استخدامات الفلزات في حياتنا
تعريف الفلزات
العناصر المعدنية هي مجموعة من المواد الكيميائية التي تحتوي على شحنات إلكترونية إيجابية وسالبة تعرف بالأيونات. وتتميز العناصر المعدنية بترتيبها في الجدول الدوري، وتشكل معظم تراكيب الجدول الدوري. ومع ذلك، تكون انتشار العناصر المعدنية محدودة بالنسبة لتواجدها في الطبيعة، وتشمل العناصر المعدنية المعروفة الذهب والألومنيوم والحديد. وتستخدم العناصر المعدنية في حياتنا بشكل واسع.
كيف نستفيد من الفلزات
تتميز المواد المعدنية بخصائص فريدة غير موجودة في المواد الأخرى، حيث تنتقل الحرارة والكهرباء من خلالها. تكمن أهمية المعادن في حياتنا في دورها الكبير في الصناعات الحيوية التي لا يمكننا الاستغناء عنها، فهي تشكل الأساس في حياة الإنسان في كل مكان من حوله. يتم تحديد استخدام المعادن بناء على تركيبها الكيميائي وخصائصها الفيزيائية، حيث يحدد بعض المعادن المجالات التي يمكن استخدامها وكيفية استفادتنا منها. ويشمل استخدامات المعادن ما يلي
الألومنيوم
- يدخل في العديد من الصناعات ومنها، رقائق الألومنيوم في تغليف الشوكولاته والعديد من أنواع الحلويات كما يدخل في تعبئة الأدوية.
- يستخدم الفلز في العديد من الصناعات، منها صناعة الطائرات والأسلاك وخطوط نقل الكهرباء، كما يستخدم في صناعة أواني الطهي بشكل أساسي.
- صناعة علب المشروبات الغازية.
- يتم استخدام الألومنيوم في صناعة بعض أجزاء السيارات.
- صناعة الدراجات الهوائية.
- يستخدم الألومنيوم في صناعة الأبواب والشبابيك والمطابخ
الزئبق
- يدخل الزئبق في صناعة ميزان الحرارة.
الذهب والفضة
- يدخل الذهب في صناعة المشغولات الذهبية
- كما تدخل الفضة في صنع الأكسسوارات.
الزنك
- يُستخدم الزنك لتغطية الحديد وتكسيته لمنع تعرضه للصدأ
الحديد
- يتم استخدام الحديد في العديد من الصناعات الثقيلة، مثل صناعة الحاويات لنقل البضائع
- صناعات السيارات والآلات والمعدات الثقيلة.
- يدخل في صناعة السفن.
- صناعة الأنابيب.
- يستخدم الخرسانة كأساس لجميع المنشآت في البناء، حيث تدخل في صنع الخرسانة المسلحة.
- يستخدم الحديد في تصنيع السكك الحديدية وعربات القطارات.
النحاس
- يستخدم في صناعة كل من أدوات الطهي والأسلاك الكهربائية
- يدخل في صناعة العملات النقدية المعدنية.
- كما يستخدمُ النحاسُ في صناعةِ الملاعقِ وأفرانِ الطهيِّ
- يدخل النحاس في الأواني الزخرفية والتحف.
استخدامات أخرى للفلزات
- يتم صنع مكوكات الفضاء وسفن الفضاء والطائرات بدون طيار في الفضاء
- الاتصالات في صناعة الأقمار الصناعية.
- تستخدم في صناعة التوربينات ومولدات الطاقة الكهربائية، وتستخدم أيضًا في صناعة المفاعلات النووية لإنتاج الكهرباء
- تستخدم في الزراعة في صناعات المعدات الزراعية مثل جرارات الحرث ومعدات جمع المحاصيل الزراعية
- تستخدم الفلزات في صناعة الأقفال والخزائن الحديدية.
- تستخدم الفلزات في صناعة المصابيح الكهربائية، وخاصة فلز التنجستون، لأنه يولد الضوء بدون أن يذوب، ويتحمل درجات الحرارة العالية دون الانصهار
- يستخدم الصوديوم في إنتاج ملح الطعام
- يستخدم الليثيوم في صناعة بطاريات الهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المحمولة.
- يستخدم فلز التيتانيوم والماغنسيوم والألومنيوم في صناعة الأدوات الطبية مثل الشفرات المستخدمة في الجراحة، والإبر والمقصات الطبية، كما يستخدمونها في صناعة الأطراف الصناعية.
خصائص الفلزات
- قابلة للطي والطرق.
- جيدة التوصيل للحرارة والكهرباء.
- يسهل تشكيلها لأنها تتميز بطراوتها.
- تحتاج إلى درجة عالية جدا من الحرارة للانصهار
- تتفاعل بسرعة مع الأكسجين مما يجعلها عرضة للتأكسد، ومن بين الفلزات التي تتفاعل بشكل كبير تصنف الفلزات القلوية.
- يتميز بريق عالٍ ولمعان، بالإضافة إلى كثافتها العالية.
الفلزات في الجدول الدوري
- الفلزات تتواجد في الجدول الدوري على اليسار والوسط، بينما تتواجد اللافلزات أيمنا وفي الناحية العليا والسفلى
- – تعتبر المجموعة الأولى والمجموعة الثانية من أكثر الفلزات نشاطًا، وهي الفئتان الأولى في تصنيف العناصر في الجدول الدوري.
- اللانثانيدات والأكتينيدات هما عناصر فلزية.
- تعتبر العناصر التي في أسفل الجدول الدوري أيضا فلزات.
ما هي أنواع الفلزات
تنقسم الفلزات إلى أربعة أنواع من حيث الروابط الفلزية وهي كالتالي
الفلزات النبيلة
- تعد الفلزات الكريمة من أغلى العناصر في تصنيف الجدول الدوري بسبب غلو سعرها
- يعود سبب ارتفاع سعرها إلى نقائها العالي حيث أنها خالية من الشوائب.
- تصنف العلماء المادة التي لا تتفاعل مع أي عنصر آخر، بما في ذلك الذهب، خارج المركبات والعناصر الكيميائية
الفلزات القلوية
- تتميز هذه الفلزات بأنها من الأنواع التي يسهل تشكيلها، ويمكن إعادة استخدامها مرة أخرى
- يستخدم الفلز القلوي في العديد من الصناعات، ولا يوجد بشكل منفرد، ومن أمثلة الفلزات القلوية المعروفة هو الملح
الفلزات القلوية
- الفلزات التي تنصهر عندما يتعرضون لدرجات حرارة عالية هي المعادن الانصهارية
- كما تتفاعل بشكل أقل مع العناصر الأخرى
- يسهل إعادة تشكيلها مرة وأخري واستخدامها.
- تستخدم الفلزات الانتقالية المثلجة بحسب درجة انصهارها، ومن بينها الحديد والنحاس.
الفلزات الضعيفة
- هذا النوع من المعادن لا يمكن استخدامه بشكل منفرد
- حيث يجب أن تكون هناك تفاعلات أخرى أقوى منها، ويستخدم هذا النوع من المعادن في العديد من الصناعات مثل الرصاص والقصدير.
ما هي أشباه الفلزات
أشباه الفلزات هى عناصر تجمع بين خصائص متوسطة بين عناصر الفلزات واللافلزات وتمثل أهمية أشباه الفلزات في أنها تدخل في العديد من الصناعات المهمة وخاصة في الأجهزة التى تضم مواد شبه موصلة للحرارة والكهرباء، كما تدخل أشباه الفلزات أيضاً في صناعة السيراميك كما تستخدم في صناعة البطاريات الشمسية ومن أهم عناصر أشباه الفلزات ما يلي.
- الجرمانيوم.
- السيليكون.
- الزرنيخ.
- البورون.
- التيلوريوم.
بالإضافة إلى بعض العناصر النادرة مثل البولونيوم والأستاتين.
خصائص أشباه الفلزات الكيميائية
تتوقف طريقة تفاعل أشباه الفلزات مع العناصر الأخرى على عدد الإلكترونات المحددة في المستوى الأخير للطاقة، حيث يمكن أن يتراوح هذا العدد بين ثلاثة وستة إلكترونات. أما أشباه الفلزات فيحتوي مدارها الأخير على أكثر من أربع إلكترونات، مثل الزرنيخ والتيلوريوم والإثمد.
العناصر مثل الجرمانيوم والسيليكون التي تحتوي على أربع إلكترونات تتفاعل مثل الفلزات في بعض الأحيان ومثل اللافلزات في بعض الأحيان الأخرى، ويتم تحديد هذا التفاعل في تطور الجدول الدوري الحديث وفقا لنوع العناصر التي تتفاعل معها.
الخصائص الفيزيائية لأشباه الفلزات
تستخدم أشباه الفلزات في الدوائر الكهربائية كأشباه موصلات للحرارة والكهرباء، وتعمل كعازل للحرارة عند درجات حرارة منخفضة وكموصل عند درجات حرارة عالية.
يعتبر الألومنيوم موصلًا جيدًا للكهرباء، ولكن صفاته تتشابه مع صفات الفلزات، لذلك يصنف في بعض الأحيان على أنه أحد الفلزات النصفية.
يتمتع الفلز الشبيه بالفلزات بأهمية اقتصادية كبيرة في الحياة بسبب خصائصها الفريدة في التوصيل الكهربائي.
الخصائص المميزة لأشباه الفلزات أنها:
تتميز أشباه الفلزات بأنها شبه موصلة للتيار الكهربائيوالحرارة
الفرق بين الفلزات واللافلزات
تنقسم العناصر في الطبيعة إلى قسمين؛ الفلزات واللافلزات، ومع ذلك، تتشارك بعض الخصائص المشتركة بينهما وتم تصنيفها بناءً على العناصر التي تتمتع بنفس الخصائص الكيميائية والفيزيائية، بالإضافة إلى سلوكها في الطبيعة، وسنوضح الفرق بين الفلزات واللافلزات فيما يلي.
- الفلزات هي عناصر تتميز بالتعدد وتشكل معظم العناصر في قشرة الأرض، مثل الألمنيوم والحديد، وتأتي ذراتها مرتبة بشكل بلوري، وتتميز بخصائص عديدة، بما في ذلك التوصيل الجيد للحرارة والكهرباء.
- اللامعادن هي العناصر التي تتميز بخصائص مختلفة تماما عن العناصر المعدنية، حيث أنها غير قادرة على توصيل الحرارة أو الكهرباء، وغير لامعة وتظهر بشكل قاتم. وعددها في الطبيعة أقل من عدد العناصر المعدنية، ولكنها تتميز بأنها أكثر انتشارا في الطبيعة. ومن بين أهم أسماء هذه العناصر في الجدول الدوري باللغة العربية غازات الأكسجين والنتروجين التي تلعب دورا هاما في حياة الإنسان