ما هي خصائص الفلزات
من خصائص الفلزات
من أوصاف الفلزات اللماعة والموصلة للكهرباء
تتم دراسة الفلزات في الكيمياء كعناصر، وتعرف بالإنجليزية باسم المعادن، وتمتلك الفلزات العديد من الخصائص المميزة التي تميزها عن غيرها من العناصر، وفيما يلي توضيح للخصائص الكيميائية والفيزيائية للفلزات:
الخصائص الكيميائية للفلزات
- التفاعل مع الماء.
- التفاعل مع الأحماض.
- التفاعل مع القواعد.
- التفاعل مع الأكسجين.
التفاعل مع الماء: تكون الفلزات التي تتفاعل بشدة مع الماء فقط قادرة على التفاعل، وليس كل الفلزات. على سبيل المثال، يتفاعل الصوديوم بشدة مع الماء والأكسجين، وينتج كمية كبيرة من الحرارة خلال هذه العملية. ولذلك يتم تخزين الصوديوم في الكيروسين لمنع تفاعله مع الأكسجين أو الرطوبة.
التفاعل مع الأحماض: يتم إنتاج غاز الهيدروجين عندما يتفاعل الفلز مع الأحماض، على سبيل المثال، عند تفاعل الزنك مع حمض الهيدروكلوريك، يتكون كلوريد الزنك وغاز الهيدروجين.
التفاعل مع القواعد: ليست جميع المعادن تتفاعل مع القواعد، ولكن عندما تتفاعل، تنتج غاز الهيدروجين وأملاح معدنية. وعندما يتفاعل الزنك مع هيدروكسيد الصوديوم القوي، يتكون زنك صوديوم وغاز الهيدروجين.
التفاعل مع الأكسجين: تتكون أكاسيد المعادن عند احتراق المعادن في وجود الأكسجين، وتعتبر هذه الأكاسيد المعدنية جزءا أساسيا من الطبيعة. على سبيل المثال، عند احتراق شريط من عنصر المغنيسيوم في وجود الأكسجين، يتكون أكسيد المغنيسيوم، وعندما يذوب أكسيد المغنيسيوم في الماء، يتشكل هيدروكسيد المغنيسيوم.
الخصائص الفيزيائية للفلزات
- الفلزات موصلات جيدة للحرارة والكهرباء.
- الفلزات لينة ومتينة.
- لديها القابلية للتطويق.
- الفلزات رنانة.
- الفلزات لامعة.
جميع الفلزات موصلات جيدة للحرارة والكهرباء: لذلك، نجد أن أدوات الطبخ والكوايات مصنعة من المعادن الفلزية، وذلك لأنها توصل الحرارة بشكل جيد.
الليونة: يمكن تعريف الليونة على أنها القدرة للمادة على التمدد في شكل أسلاك، تسمح هذه القدرة بتحويل المعادن الفلزية إلى شكل أسلاك، بالإضافة إلى أنها تكون متينة جدا.
القابلية للتطويق: الخاصية الموجودة في العناصر التي يمكن ضربها حتى تصبح صفائح مسطحة، ويتم استخدام صفائح الألمنيوم في صناعة الطائرات بسبب وزنها الخفيف وقوتها، ويتم استخدام صفائح معدنية أخرى في صناعة السيارات والأواني وغيرها.
الفلزات رنانة: تصدر العنقاء أصواتا عميقة أو رنينا عندما تصطدم بأي جسم صلب آخر.
كل الفلزات لها مظهر لامع: يمكن صقل تلك المعادن للحصول على مظهر لامع.
تعريف الفلزات
تعرف الفلزات في الكيمياء بأنها عناصر يمكنها بسهولة تشكيل أيونات موجبة تُعرف باسم الكاتيونات، وتميل الفلزات إلى تكوين روابط معدنية، وتتميز بما لها من خصائص كيميائية وفيزيائية، مثل قابليتها للتطويع والليونة والتأين وخصائص الترابط، وغيرها، ومن الجدير بالذكر أنها مركبات طبيعية توجد في قشرة الأرض، وفي الغالب ما تتواجد على هيئة خامات معدنية، وتكون مرتبطة ببعضها البعض أو مع العديد من العناصر الأخرى، كما تتواجد طبيعيًا في الصخور التي تغسلها المياه السطحية والمياه الجوفية والغبار الجوي.
أنواع الفلزات
تنقسم الفلزات إلى فئات مختلفة، بما في ذلك الفلزات القلوية والقلوية الترابية والأساسية والانتقالية، وفيما يلي شرح لكل منها:
الفلزات القلوية
تُعد الفلزات القلوية من أكثر المواد الكيميائية نشاطًا في الفلزات، وتشمل الليثيوم والصوديوم كأبرز أنواع الفلزات القلوية، وتحتوي هذه العناصر على عدد تأكسدي +1 الخاص بها.
الفلزات القلوية الترابية
تصنف العناصر الكيميائية التي تنتمي إلى الفلزات القلوية تحت مجموعة الفلزات النشطة، وتتميز برقم تأكسد +2 الخاص بها، وجميعها صلبة ومرنة، حيث يمكن صنع أشكال مختلفة منها باستخدام عملية السحب أو الطرق، ومن الأمثلة عليها الراديوم والكالسيوم.
الفلزات الانتقالية
تتمثل في العوامل التي تؤدي إلى تفاعلات كيميائية متنوعة، ومن أبرز الخصائص التي تميزها هو أن بعض مدارات الإلكترونات الخاصة بها تحتوي على عدد كبير من الإلكترونات، ومن الأمثلة عليها: الذهب، الفضة، الزنك والنيكل.
الفلزات الأساسية
تُعتبر القصدير واحدة من أكثر الفلزات توصيلاً للكهرباء والحرارة، وهي تشبه المعادن إلى حد كبير في المظهر اللامع.
أمثلة على الفلزات
غالبية الفلزات توجد في صورة صلبة، ولكن بعضها يمكن أن يكون في حالة أخرى، فالصوديوم والبوتاسيوم من الفلزات التي يمكن قطعها بالسكين، بينما يكون الزئبق فلزًا سائلًا عند درجة حرارة الغرفة، وهذه بعض الأمثلة عن الفلزات
- ليثيوم
- البريليوم
- صوديوم
- ملجم مغنيسيوم
- الألمنيوم
- بوتاسيوم
- كالسيوم
- سكانديوم
- تيتانيوم
- فاناديوم
- كروم
- مليون منجنيز
- حديد
- كوبالت
- نيكل
- حاس
- زنك
- الرصاص
كيف نستفيد من الفلزات
يمكن الاستفادة من الفلزات بأكثر من طريقة وكل فلز له استخدام خاص به، وفيما يلي شرح لكيفية استخدام الفلزات في الحياة:
- الكروم يستخدم في طلاء الحديد والصلب.
- فوسفيد الزنك يستخدم للتخلص من الفئران.
- يُستخدم الزيوليت لتنقية المياه من الأملاح الزائدة.
- يتم استخدام الزئبق السائل في صناعة مقاييس الحرارة.
- يتم استخدام الرصاص والزركونيوم في صناعة بطاريات السيارات.
- يستخدم كبريتات الباريوم في عمل الأشعة السينية على منطقة البطن.
- يستخدم الحديد كعامل مساعد في إنتاج غاز الأمونيا عن طريق عملية هابر.
- يُستخدم الزنك في عملية تغليف الحديد لحمايته من التأكل.
- يستخدم النحاس والحديد والألمنيوم في تصنيع أواني الطبخ وأدوات المصانع.
- يتم استخدام فلزات التيتانيوم والصوديوم والزركونيوم في علوم الفضاء ومشاريع الطاقة النووية.
خصائص أشباه الفلزات
إن أشباه الفلزات تميل لأن يكون لها مظهر معدني، إلا أنها تتصرف كما تتصرف اللافلزات في غالبية التفاعلات الكيميائية، ومن الجدير بالذكر أن كافة الفلزات تكون صلبة في درجة حرارة الغرفة، أما أشباه الفلزات في أكثر هشاشة من الفلزات، كما أنها موصلات كهربائية أضعف بكثير، وفي التالي توضيح لخصائص أشباه الفلزات:
- إن أشباه الفلزات مواد صلبة.
- لها بريق معدني وتشبه الفلزات عمومًا.
- تكون أشباه المعادن هشة ومن السهل تحطيمها.
- تكون طاقات التأين والكهرباء بين قيم الفلزات واللافلزات.
- تتمتع أشباه الفلزات بالقدرة على توصيل الكهرباء، ولكن ليس بنفس قوة الفلزات.
- تتصرف هذه المادة بطريقة تشبه تصرف المعادن، حيث تتفاعل بسهولة لتشكيل الأيونات، ولها عدة حالات أكسدة وتشكل روابط تساهمية.
تُعد أشباه الفلزات أقل مجموعة من العناصر على سطح الأرض، إذ تم تصنيف ستة عناصر فقط بصورة نهائية على أنها أشباه الفلزات، بما في ذلك البرون، وتشتمل هذه العناصر على ما يتراوح بين 3 إلى 6 إلكترونات تكافؤ في غلاف الطاقة الخارجي.
ما هي خصائص اللافلزات
تتراوح حالة اللافلزات بين الصلبة والغازية عند درجة حرارة الغرفة، وتشمل الكبريت والكربون والفوسفور والهيدروجين والأكسجين والنيتروجين وغيرها، وتتميز اللافلزات بخصائصها الفيزيائية والكيميائية
الخصائص الفيزيائية للافلزات
- ليست رنانة.
- لونها شفاف.
- معادن غير لامعة.
- غير جيدة التوصيل للكهرباء والحرارة.
- تتفاوت الخواص الفيزيائية للمواد بين الصلبة والهشة، إذ يمكن أن تكون المواد في حالة صلبة أو سائلة أو في حالة الغازات عند درجة حرارة الغرفة
الخواص الكيميائية للافلزات
- عناصر كهربية عالية.
- عوامل مؤكسدة كبيرة.
- تكتسب وتفقد إلكترونات التكافؤ بسهولة.
- عدد الإلكترونات في الطبقة الخارجية للذرة هو 4-8.
- تتكون أكاسيد حمضية عند اتصالها بالأكسجين.