چرا دمای ذوب گالیم نسبت به آلومینیوم به طور غیر عادی 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 کم تر است. چنان چه به موقعیت این دو عنصر در جدول تناوبی نگاهی بیاندازید، مشاهده می‌فرمائید که قبل از آلومینیم ، عناصر واسطه قرار ندارند و در واقع آرایش الکترونی آلومینیم عبارت است از: ۱۳Al: 1S2,2S2,2P6,3S2,3P1
اما قبل از اتم گالیم دوره‌ی اول فلزات واسطه قرار گرفته‌اند، به عبارت دیگر آرایش الکترونی گالیم عبارت است از:
۳۱Ga:1S2,2S2,2P6,3S2,3P6,3d10,4S2,4P1
در نگاه اول انتظار می‌رود که چون اتم گالیم دارای یک لایه الکترونی بیش تر از آلومینیم است، شعاع آن نیز بیش تر باشد، اما به دلیل اینکه اتم گالیم دارای اوربیتال های d است، و اوربیتال های d نیز اثر پوششی کمی روی الکترون های خارجی تر از خود دارند، پروتون های موجود در هسته، الکترون های لایه ظرفیت را با قدرت و نفوذ بیش تری به سمت خود می‌کشند. اتم آلومینیم دارای ۱۳ پروتون در هسته و ۱۳ الکترون است. این اتم تنها دارای اوربیتال های S و P می‌باشد. اوربیتال S که کروی بوده و از هیچ طرف نمی‌توان به آن نفوذ پیدا کرد و وجود آن سبب می‌شود که پروتون های هسته با قدرت زیادی نتوانند الکترون های لایه ظرفیت را به سمت خود بکشانند. اوربیتال P نیز دمبلی شکل بوده و وجود سه اوربیتال P در سه جهت نیز سبب پوشش نسبتاً زیادی می‌شود و دوباره سبب می‌شود که قدرت نفوذ پروتون ها روی الکترون ها کاهش یابد. اما اتم گالیم دارای ۳۱ پروتون در هسته می‌باشد. الکترون ها نیز در اوربیتال هایی واقع شده‌اند که یک سری از آن ها اوربیتال d است. شکل اوربیتال d طوری است که دارای حفره‌های زیادی می‌باشد و درنتیجه قدرت کششی ۳۱ پروتون روی الکترون های لایه ظرفیت زیاد بوده و می‌توانند آن ها را با شدت بیش تری به سمت خود بکشند، درنتیجه فاصله بین لایه‌های الکترونی و اوربیتال ها کاسته شده و درنتیجه شعاع اتمی آن کاهش می‌یابد.

منبع : سایت جهان تاب