محتويات
- تعريف الفلزات
- أهم استخدامات الفلزات في حياتنا اليومية
- كيف نستفيد من الفلزات
- الفلزات واللافلزات
- الفلزات
- اللافلزات
- الروابط الفلزية
- عناصر الجدول الدوري
- الجدول الدوري الحديث
تعريف الفلزات
في تعريف علم الكيمياء كلمة فلز تعني العنصر الكيميائي الذي تنقص منه الإليكترونات لتصبح أيونات موجبة (كاتيونات) لتكون رابطة فلزية بين ذراته، ويوجد وصف آخر للفلزات على أنها مجموعة من الأيونات الموجبة (كاتيونات) موجودة داخل سحابة من الإلكترونات.
وتصنف الفلزات على انها صلبة ولذلك يكون تشكيلها وإعادة استخدامها في حالة تعريضها للطرق والدق يتميز بالسهولة الشديدة، وتتميز أيضاً بالسطح المعدني الناعم الذي يعكس الضوء وبالتالي بالبريق واللمعان، وتكون كثافتها عالية وجيدة التوصيل للحرارة والكهرباء وتمتلك قدرة عالية على الأنصهار، وتكون الفلزات مرنة للتفاعلات الكيميائية عند تعرضها للماء أو الهواء، وذلك يساعد في تكوين الصدأ مع الوقت، ورغم وجودها النادر في الطبيعة إلا أن الفلزات توجد في الصخور الأرضية.
أهم استخدامات الفلزات في حياتنا اليومية
توجد استخدامات عديدة فمن اهم استخدامات الفلزات في حياتنا هى :
- تستخدم في صناعة بعض الآلات التي تدخل في المجالات المختلفة مثل مجال الصناعة وصناعة الصواريخ ومن أبرز أصناف الآلات هي التي تدخل في صناعة الأجهزة والأدوات الكهربائية، ومجال الزراعة حيث تدخل في صناعة الجرارات ومواد الحرث، ومجال التجارة.
- تستخدم في صناعة الأدوات الطبية مثل الإبر والمشرط والمقصات والشفرات وغيرها من الأجهزة الطبية الكبيرة وكل هذه الأدوات يدخل المغنسيوم والألمونيوم في صناعتها.
- يستخدم فلز الحديد في مشاريع البناء والتشييد مثل بناء المنشآت والمنازل وتساهم بعض الفلزات مع الحديد في البناء مثل أدوات المحارة.
- توجد العديد من استخدامات الفلزات في صناعات أخرى مثل وسائل الأتصالات، ووسائل النقل والمواصلات، وتوصيل الكهرباء لتوليد الطاقة.
- تستخدم بعض الفلزات في صناعة النظام الأمني مثل الأقفال والخزائن.
- تستخدم في صناعة الخيوط الكهربائية دون أن تذوب وهو فلز التنجستون.
كيف نستفيد من الفلزات
ومن أهم الأسئلة المطروحة هى كيف نستفيد من الفلزات بمختلف تصنيفاتها وبمختلف استخدامتها في كل مجالات الحياة، ويمكن الاستفادة من القوي والآخر الضعيف الذي يسهل تشكيله، مثلا الحديد فلز قوي يستخدم في صناعة السيارات وعمليات البناء نظراً لقوة الفلز، ويمكن الاستفادة من عنصر الألمونيوم في صناعة أواني الطهي وذلك لأنه جيد لتوصيل الحرارة، ونستفيد من عنصر النحاس في صناعة أسلاك الكهرباء لأنه عنصر موصل للكهرباء بصورة جيدة ويسهل تشكيله.
وبالرغم من وجود بعض الفلزات خاملة أو غير نشطة يمكن أيضاً الأستفادة منها في الطب لأنها تستخدم في أجسام المصابين مثل الأسنان أو العظام أو القلب ويتم ذلك بعد التأكد من عدم تفاعلها مع باقي أعضاء الجسم، ويمكن الاستفادة من بعض الفلزات مثل الذهب والفضة في صناعة المجوهرات والحلي.
وذلك يعني بأن خصائص الفلزات مميزة وتجعل لها تدخل رئيسي وأساسي في الأشياء المستخدمة في حياتنا اليومية على الرغم من اختلاف صفاتها مثل المقاومة للحرارة، والقادرة على التقلص عند انخفاض الحرارة والقادرة على التمدد في الحرارة المرتفعة والموصلة للكهرباء والمعدات الكهربائية مثل التلفاز والثلاجة والهواتف.
الفلزات واللافلزات
هناك العديد من الفلزات واللا فلزات في الجدول الدوري الذي يحتوي على 118 عنصراً، وبالطبع هناك اختلافات بين الفلزات واللافلزات واشباه الفلزات.
- الفلزات
الفلزات هي التي تحول الإلكترونات إلى أيونات موجبة، وتتميز أن هناك علاقة فلزية بين ذراتها وتتميز أيضاً أنها تتشكل بشكل الشبكة بين أيوناتها الموجبة، والعناصر الكيميائية تحتوي على عناصر فلزية بالشكل الأكبر من مجموعها فهي تشكل ثلاثة أرباع العناصر الكيميائية، ومن أكثر الفلزات استخداماً الرصاص، الألمونيوم، النحاس، الفضة، الذهب، الحديد، يمكن العثور عليهم من الطبيعة بشكل محدود، صنف علماء الكيمياء العناصر الفلزية إلى الفلزات النبيلة، الفلزات القلوية، فلزات الأتربة القلوية، الفلزات الأنتقالية، الفلزات الضعيفة، السبائك.
على الرغم من تصنيف معظم العناصر أنها غير مستقرة كيميائياً إلا أنها تتفاعل بسرعة مع الأكسجين الموجود في الهواء وبالتالي تتأكسد، والفلزات القوية هي أكثر العناصر تفاعلاً ويمكن تصنيف الفلزات على حسب توصيلها للكهرباء منها موصل جيد للتيار الكهربي لأنها تسمح بمرور الكهرباء بسهولة ومنها العازل الذي يمنع مرور الكهرباء ومنها الشبه موصل.
- اللافلزات
اللافلزات هي النقيض للفلزات،اللافلزات هي التي تحمل الإلكترونات للوصول لأعلى حالات التكافئ بين الذرات، من أبرز العناصر اللافلزية في الجدول الدوري هي الكربون، النيتروجين، الأكسجين، الفلور، الفسفور، الكبريت، الكلور، البروم، اليود، الستاتين، والعناصر اللافلزية توجد في الجزء الأعلى من الجهة اليسرى للجدول الدوري ماعدا عنصر الهيدروجين.
وهناك الكثير من خصائص اللافلزات ومنها أنها سالبة الشحنات الكهربائية، وفقيرة للبريق المعدني، وتنصهر في الحرارة المنخفضة، و غير قابلة للطرق والسحب، وفقيرة التوصيل الحراري، ولا تصدر صوت رنين، و أشكالها ما بين الصلب والسائل والغازي،وتتفاعل مع الأكسجين برابطة تساهمية تحتوي على مركبات تسمى بالأكاسيد الحمضية مثل ثاني أكسيد الكربون.
وذكرنا سابقاً أن الفلزات توجد علاقة بين ذراتها تسمى الروابط الفلزية، والروابط الفلزية هي عبارة عن روابط كيميائيّة توجد بين عنصرين من الفلزات نتيجة لأنجذاب الأيونات الموجبة مع الإلكترونات السالبة، وهذه الروابط الفلزية هي الّتي تربط البلورة الفلزية أو المعدنية بالكامل، والرابطة الفلزية عبارة عن قوة الأنجذاب بين الأيونات الموجبة للفلزات والإلكترونات الحرة في الشبكة البلورية، وهي أيضاً رابطة تتكون من سحابة الكترونات التكافئ الحرة التي تقلل من قوى التنافر بين أيونات الفلز الموجبة في الشبكة البلورية .
الروابط الفلزية
تنشأ الروابط الفلزية عندما تكون الذرات الفلزية متقاربة من بعضها و صلبة فإن كل ذرة فلز تفقد إلكتروناً أو أكثر لتتكافئ مع الغلاف الخارجي، وتتميز هذه الإلكترونات بحرية الحركة، مما يؤدي ذلك إلى دخول إلكترونات التكافئ بين الأيونات الموجبة للفلز ويؤدي ذلك على تقليل التنافر بين أيونات الفلز فتربطها معاً، ومع زيادة عدد الالكترونات الحرة الغير متمركزة يزداد التجاذب بين الأيونات الموجبة والإلكترونات الحرة مما يؤدي ذلك إلى زيادة قوة الرابطة الفلزية.
عناصر الجدول الدوري
يتكون الجدول الدوري من 118 عنصراً كيميائياً مختلفاً، ويرمز لكل عنصر بحرف أو حرفان أختصاراً لأسمه، وتم ترتيب عناصر الجدول من اليسار إلى اليمين ومن أعلى إلى أسفل، يسمى كل صف في الجدول بالدورة ويشير رقم دورة أي عنصر إلى أعلى مستوى للطاقة يشمله الإلكترون في هذا العنصر، وتسمى العناصر المرتبة في نفس العامود بالمجموعة وهي العناصر التي يكون لها تكوينات إلكترونية متشابهة ومتماثلة كيميائياً، كما أنه أيضاً يزداد عدد الإلكترونات كلما انتقلنا الى عناصر اسفل الجدول الدوري وفيما يأتي قائمة أسماء عناصر الجدول الدوري بالعربي
- الهيدروجين (H).
- الهيليوم (He).
- الليثيوم (Li).
- البريليوم (Be).
- البورون (B).
- الكربون (C).
- النيتروجين (N).
- الأوكسجين (O).
- الفلورين (F).
- نيون (Ne).
- الصوديوم (Na ).
- المغنيسيوم (Mg).
- الألمنيوم (Al).
- السيليكون (Si).
- الفوسفور (P).
- الكلور (Cl).
- الكبريت (S).
- أرغون (Ar).
- البوتاسيوم (K).
- الكالسيوم (Ca).
- السكانديوم (Sc).
- التيتانيوم (Ti).
- الفاناديوم (V).
- الكروم (Cr).
- المنغنيز (Mn).
- الحديد (Fe ).
- الكوبالت (Co).
- النيكل (Ni).
- النحاس (Cu).
- الزنك (Zn).
- الغاليوم (Ga).
- جيرمانيوم (Ge).
- الزرنيخ (As).
- سيلينيوم (Se).
- البروم (Br).
- الكريبتون (Kr).
- الروبيديوم (Rb).
- سترونشيوم (Sr).
- الأتريوم(Y).
- زركونيوم (Zr).
- النيوبيوم (Nb).
- موليبدنوم (Mo).
- تكنيشيوم (Tc).
- الروثينيوم (Ru).
- الروديوم (Rh).
- بالاديوم (Pd).
- الفضة (Ag)
- كادميوم ( Cd).
- الإنديوم (In).
- القصدير (Sn).
- إثمد (Sb).
- تيلوريوم (Te).
- يود (I).
- زينون (Xe).
- سيزيوم (Cs).
- لانثانوم (Ba).
- سيريوم (La).
- السيريوم (Ce).
- براسوديميوم (Pr).
- نيوديميوم (Nd).
- بروميثيوم (Pm).
- ساماريوم (Sm).
- يوروبيوم (Eu).
- الغادولينيوم (Gd).
- التربيوم (Tb).
- ديسبروسيوم (Dy).
- هولميوم (Ho).
- إربيوم (Er).
- توليوم (Tm).
- إتيربيوم (Yb).
- لوتيشيوم (Lu).
- هافنيوم (Hf).
- تانتالوم (Ta).
- تنجستن (W).
- رينيوم (Re).
- أوزميوم (Os).
- إريديوم (Ir).
- بلاتين (Pt).
- ذهب (Au).
- الزئبق (Hg).
- ثاليوم (Ti).
- رصاص (Pb).
- بزموت (Bi).
- بولونيوم (Po).
- أستاتين (At).
- راديون (Rn).
- فرانسيوم (Fr).
- راديوم (Ra).
- أكتينيوم (Ac).
- ثوريوم (Th).
- بروتكتينيوم (Pa).
- يورانيوم (U).
- نبتونيوم (Np).
- بلوتونيوم (Pu).
- أمريسيوم (Am).
- كوريوم (Cm).
- بركيليوم (Bk).
- كاليفورنيوم (Cf).
- أينشتاينيوم (Es).
- فرميوم (Fm).
- مندليفيوم (Md).
- نوبليوم (No).
- لورنسيوم (Lr).
- رذرفورديوم (Rf).
- دوبنيوم (Db).
- سيبورغيوم (Sg).
- بوريوم (Bh).
- هاسيوم (Hs).
- مايتنريوم (Mt).
- دارمشتاتيوم (Ds).
- رونتيجينيوم (Rg).
- كوبرنيسيوم (Cn).
- نيهونيوم “أنون تريوم” (NH).
- فليروفيوم (Fl).
- موسكوفيوم (Mc).
- ليفرموريوم (LV ).
- تينيسين (TS).
- أوغانيسون (og).
هناك محاولات عديدة من علماء لأجل تصنيف العناصر في الجدول الدوري تبعاً لخصائص العناصر المتشابهة ومن أشهر هذه التصنيفات ما يأتي:
- قسم برزيليوس عناصر الجدول الدوري إلى فلزات ولا فلزات.
- رتب موزلي العناصر ترتيباً تصاعديّاً، بناءً على أعدادها الذريّة.
- رتبت العناصر في الجدول الدوري الطويل، وفقاً لمبدأ البناء التصاعدي، أي خلال ملىء مستويات الطاقة الفرعيّة.
هناك ترتيب توضيحي لجميع العناصر الكيميائية في الجدول الدوري حسب عددها الذري، التوزيع الإلكتروني، كما نظم الجدول الدوري حسب الخصائص والسلوكيات الكيميائية بين خواص العناصر
الجدول الدوري الحديث
تطور الجدول الدوري الحديث بين عامي 1789 و 1862 على النحو التالي:
- عام 1789م: طور العالم الكيميائي الفرنسي أنطوان لافوازييه أول قائمة للعناصر التي يصعب تقسيمها أكثر مثل: أكسيد المغنيسيوم، والباريت، لكنه استبعد الصودا، والبوتاس لأنّه أعتقد أنّه يُمكن تقسيمها أكثر.
- عام 1805م: انشأ أول جدول دوري بواسطة العالم جون دالتون الذي صنف العناصر حسب الكتل الذرية.
- عام 1807م: قام العالم همفري ديفي بتقسيم الصودا، والبوتاس، واكتشف عنصري الصوديوم، والبوتاسيوم، وأكتشف أنّ هذين العنصرين يتشابهان في خصائصهما بشكل كبير، وفي هذه الفترة أدرك مجموعة من العلماء أوجه التشابه بين عناصر المغنيسيوم، والكالسيوم، والباريوم، والسترونشيوم.
- عام 1862م: حدث عالم المعادن الفرنسي ألكسندر إيميل بيغويي نظاماً جديداً لترتيب جميع العناصر المعروفة بحسب كتلها الذرية، وقام بوضع مواقع لستين عنصراً، و قام بترتيبها بناءً على زيادة كتلها الذرية.
- عام 1869م: قام العالم الكيميائي الروسي ديميتري مندلييف بإصدار جدول دوري للعناصر المعروفة، ورتبها حسب الوزن الذري لها، ووضعت العناصر التي تتشابه في خصائصها أسفل بعضها البعض، وترك فراغات للعناصر التي لم يتمّ اكتشافها بعد.
- عام 1894م: اكتشف العالم وليام رامزي العناصر النبيلة، وعلم أنّها تشكل مجموعة جديدة في الجدول الدوري، واكتشاف هذه العناصر قدم دليلاً إضافياً على دقة جدول مندليف الدوري
رد مع اقتباس