پرسش

با سلام و عرض خسته نباشید
1) در گروه سوم جدول تناوبی چرا دمای ذوب از بالا به پایین افزایش پیدا می كند ولی دمای جوش كاهش پیدا میكند؟
2)چرا الومینیوم یون +1 تولید نمی كند؟
3) چرا الومینیم كاهنده ترین عنصر گروه سوم است؟
4) چرا انرزی نخستین یونش تالیم افزایش می یابد در حالی كه باید از بالا به پایین در یك گروه كاهش یابد؟

پاسخ

1 -دمای ذوب عناصر گروه سوم از بالا به پائین زیاد نمی‌شود بلكه از بالا به پائین كاهش می‌یابد درواقع نقطه‌ی ذوب به ترتیب برای بور : 2300 برای آلومینیم 659 ، برای گالیم ناگهان كاهش یافته 30 ، و دوباره در ایندیم و تالیم افزایش می‌یابد . طوریكه نقطه‌ی ذوب ایندیم 155 و برای تالیم 304 بدست آمده است . همچنین دمای جوش از بالا به پائین كاهش می‌یابد و تنها در ایندیم یك افزایش اندك مشاهده می‌شود. همانطور كه می‌دانید نقطه‌ی ذوب به نیروها و پیوندهای بین مولكولی و ساختار شبكه‌ای اتمها بستگی دارد. در مورد پائین بودن استثتایی نقطه‌ی ذوب گالیم هیچ نوع توضیح ساده‌ای در دست نیست و همانطور كه مشاهده می‌كنید نقطه‌ی جوش گالیم غیر عادی نیست . در مورد كاهش و افزایش غیر منظم دمای ذوب یا جوش، خوب احتمالا این عناصر دارای شبكه‌های متفاوت اتمی هستند و گاهی این خواص فیزیكی تحت‌الشعاع خواص مهم دیگر از جمله آرایش الكترونی لایه‌ی ظرفیت قرار می‌گیرد و غلیرغم نامنظم بودن در یك گروه قرار داده می‌شوند.
2 - از آنجایی كه آرایش الكترونی لایه‌ی خارجی این عناصر به صورت nS2 nP1 است ، تركیبات یك والانسی این عناصر در اصل امكان‌پذیر است اما وجود یونهای 1+ در عناصر بزرگتر این گروه مشاهده می‌شود بطوریكه تالیم دارای تركیبات تك‌والانسی بسیار پایدار است . ایندیم و گالیم نیز دارای چنین تركیباتی هستند ولی اهمیت و پایداری تركیباتی كه در آنها فلز دارای عدد اكسایش 3+ است بیشتر است. برای آلومینیم نیز در حالت عادی تركیبی كه در آن Al دارای عدد اكسایش 1+ باشد مشاهده نشده است و Al تنها در دماهای بالاو در فاز گازی تشكیل چنین تركیباتی را می‌دهد.دلیل اصلی برای وجود حالت اكسایش یك در این عناصر كاهش قدرت پیوند در تركیبات M X3 است. وقتی قدرت پیوند كم شد، نیروی محرك فزاینده‌ای برای انجام واكنش زیر به وجود می‌آید:
M X3 === MX + X2
(علامت === به معنای واكنش دوطرفه‌ی تعادلی است. ) در مورد تالیم قدرت پیوند به نسبت پایین بوده و می‌تواند تركیبات تك والانسی تولید كند. اما آلومینیم معمولا قدرت پیوند بالایی دارد و در دمای معمولی چنین واكنشی برایش رخ نمی‌دهد.
3 – آلومینیم و عناصر زیر آن به طور قابل ملاحظه‌ای بزرگتر از بور هستند. بور به دلیل كوچكی زیاد تمایل زیاد برای گرفتن الكترون ندارد . اما قابلیت پذیرندگی زوج الكترون در آلومینیم بیشتر از همه است چون در عناصر زیر آن خصلت فلزی باز هم افزایش داشته تمایل به گرفتن زوج الكترون كمتر می‌شود. در ضمن با بزرگتر شدن اتم الكترونگاتیوی یا الكترون‌خواهی كاهش می‌یابد.
4 – اندازه‌های اتمی گالیم و ایندیم و تالیم مانند عناصر گروههای دیگر به طور منظم و قابل پیش‌بینی افزایش نمی‌یابد و تحت تاثیر ساختمان داخلی الكترونی عناصری كه در طبقه‌بندی تناوبی بلافاصله پیش از آنها قرار گرفته‌اند، می‌باشند. این مسئله در مورد تالیم كه بعد از لانتانیدها قرار گرفته بیشتر مشاهده می‌شود. از اینرو شعاع اتمی به سرعت و به طور منظم با افزایش عدد اتمی ، افزایش نمی‌یابد. اندازه‌های نسبتا كوچك این عناصر ( در مقایسه با مقادیر قابل پیش‌بینی ) توجیه كننده پتانسیل‌های یونش نسبتا زیاد آنها است كه با پایین رفتن ترتیب گروه ، آنچنانكه انتظار می‌رود نزول نمی‌كند و حتی در مورد تالیم افزایش می‌یابد.