پایین بودن غیر عادی دمای ذوب گالیم
سلام
یک مطلب چالش برانگیز برای شما دانش آموزان خوب
چرا دمای ذوب گالیم نسبت به آلومینیوم به طور غیرعادی پایین است؟
دلیل پایین بودن دمای ذوب گالیم کوچک تر بودن آن نسبت به آلومینیم است، زیرا می دانید با بزرگ شدن اتم، قدرت نیروهای واندروالسی افزایش می یابد و با افزایش نیروهای بین مولکولی، مولکول ها با استحکام بیش تری به هم متصل می شوند و درنتیجه نقطه ذوب و جوش بالا می رود و بالعکس با کوچک شدن و کاهش شعاع اتمی، نقطه ذوب و جوش کاهش می یابد.
شعاع اتمی گالیم از شعاع اتمی آلومینیم كم تر است. چنان چه به موقعیت این دو عنصر در جدول تناوبی نگاهی بیاندازید، مشاهده میفرمائید كه قبل از آلومینیم ، عناصر واسطه قرار ندارند و در واقع آرایش الكترونی آلومینیم عبارت است از: 13Al: 1S2,2S2,2P6,3S2,3P1
اما قبل از اتم گالیم دورهی اول فلزات واسطه قرار گرفتهاند، به عبارت دیگر آرایش الكترونی گالیم عبارت است از:
31Ga:1S2,2S2,2P6,3S2,3P6,3d10,4S2,4P1
در نگاه اول انتظار میرود كه چون اتم گالیم دارای یك لایه الكترونی بیش تر از آلومینیم است، شعاع آن نیز بیش تر باشد، اما به دلیل اینكه اتم گالیم دارای اوربیتال های d است، و اوربیتال های d نیز اثر پوششی كمی روی الكترون های خارجی تر از خود دارند، پروتون های موجود در هسته، الكترون های لایه ظرفیت را با قدرت و نفوذ بیش تری به سمت خود میكشند. اتم آلومینیم دارای 13 پروتون در هسته و 13 الكترون است. این اتم تنها دارای اوربیتال های S و P میباشد. اوربیتال S كه كروی بوده و از هیچ طرف نمیتوان به آن نفوذ پیدا كرد و وجود آن سبب میشود كه پروتون های هسته با قدرت زیادی نتوانند الكترون های لایه ظرفیت را به سمت خود بكشانند. اوربیتال P نیز دمبلی شكل بوده و وجود سه اوربیتال P در سه جهت نیز سبب پوشش نسبتاً زیادی میشود و دوباره سبب میشود كه قدرت نفوذ پروتون ها روی الكترون ها كاهش یابد. اما اتم گالیم دارای 31 پروتون در هسته میباشد. الكترون ها نیز در اوربیتال هایی واقع شدهاند كه یك سری از آن ها اوربیتال d است. شكل اوربیتال d طوری است كه دارای حفرههای زیادی میباشد و درنتیجه قدرت كششی 31 پروتون روی الكترون های لایه ظرفیت زیاد بوده و میتوانند آن ها را با شدت بیش تری به سمت خود بكشند، درنتیجه فاصله بین لایههای الكترونی و اوربیتال ها كاسته شده و درنتیجه شعاع اتمی آن كاهش مییابد.
موفق باشید