عند البحث عن المعادن واللافلزات، فإن الطبيعة من حولنا لها عناصر عديدة، والتي تنقسم إلى معادن وغير فلزية. اللافلزات هي عناصر غير صلبة وموصلات ضعيفة للكهرباء، وللمعادن واللافلزات خصائص سوف أتطرق إليها كثيرًا.
مقدمة عن المعادن واللافلزات
للمعادن خواص معينة، واللافلزات لها خصائص أخرى، وهناك اختلافات كثيرة بين المعادن واللافلزات، وتشمل هذه الاختلافات قوة أو ضعف الكهرباء الموصلة أو حرارة الحمل والاختلافات الأخرى التي تميز كل عنصر. عن الآخر، وبسبب هذه الاختلافات، لكل منهما استخدامات مختلفة عن الأخرى.
أنظر أيضا: أهم استخدامات وخصائص وأنواع الفلزات القلوية الترابية
خصائص المعادن
- المعادن موصلات جيدة للحرارة والكهرباء.
- تتمتع المعادن بدرجة من اللمعان، وتتميز بمرونتها وقدرتها على الانحناء دون تكسير، والسبب كثافتها العالية، فالمعادن قابلة للطرق وقابلة للدهن.
- تتمتع المعادن بنقاط انصهار وغليان عالية، أي أنها تذوب في درجات حرارة عالية بدلاً من درجات حرارة منخفضة.
- تميل المعادن إلى تكوين أيونات موجبة بفقدان الإلكترونات.
- الروابط الكيميائية المعدنية هي واحدة من أقوى الروابط، ويمكن للمعادن أن تترابط مع معادن أخرى، ويمكنها أيضًا الارتباط مع اللافلزات.
- المعادن لها القدرة على تشكيل السبائك.
- تشكل المعادن جزءًا كبيرًا من جسم الإنسان وقشرة الأرض.
- تصنف معظم المعادن على أنها عناصر غير مستقرة كيميائيًا، لأنها تتفاعل بسهولة مع الأكسجين الموجود في الغلاف الجوي وبالتالي تتأكسد.
- الفلزات القلوية هي أكثر المعادن تفاعلًا، وتعتبر قوية ومتينة على الرغم من مرونتها.
- تتشكل الروابط الأيونية بين العناصر المعدنية نفسها، أو بين العناصر المعدنية والعناصر غير المعدنية، وهذه الروابط الأيونية من أقوى الروابط الكيميائية.
- هناك أيضًا روابط قوية بين ذرات المعدن، مما يجعل من الصعب فصل ذراته عن بعضها البعض.
- تعد المعادن أو المعادن من أهم مكونات جسم الإنسان – الكالسيوم والمغنيسيوم والصوديوم والحديد والبوتاسيوم والزنك.
- تشكل المعادن أيضًا جزءًا كبيرًا من قشرة الأرض، مثل الألومنيوم والكالسيوم والحديد والبوتاسيوم والمغنيسيوم والمنغنيز والتيتانيوم.
تصنيف المعادن في الجدول الدوري
- الفلزات القلوية: وهي عناصر المجموعة الأولى من الجدول الدوري، وتتميز هذه العناصر بإمكانية الذوبان وإعادة التشكيل، وتتميز بقلة كثافتها وشدتها في التفاعل، ويمكن إضافة مواد أخرى قلوية. معدن، عادة ما يكون نوعًا من المحاليل المعقدة، مع تفاعل واضح، مثل ملح الطعام.
- الفلزات القلوية الترابية: وهي العناصر الموجودة في المجموعة الثانية من الجدول الدوري، وتتميز هذه العناصر بصلابتها وخفتها ودرجة مرونتها.
- المعادن الأساسية: هي معادن موصلة جيدة للكهرباء والحرارة ولها بريق معدني ويمكن تشكيلها.
- المعادن الانتقالية: هي المعادن التي لها حالات أكسدة متعددة، ويسجل فيها الصدأ المزعوم. تتميز هذه النوعية بالذوبان عند درجة حرارة عالية، وهذا النوع لا يتفاعل بشكل كبير مع العناصر الأخرى. من الممكن إعادة تشكيل هذه المعادن الانتقالية وتصنيعها بناءً على درجة انصهار كل معدن، بما في ذلك النحاس والحديد أمثلة على هذه المعادن.
- المعادن النبيلة: لها اسم آخر وهو المعادن الثمينة، وسبب تسميتها بهذا الاسم عدم تماسكها مع العناصر الأخرى ووجودها في الطبقة العليا من الأرض بشكل نقي خالٍ من الشوائب. تتفاعل مع أي عناصر أخرى مثل الذهب.
- المعادن الضعيفة: لا يستخدم هذا النوع من المعدن بمفرده، بل يجب استخدامه مع أنواع أخرى من المعادن الأقوى، ويستخدم في العديد من الصناعات مثل القصدير والرصاص.
أنظر أيضا: أهم استخدامات وخصائص وأنواع الفلزات القلوية الترابية
سبيكة
السبيكة عبارة عن خليط من المواد المعدنية، وتحتوي السبيكة على عنصر معدني واحد على الأقل، مثل الفولاذ والحديد والنحاس والبرونز، وهذه السبائك مصنوعة للاستخدام في تطبيقات خاصة.
ومن الأمثلة على هذه التطبيقات المحركات النفاثة، التي تحتوي على أكثر من عشرة مكونات.
العوامل المؤثرة على الرابطة المعدنية
- كثافة الشحنة التي يكتسبها أيون عندما يفقد جميع الإلكترونات في مداره الأخير، وتكون العلاقة بين قوة الرابطة المعدنية وكثافة الشحنة علاقة مباشرة، فكلما زادت كثافة الشحنة، كانت الرابطة المعدنية أقوى وأطول .
- حجم الأيون يتناسب طرديا مع عدد المدارات.
خصائص الروابط المعدنية
- إنها رابطة كيميائية تحدث بين عنصرين معدنيين.
- لا تفقد المعادن إلكترونات التكافؤ ولا تشاركها مع الذرات المجاورة. بدلاً من ذلك، تتداخل مجالات الطاقة الخارجية مع بعضها البعض وتشكل نموذجًا للإلكترونات الحرة.
- لا تترابط الإلكترونات في مجالات الطاقة الخارجية لذرات المعدن بسهولة مع أي ذرة معينة، ولكنها تتحرك بسهولة من ذرة إلى أخرى حتى تصبح أيونات معدنية موجبة.
- تعتمد الروابط المعدنية على التجاذب بين الجسيمات ذات الشحنات الموجبة والسالبة، وهي خاصية مشتركة بين الروابط الأيونية.
- تشكل المعادن والمركبات الأيونية شبكات بلورية في الحالات الصلبة.
خصائص المعادن
- لديها طاقة أيونية عالية.
- موصل ضعيف للحرارة والكهرباء.
- إنها مواد هشة وليست قابلة للطرق.
- يكاد يفتقر إلى اللمعان.
- يكتسب بسهولة الإلكترونات أثناء التفاعلات الكيميائية.
- لديها نقاط غليان وانصهار منخفضة.
- هذه المادة لا ترن.
- تتفاعل مع الأكسجين وتشكل أكاسيد حمضية.
- هذه العناصر لا تتفاعل مع الأحماض المخففة.
- تختلف حالتها المادية بين صلبة أو سائلة أو غازية.
- لها كثافة منخفضة مقارنة بالمعادن، ومن الأمثلة على اللافلزات الكلور والهيليوم والكبريت.
شكل اللافلزات في الجدول الدوري
- الهالوجينات: والتي تحتل المجموعة السابعة من الجدول الدوري، وتعتبر من أكثر المجموعات تنوعًا، بما في ذلك الصلب، بما في ذلك الغازات مثل الكلور والفلور.
- الغازات النبيلة: يطلق عليها هذا الاسم لأنها لا تميل إلى الاختلاط والتفاعل مع العناصر الأخرى.
الفرق بين المعادن واللافلزات
- المعادن موصلات جيدة للحرارة والكهرباء، على عكس اللافلزات، فهي عازلة للحرارة والكهرباء.
- يمكننا إعادة تشكيل المعادن عن طريق الطرق والرسم، ولكن يمكن سحق اللافلزات أو كسرها عند محاولة إصلاحها أو تعريضها للطرق والرسم.
- عادة ما تعكس المعادن الضوء بسبب سطحها الأملس، على عكس اللافلزات.
- معظم المعادن غير مستقرة كيميائيًا لأنها تتفاعل مع الأكسجين والصدأ بمرور الوقت، وهذا ليس هو الحال مع اللافلزات.
- تميل معظم المعادن إلى فقد إلكترون بينما، على النقيض من ذلك، تميل اللافلزات إلى اكتساب إلكترون.
- يوجد في الطبيعة عدد كبير من اللافلزات، وهناك عدد غير عادي من المعادن، رغم وجود 90 نوعًا من المعادن، و 12 نوعًا فقط من اللافلزات.
- توجد اللافلزات في أجسام الكائنات الحية، بينما توجد المعادن في الصخور والتربة.
خصائص أشباه الفلزات
هناك عناصر تختلف خواصها بين المعادن واللافلزات، وتسمى هذه العناصر أشباه المعادن، على سبيل المثال: السيليكون، البورون، الأنتيمون، الزرنيخ، الجرمانيوم، التيلوريوم.
- لديه القدرة على فقدان أو اكتساب الإلكترونات أثناء التفاعل.
- تميل إلى أن تكون مرنة.
- تأتي هذه العناصر في أشكال عديدة.
- إنه أشباه موصلات جيدة.
- إنها توصل الحرارة والكهرباء، ولكن على عكس المعادن، فهي أقوى منها.
- اللون ساطع وباهت.
انظر أيضًا: أين يوجد السيلينيوم وما هي فوائده
نهاية البحث عن المعادن واللافلزات
في نهاية رحلتنا مع البحث عن المعادن واللافلزات، الطبيعة كلها من حولنا بها عناصر كثيرة، وفيها معادن، وفيها غير معادن، وهناك شبه فلزات، ولكل منها خصائصه الخاصة التي تميزه عن غيره وتجعل كل عنصر أو مجموعة عناصر مفيدة للاستخدام في مجالات معينة، وتحدثت بالتفصيل عن الاختلافات بينهم وعن خصائص كل عنصر.