॉन दर्शाता है।
  • एक उदासीन परमाणु में 31 इलेक्ट्रॉन होते हैं।
• परमाणु द्रव्यमान: 69.723 u (या g/mol)
• न्यूट्रॉन: सबसे सामान्य समस्थानिक, गैलियम-69 ($^\{69\}\text\{Ga\}$), में 38 न्यूट्रॉन (69 - 31) होते हैं। गैलियम-71 ($^\{71\}\text\{Ga\}$) में 40 न्यूट्रॉन होते हैं। परमाणु द्रव्यमान इन समस्थानिकों का औसत होता है।
• परमाणु आकार/त्रिज्या:
  • सहसंयोजक त्रिज्या: 122 pm
  • वैन डर वाल्स त्रिज्या: 187 pm
  • आयनिक त्रिज्या (Ga³⁺): 62 pm

इलेक्ट्रॉनिक विन्यास और कोश आरेख

• इलेक्ट्रॉनिक विन्यास: [Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p¹
  • पूर्ण रूप से भरे हुए 3d कक्षकों (3d¹⁰) की उपस्थिति एल्युमीनियम की तुलना में इसके गुणों को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करती है।
• कोश आरेख निरूपण:
  • K-कोश (n=1): 2 इलेक्ट्रॉन (1s²)
  • L-कोश (n=2): 8 इलेक्ट्रॉन (2s² 2p⁶)
  • M-कोश (n=3): 18 इलेक्ट्रॉन (3s² 3p⁶ 3d¹⁰)
  • N-कोश (n=4): 3 इलेक्ट्रॉन (4s² 4p¹) - ये संयोजी इलेक्ट्रॉन हैं।

आवर्ती प्रवृत्तियाँ

गैलियम d-ब्लॉक संकुचन (3d इलेक्ट्रॉनों द्वारा खराब परिरक्षण) और बढ़े हुए प्रभावी नाभिकीय आवेश (Zeff) के कारण अपेक्षित आवर्ती प्रवृत्तियों से कुछ विचलन दर्शाता है।

• आयनीकरण एन्थैल्पी (IE):
  • प्रथम आयनीकरण एन्थैल्पी (IE₁): 578.8 kJ/mol
  • द्वितीय आयनीकरण एन्थैल्पी (IE₂): 1979.3 kJ/mol
  • तृतीय आयनीकरण एन्थैल्पी (IE₃): 2963 kJ/mol
  • प्रवृत्ति: गैलियम की प्रथम आयनीकरण एन्थैल्पी एल्युमीनियम (577.5 kJ/mol) की तुलना में थोड़ी अधिक होती है। यह अप्रत्याशित है, क्योंकि IE आमतौर पर एक समूह में नीचे जाने पर घटती है। इस असंगति का श्रेय गैलियम में 3d¹⁰ इलेक्ट्रॉनों की उपस्थिति को दिया जाता है, जो खराब परिरक्षण प्रदान करते हैं, जिससे एक मजबूत प्रभावी नाभिकीय आवेश और इस प्रकार संयोजी इलेक्ट्रॉनों पर अधिक मजबूत पकड़ होती है।
• विद्युतऋणात्मकता (पॉलिंग पैमाना): 1.81
  • प्रवृत्ति: गैलियम की विद्युतऋणात्मकता एल्युमीनियम (1.61) की तुलना में अधिक होती है। आयनीकरण एन्थैल्पी के समान, 3d इलेक्ट्रॉनों के खराब परिरक्षण के कारण बढ़ा हुआ प्रभावी नाभिकीय आवेश इलेक्ट्रॉनों के लिए अधिक आकर्षण पैदा करता है।
• इलेक्ट्रॉन लब्धि एन्थैल्पी (EGE): -29 kJ/mol
  • प्रवृत्ति: इसमें एक छोटी ऋणात्मक इलेक्ट्रॉन लब्धि एन्थैल्पी होती है, जो इलेक्ट्रॉन स्वीकार करने की हल्की प्रवृत्ति दर्शाती है, लेकिन यह आमतौर पर धनात्मक आयन बनाता है।
• परमाणु त्रिज्या: 122 pm (सहसंयोजक त्रिज्या)
  • प्रवृत्ति: गैलियम की परमाणु त्रिज्या (122 pm) एल्युमीनियम (143 pm) की तुलना में छोटी होती है। यह d-ब्लॉक संकुचन का सीधा परिणाम है, जहाँ 3d इलेक्ट्रॉनों का खराब परिरक्षण बाहरी कोश के इलेक्ट्रॉनों को नाभिक के करीब खींचता है।

प्रमुख भौतिक गुणधर्म

• घनत्व:
  • ठोस (20°C पर): 5.91 g/cm³
  • तरल (29.76°C पर): 6.095 g/cm³ (असामान्य गुण: तरल गैलियम ठोस गैलियम की तुलना में सघन होता है, जो पानी के समान है)
• कमरे के तापमान पर अवस्था (25°C): ठोस
• रंग: चांदी-सफेद (ठोस); चांदी जैसा (तरल)
• गलनांक: 29.76 °C (एक धातु के लिए उल्लेखनीय रूप से कम, यह हथेली में पिघल सकता है।)
• क्वथनांक: 2204 °C (यह एक बहुत विस्तृत तरल सीमा प्रदर्शित करता है, जो इसे उच्च तापमान थर्मामेट्री में उपयोगी बनाता है।)
• क्रिस्टल संरचना: ऑर्थोरॉम्बिक
• विद्युत चालकता: विद्युत का अच्छा चालक।