خصائص الفلزات
الفلزات هي المواد المتميزة بموصلية كهربائية وحرارية عالية، علاوةً على ليونتها وإمكانية تشكيلها عند تعرضها لدرجة حرارة معينة، وقدرتها العالية على عكس الأشعة الضوئية، وتشكل الفلزات ما يقارب نحو ثلاثة أرباع جميع العناصر الكيميائية الموجودة على كوكب الأرض.
ومن الفلزات الأكثر انتشارًا ووفرة في قشرة الأرض: الألومنيوم، والحديد، والكالسيوم، والصوديوم، والبوتاسيوم، والمغنيسيوم، وفيما يلي تفصيل هذه الخصائص:
الخصائص الفيزيائية
من أهم وأبرز الخصائص الفيزيائية للفلزات:
- الموصلية العالية: تتسم جميع الفلزات بأنها مواد جيدة التوصيل للحرارة والكهرباء، ولذلك يتم الاستفادة من الفلزات في صنع أواني الطبخ والمكاوي من الفلزات نظرًا لكونها موصلة جيدة للحرارة.
- القابلية للطرق: وهي خاصية تجعل من المواد التي تتصف بها قابلة للطرق والضرب لتشكيلها على هيئة صفائح مسطحة، وتُعتبر صفائح الألمنيوم أحد الأمثلة على ذلك، وتُستخدم في صناعة الطائرات نظرًا لما تتميز به من خفة الوزن والمتانة، وتُستخدم صفائح الفلزات الأخرى في العديد من التطبيقات، كصناعة السيارات والأواني، وغيرها.
- الليونة: وهي قدرة المادة على التمدد والتشكُّل، إذ أن الفلزات قد تتمدد وتتشكل على الهيئة التي توضع فيها عند تعريضها لدرجة حرارة معينة، فضلًا عن متانتها بعد تشكيلها، ولذلك تُصنع أسلاك الكابلات من الفلزات وذلك بتعريضها لدرجة حرارة معينة وسحبها، بالإضافة إلى استخدامها في أغراض اللحام.
- اللمعان: تتميز جميع الفلزات بأنها ذات مظهر لامع وبراق، ويتواجد بعضها في الطبيعة دون هذه الخاصية نظرًا لتعرضها للظروف البيئية، وبالإمكان صقلها للحصول على مظهرها اللامع مجددًا.
- الرنين: تتسم الفلزات بأنها تصدر رنينًا أو صوتًا عند اصطدامها بالأجسام الصلبة.
الخصائص الكيميائية
فيما يلي، أبرز الخصائص الكيميائية للفلزات:
- التفاعل مع الماء: وحدها الفلزات النشطة من تتفاعل مع الماء وليس جميعها، فعلى سبيل الذكر، يتفاعل الصوديوم بنشاط مع الماء والأكسجين وينتج خلال هذه العملية طاقة حرارية عالية، ولذلك يُخزّن الصوديوم في أوعية من الكيروسين وذلك لتجنب تلامسه مع الأكسجين والرطوبة.
- التفاعل مع الأحماض: ينتج عن تفاعل الفلزات مع المواد الحمضية غاز الهيدروجين، ومثال ذلك تفاعل الزنك مع حمض الهيدروكلوريك منتجًا كلوريد الزنك وغاز الهيدروجين.
- التفاعل مع القواعد: لا تتفاعل جميع الفلزات مع القواعد وتنتج تلك التي تتفاعل معها أملاحًا معدنية وغاز الهيدروجين، فعلى سبيل المثال، يتفاعل الزنك مع هيدروكسيد الصوديوم القوي منتجًا زنك الصوديوم وغاز الهيدروجين.
- التفاعل مع الأكسجين: ينتج عن احتراق الفلزات بوجود عنصر الأكسجين أكاسيد الفلزات، وتتواجد الفلزات على هيئة أكاسيد في الطبيعة، مثلًا، ينتج أكسيد المغنيسيوم عن حرق عنصر المغنيسيوم في ظل وجود عنصر الأكسجين.
أماكن تواجد الفلزات في الجدول الدوري
تتواجد الفلزات في الجانب الأيسر من الجدول الدوري ووسطه ، وتُصنّف ضمن مجموعات تتمثّل بالآتي:
- الفلزات القلوية: تضم هذه المجموعة الهيدروجين في حالته المعدنية، والليثيوم، والصوديوم، والبوتاسيوم، والروبيديوم، والالسيزيوم، والالفرانسيوم.
- الفلزات الأرضية القلوية: تضم هذه المجموعة البريليوم، والمغنيسيوم، والكالسيوم، والسترونتيوم، والباريوم، والراديوم.
- الفلزات الأساسية: تضم هذه المجموعة الألمنيوم، والجاليوم، والإنديوم، والثاليوم، والرصاص، والبزموت، والنيهونيوم، والفليروفيوم، والموسكوفيوم، والليفرموريوم، والتينسين.
- الفلزات الانتقالية: تضم هذه المجموعة السكانديوم، والتيتانيوم، والفاناديوم، والكروم، والمنغنيز، والحديد، والكوبالت، والنيكل، والنحاس، والزنك، والإيتريوم، والزركونيوم، والنيوبيوم، والموليبدينوم، والتكنيتيوم، والروثينيوم، والروديوم، والبلاديوم، والفضة، والكادميوم، واللانثانم، والهافنيوم، والتنتالوم، والتنغستن، والرينيوم، والأوزميوم، وإيريديوم، والبلاتين، والذهب، والزئبق، والأكتينيوم، والرذرفورديوم، والدوبنيوم، والهاسيوم، والكوبر، والسيريوم، واليوروبيوم، والإربيوم، والثوليوم، والإيتربيوم، واللوتيتيوم، والثوريوم، واليورانيوم، والنبتونيوم، والبلاتين، والفيرميوم، والمندليفيوم، والنوبليوم، واللورنسيم.
خصائص اللافلزات
تُعرف اللافلزات بأنها مواد ذات طاقة تفاعل غير نشطة أو محدودة التوصيل الإلكتروني، أي أنها مواد منخفضة الموصلية (عازلة) أو معتدلة الموصلية (أشباه الموصلات) وتزداد موصليتها مع ازدياد درجة الحرارة، وكما هو الحال في الفلزات، تتواجد اللافلزات في الطبيعة في الحالة الصلبة أو السائلة أو الغازية، ولها العديد من الخصائص الموضحة كما يلي:
الخصائص الفيزيائية
فيما يلي خصائص اللافلزات الفيزيائية:
- عديمة الليونة: تتسم اللافلزات بأنها مواد غير لينة، وتُعرف الليونة بأنها القدرة على تشكيل المادة وسحبها على شكل أسلاك، باستثناء الكربون الذي يُعد اللافلز الوحيد الذي يتميز بالليونة، إذ تُصنع منه ألياف الكربون.
- غير قابلة للتشكيل والتطويع: تتميز اللافلزات بعدم إمكانية تشكيلها أو تطويعها، كما لا يمكن سحبها أو طرقها على شكل صفائح بسبب هشاشتها وتحطمها تحت الضغط.
- غير لامعة: تتسم اللافلزات بمظهرها المُعتم غير اللامع.
- غير رنانة: لا تصدر اللافلزات رنينًا عند اصطدامها بالمواد الأخرى.
- منخفضة الموصلية: تُعرف اللافلزات بأنها مواد منخفضة الموصلية للحرارة والكهرباء باستثناء مادة باستثناء الجرافيت.
الخصائص الكيميائية
من الخصائص الكيميائية للافلزات:
- التفاعل مع الماء: لا تتفاعل اللافلزات مع الماء وغالبًا ما تكون نشطة التفاعل بوجود الهواء، ولذلك تُخزّن بعض اللافلزات في الماء، فعلى سبيل الذكر، يُخزّن عنصر الفسفور في الماء نظرًا لاشتعاله في حال تعرُّضه للهواء وملامسته للأكسجين، ويتفاعل ثاني أكسيد الكبريت مع الماء مشكلًا حمض الكبريت، كما في المعادلة التالية:SO2 H2O → H2SO3
- التفاعل مع الأحماض: تتميز جميع اللافلزات بقدرتها على التفاعل مع الأحماض.
- التفاعل مع القواعد: يتسم التفاعل بين اللافلزات والمواد القاعدية بأنه مُعقد بعض الشيء، فعلى سبيل المثال، يتفاعل الكلور مع هيدروكسيد الصوديوم منتجًا هيبوكلوريت الصوديوم وكلوريد الصوديوم والماء.
- التفاعل مع الأكسجين: تتشكل أكاسيد اللافلزات عند تفاعلها مع الأكسجين، وتتميز أكاسيد اللافلزات بأنها مواد حمضية أو متعادلة بطبيعتها، مثلًا، يتفاعل مع الأكسجين منتجًا ثاني أكسيد الكبريت كما في المعادلة التالية: S O2 → SO2
أماكن تواجد الفلزات في الجدول الدوري
تتواجد اللافلزات على الجانب الأيمن من الجدول الدوري، باستثناء عنصر الهيدروجين الموجود أعلى اليسار، وتُصنّف كالتالي:
- اللافلزات الأساسية: وتضم الهيدروجين (الذي يُعتبر أحيانًا فلزًا قلويًا)، والكربون، والنتروجين، والأكسجين، والفسفور، والكبريت، والسيلينيوم.
- الهالوجينات: وتضم الفلور، والكلور، والبروم، واليود، وأستاتين، والتينيسين.
- الغازات النبيلة: وتضم الهيليوم، والنيون، والآرغون، والكريبتون، والزينون، والرادون، والأوغانيسون.
هناك العديد من العناصر والمواد التي صنّفها العلماء على مر الزمن ضمن مجموعات مختلفة، وبعد إجراء العديد من الأبحاث والدراسات، ابتُكِر ما يُعرَف حاليًا بالجدول الدوري، والذي يحتوي على ما يقارب جميع العناصر الموجود على كوكب الأرض، فصُنّفت تلك العناصر ضمن مجموعات مختلفة وفق مواصفاتها وحالاتها في الطبيعة.
ومنها الفلزات واللافلزات التي تُعد من المواد التي يستخدمها البشر على نطاق واسع، وعليه، فمن الأهمية أن نتعرف على هذه المواد ونميز بينها، فلولا هذه المواد لكان بقاء الإنسان أمرًا صعبًا.
