అల్యూమినియం పరిచయం
అల్యూమినియం ఒక వెండి-తెలుపు రంగులో ఉండే, తేలికైన లోహం, దీనిని రసాయన గుర్తు Alతో సూచిస్తారు. ఇది భూమి యొక్క పైపొరలో అత్యంత సమృద్ధిగా లభించే లోహ మూలకం మరియు దాని తక్కువ సాంద్రత, అధిక బలం-బరువు నిష్పత్తి, అద్భుతమైన విద్యుత్ వాహకత్వం మరియు తుప్పు నిరోధకత కారణంగా విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది. దీని పరమాణు నిర్మాణం ఈ లక్షణాలను నిర్దేశిస్తుంది.
పరమాణు సంఖ్య మరియు ద్రవ్యరాశి సంఖ్య
ఒక మూలకం యొక్క పరమాణు సంఖ్య (Z) దాని గుర్తింపును నిర్వచిస్తుంది. అల్యూమినియం కోసం, పరమాణు సంఖ్య 13. ఈ సంఖ్య అల్యూమినియం పరమాణు కేంద్రకంలో కనుగొనబడిన ప్రోటాన్ల మొత్తం సంఖ్యను సూచిస్తుంది.
ఒక పరమాణువు యొక్క ద్రవ్యరాశి సంఖ్య (A) దాని కేంద్రకంలోని ప్రోటాన్లు మరియు న్యూట్రాన్ల మొత్తం సంఖ్య. అల్యూమినియం యొక్క అనేక ఐసోటోప్లు ఉన్నప్పటికీ, అత్యంత సాధారణ మరియు స్థిరమైన ఐసోటోప్ అల్యూమినియం-27. కాబట్టి, దాని ద్రవ్యరాశి సంఖ్య సుమారుగా 27.
అల్యూమినియంలోని ఉపపరమాణు కణాలు
ఒక తటస్థ అల్యూమినియం పరమాణువులో నిర్దిష్ట సంఖ్యలో ప్రోటాన్లు, న్యూట్రాన్లు మరియు ఎలక్ట్రాన్లు ఉంటాయి.
ప్రోటాన్లు
ఒక అల్యూమినియం పరమాణువులోని ప్రోటాన్ల సంఖ్య దాని పరమాణు సంఖ్య ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది. అల్యూమినియం యొక్క పరమాణు సంఖ్య (Z) 13 కాబట్టి, ఒక అల్యూమినియం పరమాణువు దాని కేంద్రకంలో 13 ప్రోటాన్లను కలిగి ఉంటుంది. ప్రోటాన్లు ధనాత్మక విద్యుత్ ఆవేశాన్ని కలిగి ఉంటాయి.
న్యూట్రాన్లు
న్యూట్రాన్ల సంఖ్యను ద్రవ్యరాశి సంఖ్య నుండి పరమాణు సంఖ్యను తీసివేయడం ద్వారా లెక్కించవచ్చు. అత్యంత సాధారణ ఐసోటోప్, అల్యూమినియం-27 కోసం:
న్యూట్రాన్ల సంఖ్య = ద్రవ్యరాశి సంఖ్య (A) - పరమాణు సంఖ్య (Z) న్యూట్రాన్ల సంఖ్య = 27 - 13 = 14 న్యూట్రాన్లు.
న్యూట్రాన్లు కేంద్రకంలో కనిపించే విద్యుత్గా తటస్థ కణాలు.
ఎలక్ట్రాన్లు
ఒక తటస్థ పరమాణువులో, ఎలక్ట్రాన్ల సంఖ్య ప్రోటాన్ల సంఖ్యకు సమానం. అల్యూమినియం పరమాణువుకు 13 ప్రోటాన్లు ఉన్నందున, అది 13 ఎలక్ట్రాన్లను కూడా కలిగి ఉంటుంది. ఎలక్ట్రాన్లు కేంద్రకం చుట్టూ తిరుగుతాయి మరియు ప్రోటాన్ల ధనాత్మక ఆవేశాన్ని సమతుల్యం చేస్తూ రుణాత్మక విద్యుత్ ఆవేశాన్ని కలిగి ఉంటాయి.
అల్యూమినియం యొక్క ఎలక్ట్రాన్ విన్యాసం
ఎలక్ట్రాన్ విన్యాసం అనేది ఒక పరమాణువు యొక్క శక్తి స్థాయిలలో లేదా కేంద్రకం చుట్టూ ఉన్న షెల్లలో ఎలక్ట్రాన్ల అమరికను వివరిస్తుంది.
షెల్ మోడల్
బోర్ మోడల్ లేదా షెల్ మోడల్లో, ఎలక్ట్రాన్లు K, L, M, N వంటి నిర్దిష్ట శక్తి స్థాయిలను ఆక్రమిస్తాయి.
- మొదటి షెల్ (K షెల్) గరిష్టంగా 2 ఎలక్ట్రాన్లను కలిగి ఉంటుంది.
- రెండవ షెల్ (L షెల్) గరిష్టంగా 8 ఎలక్ట్రాన్లను కలిగి ఉంటుంది.
- మూడవ షెల్ (M షెల్) గరిష్టంగా 18 ఎలక్ట్రాన్లను కలిగి ఉంటుంది.
అల్యూమినియం (13 ఎలక్ట్రాన్లు) కోసం:
- K షెల్: 2 ఎలక్ట్రాన్లు
- L షెల్: 8 ఎలక్ట్రాన్లు
- M షెల్: 3 ఎలక్ట్రాన్లు
షెల్లలో ఎలక్ట్రాన్ పంపిణీ 2, 8, 3.
ఆర్బిటాల్ సంకేతం
మరింత వివరణాత్మక ఆర్బిటాల్ సంకేతం ప్రతి ప్రధాన శక్తి స్థాయిలో ఉప-షెల్లలో (s, p, d, f) ఎలక్ట్రాన్ల అమరికను వివరిస్తుంది.
- 1వ శక్తి స్థాయి (n=1): 1s ఉప-షెల్ను మాత్రమే కలిగి ఉంటుంది.
- 2వ శక్తి స్థాయి (n=2): 2s మరియు 2p ఉప-షెల్లను కలిగి ఉంటుంది.
- 3వ శక్తి స్థాయి (n=3): 3s, 3p మరియు 3d ఉప-షెల్లను కలిగి ఉంటుంది.
ఆఫ్బౌ సూత్రం మరియు హుండ్ నియమాన్ని అనుసరించి, అల్యూమినియం యొక్క 13 ఎలక్ట్రాన్లు ఈ క్రింది విధంగా అమర్చబడతాయి:
- 1s² (1s ఆర్బిటాల్లో 2 ఎలక్ట్రాన్లు)
- 2s² (2s ఆర్బిటాల్లో 2 ఎలక్ట్రాన్లు)
- 2p⁶ (2p ఆర్బిటాల్స్లో 6 ఎలక్ట్రాన్లు)
- 3s² (3s ఆర్బిటాల్లో 2 ఎలక్ట్రాన్లు)
- 3p¹ (3p ఆర్బిటాల్లో 1 ఎలక్ట్రాన్)
కాబట్టి, అల్యూమినియం కోసం ఆర్బిటాల్ సంకేతంలో పూర్తి ఎలక్ట్రాన్ విన్యాసం 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p¹.
వేలెన్స్ ఎలక్ట్రాన్లు
వేలెన్స్ ఎలక్ట్రాన్లు ఒక పరమాణువు యొక్క వెలుపలి ఆక్రమిత ఎలక్ట్రాన్ షెల్లో ఉన్న ఎలక్ట్రాన్లు. ఈ ఎలక్ట్రాన్లు ప్రధానంగా రసాయన బంధంలో పాల్గొంటాయి.
అల్యూమినియం కోసం, వెలుపలి ఆక్రమిత షెల్ మూడవ శక్తి స్థాయి (n=3). ఈ షెల్లో, 3s ఉప-షెల్లో 2 ఎలక్ట్రాన్లు మరియు 3p ఉప-షెల్లో 1 ఎలక్ట్రాన్ ఉన్నాయి.
మొత్తం వేలెన్స్ ఎలక్ట్రాన్లు = 2 (3s నుండి) + 1 (3p నుండి) = 3 వేలెన్స్ ఎలక్ట్రాన్లు.
ఈ 3 వేలెన్స్ ఎలక్ట్రాన్లు అల్యూమినియానికి దాని లక్షణ రసాయన క్రియాశీలతను ఇస్తాయి, ఎందుకంటే ఇది ఈ ఎలక్ట్రాన్లను కోల్పోయి +3 ఆవేశంతో స్థిరమైన కాటయాన్ను (Al³⁺) ఏర్పరుస్తుంది.
భారతదేశంలో లభ్యత మరియు ఉపయోగాలు
అల్యూమినియంను వెలికితీసే ప్రాథమిక ఖనిజం అయిన బాక్సైట్ ఉత్పత్తిలో భారతదేశం ప్రపంచంలోని ప్రముఖ దేశాలలో ఒకటి. ఒడిశా, ఆంధ్రప్రదేశ్, గుజరాత్, జార్ఖండ్ మరియు ఛత్తీస్గఢ్ వంటి రాష్ట్రాలలో గణనీయమైన బాక్సైట్ నిల్వలు కనుగొనబడ్డాయి. ఈ సమృద్ధిగా ఉన్న వనరు దేశంలో అభివృద్ధి చెందుతున్న అల్యూమినియం పరిశ్రమకు మద్దతు ఇస్తుంది. అల్యూమినియం లోహం భారతదేశం అంతటా వంట పాత్రల తయారీ, విద్యుత్ ప్రసార లైన్లు మరియు కేబుల్స్, విండో ఫ్రేమ్లు మరియు రూఫింగ్ వంటి నిర్మాణ వస్తువులు, మరియు దాని తేలికపాటి స్వభావం కారణంగా ఆటోమోటివ్ మరియు ఏరోస్పేస్ పరిశ్రమలలోని భాగాలతో సహా అనేక రకాల అనువర్తనాల కోసం విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది.