خواص الفلزات واللافلزات

بواسطة: - آخر تحديث: ٠٩:١٩ ، ٢٣ يناير ٢٠٢٠
خواص الفلزات واللافلزات

المعادن

تعرّف المعادن في الطبيعة بأنها المواد المتجانسة والتي تحدث بصورة طبيعية في ظل ظروف مختلفة وفي بيئات جيولوجية متنوّعة، وتُصنّف على نطاق واسع إلى فئتين؛ معادن فلزية ومعادن لا فلزية، في حين تمتلك المعادن بنية كيميائية محددة، ويعتمد تصنيفها على خواصها الفيزيائية، إذ يطلق على المكان الذي توجد فيه المعادن الخامات، وتعد الخامات مقدار تركيز أي عنصر مع عناصر أخرى موجودة في منطقة واحدة على شكل صخور، وتستخرج المعادن عن طريق التعدين والحفر والمحاجر، وأخيرًا تشير المعادن الفلزّية إلى المعادن التي تتكون من فلزات في شكلها الخام، وتشير المعادن اللافلزية إلى المعادن التي لا تحتوي على الفلزات.[١]


خواص الفلزات واللافلزات

الفلزات

كما هو واضح من الاسم فإن المعادن الفلزّية هي نوع من المعادن التي تتكون من الفلزات، ومن صفاتها أنّها مواد صلبة وموصلة جيدة للحرارة والكهرباء، ولديها بريق خاص بها، ومن الأمثلة على المعادن الفلزية؛ الحديد والنحاس والذهب والبوكسيت والمنغنيز، أيضًا يمكن استخدام المعادن الفلزية الصلبة في المجوهرات وفي العديد من الصناعات الأخرى؛ مثل السيليكون (الذي حُصل عليه من معدن الكوارتز)، ويستخدم كثيرًا في صناعة الكمبيوتر، والألومنيوم (الذي حُصل عليه من معدن البوكسيت)، ويستخدم في صناعة السيارات وتعبئة الزجاجات.[١] ويمكن تصنيف المعادن الفلزية إلى فئتين:[١]

  • المعادن الحديدية: وهي المعادن التي تحتوي على نسبة عالية من الحديد، ويعد ثلاثة أرباع إجمالي إنتاج المعادن الفلزية من معادن حديدية، وتشمل بذلك خام الحديد والمنغنيز والنيكل والكروميت.
  • المعادن غير الحديدية: وهي المعادن التي لا تتكون من الحديد بصفة أساسية، وتسمى بالمعادن الفلزّية غير الحديدية، إذ يشيع استخدامها في حياتنا اليومية، وتشمل الذهب والنحاس والفضة والرصاص والقصدير.

اللافلزات

توصف بأنها المعادن التي لا تحتوي على الفلزات، وفيما يلي بعض الأمثلة على المعادن اللافلزية؛ الحجر الجيري، المنغنيز، الميكا، الجبس، الفحم، الدولوميت، الفوسفات، الملح والجرانيت، كما تستخدم المعادن اللافلزية في صناعات مختلفة لتصنيع منتجات عديدة؛ مثلًا نجد الميكا تستخدم في صناعة الأجهزة الكهربائية والإلكترونية، والحجر الجيري يستخدم بكثرة في صناعة الأسمنت، وأيضًا يستخدم في إنتاج الأسمدة والحراريات.[١]


صفات العناصر حسب موقعها بالجدول الدوري

تشير الصفة الفلزية إلى مستوى التفاعل في الفلز، وتميل الفلزات إلى فقد الإلكترونات في التفاعلات الكيميائية، كما تشير إلى طاقة التأين المنخفضة داخل المركب، كذلك يكون لذرات الفلز جاذبية منخفضة نسبيًا للإلكترونات، وتعدّ أكثر المعادن الفلزية تفاعليةً تلك التي تتواجد في الجزء السفلي الأيسر من الجدول الدوري، والمعدن الأكثر تفاعلًا بينها هو السيزيوم الذي لا يوجد في الطبيعة كعنصر حرّ، بل يتفاعل كثيرًا مع الماء ويشتعل تلقائيًا في الهواء، ومعدن الفرانكيوم بدرجة أقل من السيزيوم في مجموعة المعادن القلوية، لكنه نادر جدًا لدرجة أن معظم خصائصه لا تُلاحظ أبدًا.[٢]

تعتمد تفاعلية المعادن على عمليات متنوّعة؛ مثل تكوين مركبات الهاليد مع الهالوجينات، ومدى سهولة إزاحة الهيدروجين من الأحماض المخففة، ويزيد الطابع المعدني كلما نزلنا مجموعة في الجدول الدوري، ونظرًا لأن طاقة التأين تنخفض مع انخفاض المجموعات أو تزيد من صعود المجموعات، فإن زيادة قدرة المعادن السفلى في الجدول على فقد الإلكترونات تجعلها أكثر تفاعلًا، بالإضافة إلى ذلك يزيد نصف القطر الذري مع النزول في الجدول الدوري، مما يجعل الإلكترونات الخارجية بعيدة عن النواة وتجعل هذا الإلكترون أقل انجذابًا بواسطة النواة.[٢]

تميل المعادن اللافلزية إلى اكتساب الإلكترونات في التفاعلات الكيميائية، وتحتوي على جاذبية عالية للإلكترونات داخل المركب، إذ تقع العناصر اللافلزية الأكثر تفاعلية في الجزء العلوي الأيمن من الجدول الدوري؛ نظرًا لأن الغازات النبيلة تعد مجموعة خاصة بسبب افتقارها للتفاعلية، هذا ويعد عنصر الفلورين أكثر المواد اللافلزية تفاعليةً، لكنه من الصعب العثور عليه في الطبيعة كعنصر حرّ، بل يتفاعل غاز الفلور بصورة متفجرة مع العديد من العناصر والمركبات الأخرى، ويعد أحد أكثر المواد المعروفة خطورة، أخيرًا لا يوجد تقسيم واضح بين الشخصية الفلزية واللافلزية عبر الجدول الدوري، ويوجد ميل متزايد لقبول الإلكترونات للمعادن اللافلزية وانخفاض في احتمالية أن تتخلى الذرة عن إلكترون واحد أو أكثر.[٢]


الخواص الفيزيائية للمعادن الفلزية واللافلزية

الخصائص الفيزيائية للمعادن الفلزّية تجعلها مفيدة لأغراض عديدة، على سبيل المثال يُستخدم النحاس في صنع الأسلاك الكهربائية، ويُستخدم الذهب في صنع المجوهرات، ويُستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ في صناعة الأواني والمقالي، وفيما يلي بعض الخصائص الفيزيائية للمعادن:[٣]

  • تتفاعل المعادن الفلزية مع المعادن اللافلزية لتكوين روابط أيونية، على سبيل المثال كلوريد الصوديوم (كلوريد الصوديوم).
  • المعادن الفلزية موصلة جيده للكهرباء، مما يعني أنه يمكن توصيل الكهرباء من خلالها بسبب الإلكترونات المتحركة الموجودة فيها، ويستخدم النحاس بكثرة لأنّه موصل جيد للكهرباء.
  • تحتوي المعادن الفلزية على نقاط انصهار عالية ونقاط غليان مرتفعة؛ لأن لها روابط معدنية قوية.
  • جميع المعادن الفلزية لها سطح لامع، ولديهم بريق جميل، وأهم معدن يمكن الاستدلال به هو الذهب.
  • تزن المعادن الفلزية وزنًا كبيرًا؛ لأنها ذات كثافة عالية، وتعد أغلب المعادن ذات وزن ثقيل.
  • تكاد تكون عديمة المرونة، فلا يمكن تمديد المعادن الفلزية بسهولة أبدًا.
  • موصلات للحرارة، وهذا هو السبب في أن الأواني والمقالي والأوعية مصنوعة من المعادن الفلزية.
  • موصلات جيدة للصوت.
  • عادةً ما تكون المعادن الفلزية في الحالة الصلبة بدرجة حرارة الغرفة الطبيعية، ومع ذلك توجد استثناءات، فتجد الزئبق عادةً بشكل سائل.
  • يوجد عدد قليل من المعادن الفلزية ذات الكثافة المنخفضة والناعمة، ولديها نقاط انصهار وغليان منخفضة، وهذه المعادن هي فلزات قلوية، كما أنها شديدة التفاعل، ونادراً ما تصادف في شكلها المعدني الأولي.
  • بعض المعادن الفلزية مثل الصوديوم ليّن للغاية، بحيث يمكن قطعه بالسكين.
  • توجد ثلاثة معادن فلزّية مغناطيسية هي؛ الحديد والنيكل والكوبالت.
  • المعادن اللافلزية لديها طاقات تأين عالية.
  • المعادن اللافلزية لديها طاقة كهربية عالية.
  • المعادن اللافلزية عبارة عن عوازل ممتازة للكهرباء.
  • المعادن اللافلزية ليس لديها بريق مثل المعادن الفلزية.
  • المعادن اللافلزية غير موصلة للحرارة.
  • المعادن الفلزية ضعيفة جدًا وهشة، تميل إلى الكسر أو التحطيم بسهولة.
  • المعادن اللافلزية لها كثافة منخفضة.
  • المعادن الفلزية هي موصلة للصوت، ولا تصدر أصواتًا عند ضربها.
  • المعادن الفلزية تميل إلى كسب الإلكترونات بسهولة.
  • المعادن اللافلزية تكون في الحالات الصلبة والسائلة أو الغازية.
  • المعادن اللافلزية تشكل أكاسيد حمضية.
  • المعادن اللافلزية تعد عوامل مؤكسدة جيدة.
  • أخيرًا، تشتمل المعادن اللافلزية من 4-8 إلكترونات في الغلاف الخارجي.


الخواص الكيميائية للفلزات واللافلزات

الاختلافات في الخواص الكيميائية عديدة، ومن أهمها:[٤]

  • تتفاعل جميع المعادن مع الأكسجين لتشكيل أكاسيد المعادن: تتفاعل جميع المعادن اللافلزية مع الأكسجين لتكوين أكاسيد حمضية أو محايدة.
  • تتفاعل المعادن الفلزية مع الماء لإنتاج هيدروكسيد الفلز وغاز الهيدروجين: فالمعادن اللافلزية لا تتفاعل مع الماء.
  • تتفاعل المعادن الفلزية مع الحمض المخفف لتشكيل ملح فلزّي وغاز الهيدروجين: فالمعادن اللافلزية لا تتفاعل مع الأحماض المخففة.
  • جميع المعادن اللافلزية تتفاعل مع الكلور لتشكيل كلوريد الفلزات الأيونية: تتفاعل المعادن اللافلزية مع الكلور لتكوين كلوريد تساهمي.
  • فقط عدد قليل من المعادن الفلزية مثل Na و K و Ca و Mg تتفاعل مع الهيدروجين لتكوين هيدرات المعادن: فالمعادن اللافلزية تتفاعل مع الهيدروجين لتشكيل هيدريد التساهمية.


المراجع

  1. ^ أ ب ت ث "Difference Between Metallic and Non-metallic Minerals"، keydifferences. Edited.
  2. ^ أ ب ت "Metallic and Nonmetallic Character"، lumenlearning، Retrieved 12-12-2019. Edited.
  3. "Physical Properties of Metals and Nonmetals"، toppr، Retrieved 12-12-2019. Edited.
  4. "NON - METALS"، funscience، Retrieved 12-12-2019. Edited.