কোন ক্যাটায়নটির আকার সবচেয়ে ছোট?

ক্যাটায়নগুলোর আকার তুলনা করার জন্য, প্রথমে সেগুলোর ইলেকট্রন সংখ্যা এবং প্রোটন সংখ্যা বিবেচনা করতে হবে।

• সোডিয়াম (Na) এর পারমাণবিক সংখ্যা ১১। একটি ইলেকট্রন ত্যাগ করে \(Na^+\) গঠন করলে এতে ১১টি প্রোটন এবং ১০টি ইলেকট্রন থাকে।
• পটাশিয়াম (K) এর পারমাণবিক সংখ্যা ১৯। একটি ইলেকট্রন ত্যাগ করে \(K^+\) গঠন করলে এতে ১৯টি প্রোটন এবং ১৮টি ইলেকট্রন থাকে।
• ম্যাগনেসিয়াম (Mg) এর পারমাণবিক সংখ্যা ১২। দুটি ইলেকট্রন ত্যাগ করে \(Mg^{2+}\) গঠন করলে এতে ১২টি প্রোটন এবং ১০টি ইলেকট্রন থাকে।
• অ্যালুমিনিয়াম (Al) এর পারমাণবিক সংখ্যা ১৩। তিনটি ইলেকট্রন ত্যাগ করে \(Al^{3+}\) গঠন করলে এতে ১৩টি প্রোটন এবং ১০টি ইলেকট্রন থাকে।

এখন আমরা ক্যাটায়নগুলোর আকার তুলনা করি:

1. \(Na^+\) এবং \(K^+\) এর তুলনা: পর্যায় সারণীতে পটাশিয়াম সোডিয়ামের নিচে অবস্থিত। তাই পটাশিয়ামের একটি অতিরিক্ত ইলেকট্রন শেল (electron shell) আছে। ইলেকট্রন ত্যাগ করার পরেও \(K^+\) এর ইলেকট্রন সংখ্যা \(Na^+\) থেকে বেশি এবং একটি অতিরিক্ত শেল থাকায় \(K^+\) এর আকার \(Na^+\) এর চেয়ে বড় হবে।
2. \(Na^+\), \(Mg^{2+}\), এবং \(Al^{3+}\) এর তুলনা: এই তিনটি ক্যাটায়নই আইসোইলেকট্রনিক (isoelectronic), অর্থাৎ এদের সকলের ইলেকট্রন সংখ্যা সমান (১০টি)। আইসোইলেকট্রনিক ক্যাটায়নের ক্ষেত্রে, যার নিউক্লিয়ার চার্জ (nucleus charge) অর্থাৎ প্রোটন সংখ্যা বেশি হয়, সে তার ইলেকট্রনগুলোকে নিউক্লিয়াসের দিকে তত বেশি আকর্ষণ করে, যার ফলে তার আকার তত ছোট হয়।     
           
   • \(Na^+\) এর প্রোটন সংখ্যা ১১।
           
   • \(Mg^{2+}\) এর প্রোটন সংখ্যা ১২।
           
   • \(Al^{3+}\) এর প্রোটন সংখ্যা ১৩।
       
       

   যেহেতু \(Al^{3+}\) এর প্রোটন সংখ্যা সবচেয়ে বেশি (১৩), এটি ১০টি ইলেকট্রনকে সবচেয়ে বেশি জোরে আকর্ষণ করবে, ফলে এর আকার সবচেয়ে ছোট হবে। অর্থাৎ, আকার এর ক্রম হবে: \(Na^+\) > \(Mg^{2+}\) > \(Al^{3+}\)।

উপরের বিশ্লেষণ থেকে দেখা যায়, \(K^+\) সবচেয়ে বড় এবং \(Al^{3+}\) সবচেয়ে ছোট। তাই, প্রদত্ত ক্যাটায়নগুলোর মধ্যে \(Al^{3+}\) এর আকার সবচেয়ে ছোট।