ما أغلب العناصر الموجودة على يسار الجدول الدوري
معظم العناصر الموجودة على يسار الجدول الدوري هي
معظم العناصر على الجانب الأيسر من الجدول الدوري هي فلزات
والمعادن هي مركبات طبيعية موجودة في قشرة الأرض، وتوجد على هيئة مواد معدنية مترابطة مع بعضها البعض ومع عناصر أخرى، وتوجد أيضا بشكل طبيعي في الصخور التي تغسلها المياه الجوفية والمياه السطحية. ومعظم المعادن لامعة وغير عضوية، وتستخدم في صناعة السيارات والأقمار الصناعية وأدوات الطهي. ومعظم المعادن صلبة، ولكن بعضها غير صلب. يمكن قطع المعادن مثل الصوديوم والبوتاسيوم بالسكين، أما الزئبق فهو سائل في درجة حرارة الغرفة، بينما الحديد صلب. في الكيمياء، الفلزات تشير إلى العناصر التي تنتج أيونات موجبة ولها روابط معدنية، ومن أمثلة المعادن الذهب والحديد والألمنيوم.
خصائص الفلزات
- الخصائص الفيزيائية للفلزات.
- الخصائص الكيميائية للفلزات.
الخصائص الفيزيائية للفلزات :
- تستخدم المعادن في صنع المكواة وأواني الطهي بسبب قدرتها الجيدة على توصيل الحرارة والكهرباء.
- تستخدم ليونة الأسلاك في صناعة الكابلات واللحام بسبب القدرة على التمدد.
- تصدر المعادن صوتًا عميقًا عند الاصطدام بجسم صلب آخر، ولذلك فهي تعتبر رنانة.
- المعادن لها مظهر لامع ومقاومة عالية للشد.
- المعادن صلبة، مما يعني أنها لا يمكن كسرها بسهولة.
الخصائص الكيميائية للفلزات :
- تختلف معادن التفاعل مع الماء، فبعض المعادن تتفاعل بشدة مع الماء ولكن ليست كل المعادن، فعلى سبيل المثال، الصوديوم يتفاعل مع الماء والأكسجين لتوليد الحرارة.
- عند تفاعل المعادن مع الأحماض، يتم إنتاج غاز الهيدروجين، كما في حالة تفاعل الزنك مع حمض الهيدروكلوريك، حيث يتم إنتاج كلوريد الزنك وغاز الهيدروجين.
- عندما يتفاعل المعدن مع القاعدة، يتكون ملح معدني وغاز الهيدروجين، ولا تتفاعل كل المعادن مع القواعد، ومن بين الأمثلة على ذلك تفاعل الزنك مع هيدروكسيد الصوديوم حيث يتكون زنك الصوديوم وغاز الهيدروجين.
- عند التفاعل مع الأكسجين، تنتج أكاسيد المعادن، كما يحدث عند حرق الماغنيسيوم في وجود الأكسجين حيث ينتج أكسيد الماغنيسيوم، وعندما يذوب أكسيد الماغنيسيوم في الماء ينتج هيدروكسيد الماغنيسيوم.
- تتمثل تفاعلات الإزاحة في أن المعدن الأكثر تفاعلًا يزيح المعدن الأقل تفاعلًا عن ملحه، ومثال على ذلك هو أن الحديد أكثر تفاعلاً من النحاس، لذلك يزيح الحديد النحاس عن ملحه.
أنواع الفلزات
- المعادن الحديدية وغير الحديدية.
- المعادن الهشة.
- المعادن الحرارية.
- المعادن البيضاء.
- المعادن الثقيلة والخفيفة.
- المعادن القاعدية.
- معادن الصمامات.
المعادن الحديدية وغير الحديدية : لكل من المعادن الحديدية وغير الحديدية خصائصه المميزة، فإن الحديد النقي يستخدم قليلا لأنه ناعم جدا. عندما يبرد ويتحول من السائل إلى الصلب، تتجمع معظم الذرات في طبقات منظمة، مما يسبب مناطق ضعف. عند وضع الحديد تحت ضغط، تنزلق طبقات الذرات في هذه المناطق وتتشوه المعدن، وهذا يفسر مرونة الحديد. ولكن باضافة الكربون إلى الحديد ينتج مجموعة من السبائك المختلفة التي تسمى بالفولاذ الكربوني. والسبيكة هي مزيج من عنصرين كيميائيين أو أكثر، والعنصر الأساسي هو معدن. وتشمل السبائك أيضا سبائك الصلب والحديد الزهر والحديد المطاوع. تتميز هذه السبائك بالقوة والمتانة. تستخدم المعادن الحديدية في صناعة السيارات وحاويات الشحن والأنابيب الصناعية وخطوط السكك الحديدية والكثير من الأدوات التجارية والمنزلية. تحتوي المعادن الحديدية على نسبة كبيرة من الكربون، مما يجعلها عرضة للصدأ عند تعرضها للرطوبة. ولكن هناك استثناءات لهذه القاعدة، فالحديد المطاوع مقاوم للصدأ بسبب نقاوته، ويتم حماية الفولاذ من الصدأ بوجود الكروم. ومعظم المعادن الحديدية مغناطيسية، مما يجعلها مفيدة للتطبيقات الكهربائية والحركية. يعتبر الحديد العنصر السادس الأكثر استخداما في العالم، ويمثل 5% من قشرة الأرض. الحديد النقي عنصر غير مستقر ويتفاعل بسهولة مع الأكسجين في الهواء، مما ينتج أكسيد الحديد. ولجعله أكثر استقرارا، يتم خلطه مع عناصر أخرى. يستخدم الحديد في صناعة أواني الطهي لأن سطحه مسامي ولا يلتصق به الزيت المغلي. ويستخدم في صناعة مواقد الخشب لأنه معدن ثقيل وقليل الاهتزازات. أما المعادن غير الحديدية، فتشمل الألومنيوم والنحاس والزنك والرصاص، وكذلك المعادن الثمينة مثل الفضة والذهب. ومن مميزاتالمعادن غير الحديدية أنها قابلة للطرق ولا تحتوي على الحديد، مما يجعلها مقاومة للصدأ والتآكل. ولذا فهي تستخدم في صناعة أنابيب السوائل والمزاريب والأسقف، وهي غير مغناطيسية، مما يجعلها مفيدة في التطبيقات الإلكترونية والأسلاك.
المعادن الهشة : على الرغم من قابلية جميع المعادن للطرق، إلا أن المنجنيز والكروم والزرنيخ يصبحان هشينا إذا تم استخدامهما كمعادن.
المعادن الحرارية : في علم المعادن والهندسة، يعتبر المعدن المقاوم للصهر هو المعدن المقاوم للحرارة والتآكل، حيث يكون لديه نقطة انصهار أعلى من 2000 درجة مئوية وصلابة عالية في درجة حرارة الغرفة.
المعادن البيضاء : تشير هذه المعادن إلى أي مجموعة من المعادن ذات اللون الأبيض أو سبائكها ذات اللون الأبيض، والتي تتميز بنقاط الانصهار المنخفضة نسبيا، وتشمل المعادن مثل الزنك والكادميوم والقصدير والرصاص وبعضها سام.
المعادن الثقيلة والخفيفة : المعادن الثقيلة” تشير إلى المعادن الكثيفة نسبيا والتي لها استخدامات خاصة، حيث يمكن أن تكون سامة بشكل ملحوظ، بينما “المعادن الأخرى” تشير إلى المعادن الخفيفة.
المعادن القاعدية : وهذه المعادن هي التي تتأكسد وتتآكل بسهولة حيث تتفاعل هذه المعادن مع حمض الهيدروكلوريك المخفف وتنتج كلوريد المعدن والهيدروجين، ومن أمثلتها الحديد والنيكل والرصاص والزنك والنحاس؛ إذ تتأكسد بسهولة على الرغم من أنها لا تتفاعل مع حمض الهيدروكلوريك المخفف.
معادن الصمامات : في مجال الكيمياء الكهربائية، المعدن الذي يسمح بمرور التيار الكهربائي في اتجاه واحد فقط هو معدن الصمام.
الجدول الدوري
يعتبر الجدول الدوري رمزا للكيمياء؛ حيث يحتوي على جميع العناصر الموجودة في العالم، مرتبة في شكل جدول يمكن قراؤه بسهولة. وقد ظهرت فكرة العناصر لأول مرة في عام 300 قبل الميلاد، حيث تصور الفيلسوف أرسطو أن كل شيء على الأرض يتكون من العناصر. وعلى الرغم من أنه كان من السهولة قديما استخراج عناصر مثل الذهب والفضة، إلا أن العناصر التي اختارها أرسطو هي الماء والنار والهواء والأرض. وفي عام 1649، اتخذت فكرة العناصر خطوة كبيرة عندما اكتشف هيني عنصر الفوسفور. وفي عام 1869، تم اكتشاف 63 عنصرا، وبدأ بعض العلماء في وضع جدول. وكان العالم الكيميائي مندليف أول من نشر نسخة حديثة من الجدول الدوري، وقام بترتيب العناصر حسب الأوزان الذرية. وعندما تم ترتيب العناصر حسب أوزانها الذرية، أظهرت العناصر خصائص كيميائية متشابهة. وكان جدول مندليف جيدا لدرجة أنه كان قادرا على التنبؤ بالعناصر التي لم تكن معروفة له في ذلك الوقت. ومن هذه العناصالعنصر “الأول” في الجدول الدوري هو الهيدروجين ويتكون من الهيدروجين والهيليوم. يليه “ثمانية عناصر” في الصف الثاني، بما في ذلك الليثيوم والنيون. يحتوي الصف الثالث على 18 عنصرا، ثم الصف الرابع يتألف من 32 عنصرا، وتليه العناصر الباقية الثمانية عشرة التي تتشابه إلى حد كبير في خصائصها الكيميائية. يختلف الجدول الدوري الحديث عن النسخة الأصلية لمندليف، حيث يحتوي على أكثر من 40 عنصرا إضافيا، مما يزيد من طول الصفوف. يعود هذا الترتيب حسب التركيب الكيميائي للذرات ويتكون من سبعة صفوف أفقية، بما في ذلك اللانثانيدات واللوتيتيدات والأكتينيدات واللورنسيوم الموجودة بشكل منفصل.