गॅलियम (Ga): अणुसंरचना आणि गुणधर्म

गॅलियम (Ga): अणुसंरचना आणि रासायनिक गुणधर्म

गॅलियम (Ga) हे 31 अणुक्रमांक असलेले एक रासायनिक मूलद्रव्य आहे. ते आवर्त सारणीतील गट 13 (बोरॉन कुटुंब) आणि आवर्त 4 मध्ये येते.

अणु संरचनेचे तपशील

• अणु चिन्ह: Ga
• अणुक्रमांक (Z): 31
  • केंद्राकात 31 प्रोटॉन दर्शवतो.
  • उदासीन अणूंमध्ये 31 इलेक्ट्रॉन असतात.
• अणु वस्तुमान: 69.723 u (किंवा g/mol)
• न्यूट्रॉन: सर्वात सामान्य समस्थानिक, गॅलियम-69 ($^\{69\}\text\{Ga\}$), मध्ये 38 न्यूट्रॉन (69 - 31) असतात. गॅलियम-71 ($^\{71\}\text\{Ga\}$) मध्ये 40 न्यूट्रॉन असतात. अणु वस्तुमान या समस्थानिकांची सरासरी असते.
• अणु आकार/त्रिज्या:
  • सहसंयोजक त्रिज्या: 122 pm
  • व्हॅन डर वाल्स त्रिज्या: 187 pm
  • आयनिक त्रिज्या (Ga³⁺): 62 pm

इलेक्ट्रॉन संरूपण आणि कवच आकृती

• इलेक्ट्रॉन संरूपण: [Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p¹
  • पूर्णपणे भरलेले 3d ऑर्बिटल्स (3d¹⁰) असल्यामुळे ॲल्युमिनियमच्या तुलनेत त्याचे गुणधर्म लक्षणीयरीत्या प्रभावित होतात.
• कवच आकृती प्रतिनिधित्व:
  • K-कवच (n=1): 2 इलेक्ट्रॉन (1s²)
  • L-कवच (n=2): 8 इलेक्ट्रॉन (2s² 2p⁶)
  • M-कवच (n=3): 18 इलेक्ट्रॉन (3s² 3p⁶ 3d¹⁰)
  • N-कवच (n=4): 3 इलेक्ट्रॉन (4s² 4p¹) - हे संयुजा इलेक्ट्रॉन आहेत.

आवर्ती प्रवृत्ती

d-ब्लॉक संकोचन (3d इलेक्ट्रॉन्समुळे होणारे कमकुवत परिरक्षण) आणि वाढलेला प्रभावी केंद्रकीय प्रभार (Zeff) यामुळे गॅलियम अपेक्षेनुसार आवर्ती प्रवृत्तींपासून काही विचलन दर्शवतो.

• आयनन एन्थाल्पी (IE):
  • पहिली आयनन एन्थाल्पी (IE₁): 578.8 kJ/mol
  • दुसरी आयनन एन्थाल्पी (IE₂): 1979.3 kJ/mol
  • तिसरी आयनन एन्थाल्पी (IE₃): 2963 kJ/mol
  • प्रवृत्ती: गॅलियमची पहिली आयनन एन्थाल्पी ॲल्युमिनियमपेक्षा (577.5 kJ/mol) किंचित जास्त आहे. हे अनपेक्षित आहे, कारण IE साधारणपणे गटात खाली जाताना कमी होते. ही अनियमितता गॅलियममधील 3d¹⁰ इलेक्ट्रॉन्सच्या उपस्थितीमुळे आहे, जे कमकुवत परिरक्षण प्रदान करतात, ज्यामुळे प्रभावी केंद्रकीय प्रभार अधिक मजबूत होतो आणि त्यामुळे संयुजा इलेक्ट्रॉन्सवर घट्ट पकड निर्माण होते.
• विद्युत ऋणता (पॉलिंग स्केल): 1.81
  • प्रवृत्ती: गॅलियमची विद्युत ऋणता ॲल्युमिनियमपेक्षा (1.61) जास्त आहे. आयनन एन्थाल्पीप्रमाणेच, 3d इलेक्ट्रॉन्सच्या कमकुवत परिरक्षणामुळे वाढलेल्या प्रभावी केंद्रकीय प्रभाराचा परिणाम म्हणून इलेक्ट्रॉन्ससाठी अधिक आकर्षण निर्माण होते.
• इलेक्ट्रॉन ग्रहण एन्थाल्पी (EGE): -29 kJ/mol
  • प्रवृत्ती: यात लहान ऋण इलेक्ट्रॉन ग्रहण एन्थाल्पी आहे, जी इलेक्ट्रॉन स्वीकारण्याची थोडी प्रवृत्ती दर्शवते, परंतु ते साधारणपणे धन आयन तयार करते.
• अणु त्रिज्या: 122 pm (सहसंयोजक त्रिज्या)
  • प्रवृत्ती: गॅलियमची अणु त्रिज्या (122 pm) ॲल्युमिनियमपेक्षा (143 pm) लहान आहे. हे d-ब्लॉक संकोचनाचा थेट परिणाम आहे, जिथे 3d इलेक्ट्रॉन्सच्या कमकुवत परिरक्षणामुळे बाहेरील कवच इलेक्ट्रॉन केंद्राकाजवळ ओढले जातात.

प्रमुख भौतिक गुणधर्म

• घनता:
  • स्थायू (20°C ला): 5.91 g/cm³
  • द्रव (29.76°C ला): 6.095 g/cm³ (असामान्य गुणधर्म: द्रव गॅलियम स्थायू गॅलियमपेक्षा जास्त घन असते, पाण्यासारखेच)
• खोलीच्या तापमानावर (25°C) अवस्था: स्थायू
• रंग: चांदीसारखा पांढरा (स्थायू); चांदीसारखा (द्रव)
• द्रवणांक: 29.76 °C (धातूसाठी लक्षणीयरीत्या कमी, हाताच्या तळव्यावर वितळू शकते.)
• उत्कलनांक: 2204 °C (खूप विस्तृत द्रव अवस्था दर्शवते, ज्यामुळे ते उच्च-तापमान थर्मामीटरमध्ये उपयुक्त ठरते.)
• स्फटिक संरचना: ऑर्थोरोम्बिक
• विद्युत वाहकता: विजेचा उत्तम वाहक.