بحث عن الروابط الفلزية وخواص الفلزات

تعتمد الروابط الفلزية أو السندات المعدنية على قوة تحمل الذرات معا في مادة معدنية صلبة، حيث تتكون هذه المادة من ذرات معبأة بشكل وثيق، ويتراكب غلاف الإلكترون الخارجي لكل ذرة من المعدن مع عدد كبير من الذرات المجاورة في معظم الحالات. ونتيجة لذلك، تتحرك إلكترونات التكافؤ باستمرار بحرية نسبيا في جميع أنحاء البلورة، وتحلق حول الذرات دون ربط محدد بينها، مما يجعل إلكترونات التكافؤ في المعادن غير متحدمة وقادرة على التجول بحرية. وعندما تترك الإلكترونات الذرات، تصبح الذرات أيونات إيجابية، ويؤدي التفاعل بين هذه الأيونات والإلكترونات التكافلية إلى تشكيل قوة ملزمة تمسك البلورة المعدنية معا .

خصائص المعادن

تعزى العديد من الخصائص الفريدة للمعادن إلى الطابع الإلكتروني غير المحدد أو الحر للإلكترونات التكافؤ، وهذه الخاصية، على سبيل المثال، تسبب التوصيل الكهربائي العالي للمعادن. وتكون إلكترونات التكافؤ دائما حرة للتحرك عندما يتم تطبيق حقل كهربائي. وتشير الحالة المذكورة إلى قدرة المعادن على الصلابة والسحب، حيث تكون إلكترونات التكافؤ المتحركة وعدم الاتزان في قوة الربط بين أيونات المعادن هما العاملان الرئيسيان في ذلك. وعندما يتم تشكيل المعدن أو سحبه، فإنه لا يتكسر لأن الأيونات في الهيكل البلوري يتم تهجيرها بسهولة فيما يتعلق ببعضها البعض. وعلاوة على ذلك، تعمل إلكترونات التكافؤ الغير منتظمة كحاجز بين أيونات الشحنة المماثلة، وبالتالي تمنعها من الاقتراب وتوليد قوى طاردة قوية يمكن أن تتسبب في كسر البلورة .

الروابط الفلزية

الروابط الفلزية أو السندات المعدنية تقع في فئتين، الأول هو الحالة التي تكون فيها إلكترونات التكافؤ مأخوذة من الأصداف sp-shells للأيونات المعدنية، وهذا الترابط ضعيف جدا، وفي الفئة الثانية تكون إلكترونات التكافؤ من قذائف دائرية مملوءة جزئيا وهذا الترابط قوي جدا، وتسود روابط d عند وجود كلا النوعين من الترابط .

الربط الجزيئي

اقترح الفيزيائي الهولندي يوهانس د فان دير فال أول قوة تربط المواد الصلبة الجزيئية، حيث تنشأ قوة جاذبية F بين ذرتين أو جزيئين، وتختلف هذه القوة بشكل عكسي مع القدرة السابعة للمسافة R بين مراكز الذرات أو الجزيئات، ويتميز هذا النوع من القوى بالضعف، وإذا كانت الذرات أو الجزيئات لها شحنة صافية، فستكون هناك قوة قوية تختلف قوتها وفقا لقانون كولومب، وتوفر هذه القوة الربط في البلورات الأيونية وبعض الارتباط في المعادن .

ينطبق قانون كولوم فقط على الذرات والجزيئات التي تحمل شحنة صافية، وتتفاعل الجزيئات التي تحمل عزم ثنائي القطب، مثل الماء، بقوة جذابة بسبب التفاعلات بينها، وفيما يتعلق بالذرات والجزيئات التي لا تحمل شحنة صافية أو لحظات ثنائية، توفر قوة فان دير فالس الربط بين الكريستالات، كما تعمل قوة الجاذبية أيضا بين الذرات والجزيئات المحايدة، ولكنها أضعف من قوة الربط بين الجزيئات في البلورات .

الفلزات واللافلزات

يمكن تصنيف العناصر الكيميائية إلى ثلاث فئات رئيسية وفقا لخصائصها الفيزيائية والكيميائية المشتركة، وهي المعادن، الفلزات، واللافلزات. تتمتع جميع المعادن بمظهر لامع، على الأقل عندما تكون مصقولة حديثا، وهي موصلة جيدة للحرارة والكهرباء. وعند تكوين سبائك مع المعادن الأخرى، يحتوي السبيكة على الأقل على أكسيد واحد. أما الفلزات، فهي مواد صلبة هشة ذات مظهر معدني، ويمكن أن تكون إما أشباه موصلات أو في أشكال شبه موصلة، وتتمتع بأكاسيد قاعدية أو حمضية ضعيفة. وتتميز اللافلزات النموذجية بمظهر باهت أو ملون أو عديم اللون، وتكون هشة عندما تكون صلبة، وتكون موصلة ضعيفة للحرارة والكهرباء وتحتوي على أكاسيد حمضية. وتشترك بعض العناصر في كل فئة مع بعض الخصائص الأخرى، وتتمتع بعض العناصر بخصائص غير عادية أو شاذة بسبب فئتها .

خواص الفلزات

الفلزات المعدنية هي مواد صلبة هشة تميل إلى مشاركة الإلكترونات عندما تتفاعل مع المواد الأخرى، ولديها أكاسيد حمضية أو أمفوتيرية ضعيفة، وعادة ما توجد بشكل طبيعي في الحالات مجتمعة، ومعظمها من أشباه الموصلات، والموصلات الحرارية المعتدلة ، ولها هياكل أكثر انفتاحا من تلك لمعظم المعادن، ولا يتم تقسيم الفلزات باعتبارها أصغر فئة رئيسية من العناصر إلى أقسام أخرى .

اللافلزات تتكون من هياكل مفتوحة ما لم تكن متصلة بالشكل الغازي أو السائل، وتميل إلى اكتساب أو مشاركة الإلكترونات عندما تتفاعل مع المواد الأخرى. لا تشكل اللافلزات أكاسيد أساسية مميزة، ومعظمها غازات عند درجة حرارة الغرفة مع كثافة منخفضة وتوصيلية كهربائية وحرارية ضعيفة. تتمتع اللافلزات بطاقات تأيين عالية نسبيا وخواص كهرومغناطيسية، وتشكل أكاسيد حمضية. ويوجد اللافلزات بشكل طبيعي في حالات غير مشتركة بكميات كبيرة .

بعض المواد التي ليست من الفلزات، مثل C وP وS وSe، هي صلبة وهشة في درجة حرارة الغرفة، وعلى الرغم من ذلك، تحتوي كل منها على بعض المقاييس الملساء والمرنة. يمكن تقسيم المواد التي ليست من الفلزات إلى فئتين: اللافلزات التفاعلية، التي هي أقرب إلى الفلزات وتظهر بعض الطابع المعدني الأولي، والغازات النبيلة أحادية الذرة التي تكون غير نشطة تماما، ويمكن ترتيبها في الجدول الدوري من اليسار إلى اليمين .