ما هي الفلزات

بواسطة: - آخر تحديث: ٠٨:٠٨ ، ٢٩ سبتمبر ٢٠١٩
ما هي الفلزات

العناصر الكيميائيّة

يُشير مصطلح المادّة إلى أي شيء يشغل حيّزًا في الفضاء ويمتلك كتلةً؛ أي أنّها المكوّن الأساس بالكون، وتتكوّن جميع أنواع المواد من مكوّنات تُسمّى العناصر، وتمتلك هذه العناصر خصائص كيميائيّة وفيزيائيّة محددة ولا يُمكن تقسيمها إلى مواد أخرى عن طريق التّفاعلات الكيميائيّة العاديّة، ويُوجد في الطبيعة 118 عنصرًا؛ حيث يتكوّن 92 عنصرًا منها بشكلٍ طبيعيٍ أمّا باقي العناصر فيُمكن إنتاجها بالمختبرات العلميّة، وتختلف العناصر عن بعضها البعض؛ فعلى سبيل المثال يختلف عنصر الذّهب عن عنصر الكربون وينتمي كلاهما إلى عائلة مختلفة؛ وقد يُطرح سؤال: "ما هي الفلزات واللافلزات؟" أثناء البحث عن هذه العناصر المختلفة والتّفاعلات الكيميائيّة، لذلك سيقدم هذا المقال إجابة عن سؤال: "ما هي الفلزات؟".[١]

ما هي الفلزات

يُمكن الإجابة عن سؤال: "ما هي الفلزات؟" عن طريق ذكر التّعريف الكيميائيّ الخاص بها؛ حيث إنّها تُعبّر عن أي نوع من المواد التي تتميّز بقدرتها العالية على توصيل الحرارة والكهرباء بالإضافة إلى ليونتها ومرونتها وقدرتها العالية على عكس الضّوء، وتشكّل الفلزّات نسبةً كبيرةً من العناصر؛ حيث تُصنّف ثلاثة أرباع العناصر الكيميائيّة المعروفة تقريبًا بأنّها من الفلزّات، وتُوجد غالبيتها في الخامات أو المواد التي تحمل الفلزّات كما يُمكن أن يُوجد بعض هذه الفلزّات بشكلٍ حرٍ ومنها النّحاس والذّهب والبلاتينيوم والفضّة وذلك لأنّها لا تتفاعل كيميائيًا مع العناصر الأخرى بسرعةٍ.[٢]

أنواع الفلزات

لا يُمكن الإجابة عن سؤال ما هي الفلزات بشكلٍ عامٍ دون ذكر أنواعها المختلفة؛ حيث تختلف هذه الأنواع عن بعضها البعض بالخصائص الأساسيّة بشكلٍ كبيرٍ ومنها البُنية وأعداد الإلكترونات في الغلاف الخارجي والتكوين البلوريّ والتكوين الدقيق،[٣] وفيما يأتي ذكر لأنواع الفلزات المختلفة:

الفلزات القلوية

يجب ذكر الفلزات القلوية للإجابة عن سؤال ما هي الفلزات؛ حيث تتضمّن الفلزّات القلويّة كل العناصر الكيميائيّة التي تُوجد في عمود 1A من الجدول الدّوري، وهي الهيدروجين والليثيوم والصوديوم والبوتاسيوم والريبيديوم والسيزيوم والفرانسيوم، وتجتمع هذه الفلزّات بخاصيّة مميّزة وهي احتوائها على إلكترون واحد في الطبقة الخارجيّة، كما تميل معظم هذه الفلزّات لخسارة الإلكترون الذي يُوجد في الطبقة الخارجيّة، أمّا بالنسبة للهيدروجين فإنّه لا يفقد الإلكترون بسهولةٍ وذلك بسبب صغر حجمه وبالتّالي فإنّه يميل للتصرّف كالعناصر اللافلزيّة، أمّا الفرانسيوم فإنّه يُعد من العناصر التي تضمحل بسرعةٍ؛ حيث يُقدّر عدد ذرّات عنصر الفرانسيوم التي تُوجد على سطح الأرض في هذه اللحظة بذرّة واحدة فقط.[٤]

الفلزات القلوية الترابية

لا بُد من تعريف الفلزات القلوية الترابية أيضًا للإجابة عن سؤال ما هي الفلزات؛ حيث إنّها تُعدّ جميع العناصر التي تُوجد في العمود الثّاني 2A من الجدول الدّوري، وتتضمّن الفلزّات القلويّة الترابية كل من البيريليوم والمغنيسيوم والكالسيوم والإسترونتيوم والباريوم والراديوم، وتتميّز هذه الفلزّات بأنّها تحتوي على إلكترونين اثنين في غلافها الخارجي، وقد اتخذت اسمها بسبب طبيعة المركبات التي تُنتجها عند تفاعلها مع الأكسجين.[٥]

الفلزات الانتقالية

يُعبّر مصطلح الفلزّات الانتقاليّة عن أيّ نوع من العناصر الكيميائيّة التي تحتوي على إلكترون تكافؤ؛ ويُعدّ ذكر هذا النوع مهمًا أيضًا عند الإجابة عن سؤال ما هي الفلزات، كما تتميّز الفلزّات التي تنتمي لهذا النّوع بقدرتها على المشاركة في تشكيل الرّوابط الكيميائيّة باستخدام غلافين من الإلكترونات بدلًا من واحد، كما تتميّز بالعديد من الخصائص العامّة؛ حيث يُصنّف معظم هذه الفلزّات بأنّها من العناصر الصلبة والقويّة واللامعة بالإضافة إلى أنّها تمتلك درجات غليان وانصهار عالية، والقدرة الجيّدة على توصيل الحرارة والكهرباء.[٦]

الفلزات الأساسية

غالبًا ما تُذكر الفلزات الأساسية عند الإجابة عن سؤال ما هي الفلزات؛ حيث تعرض هذه المجموعة الخصائص الأساسيّة المرتبطة بالفلزات بشكلٍ عامٍ كالمرونة والكثافة والقدرة على توصيل الحرارة والكهرباء، إلّا أنّ البعض من الفلزّات التي توجد في هذه المجموعة قد تُظهر خصائص غير فلزيّة، فعلى سبيل المثال يتصرّف القصدير كأحد أنواع العناصر غير الفلزيّة، وعلى الرّغم من صلابة غالبيّة أنواع الفلزّات إلّا أنّ الرصاص والغاليوم من الفلزّات الناعمة، وتتميّز الفلزّات الأساسيّة بامتلاكها لدرجات غليان وانصهار أقل مقارنةً بالفلزّات الانتقالية مع وجود بعض الاستثناءات.[٧]

الخصائص الفيزيائية للفلزات

يُطلق على جميع العناصر التي تكوّن أيونات موجبة عن طريق خسارة الإلكترونات خلال التفاعلات الكيميائيّة اسم الفلزّات باستثناء الهيدروجين،[٨] حيث تدفع بعض الخصائص الخاصّة به إلى الشّك بأنّه من المحتمل أن يكون من الفلزّات،[٩] وللتمكّن من الإجابة عن سؤال ما هي الفلزات بشكلٍ كافٍ لا بُد من ذكر الخصائص الفيزيائيّة التي تتميّز بها، وفيما يأتي ذكر لهذه الخصائص:[٨]

  • الحالة الفيزيائيّة: تُوجد الفلزّات بالحالة الصلبة عند درجة حرارة الغرفة؛ باستثناء الزئبق الذي يُوجد بالحالة السائلة في درجة الغرفة.
  • اللمعان: تتميّز الفلزات بقدرتها على عكس الضوء من السطح، كما يُمكن دهنها كالذّهب والفضّة والنّحاس.
  • القابلية للطرق: تتميّز أيضًا بقدرتها على مقاومة الطّرق وإمكانيّة تحويلها إلى صفائح رقيقة تُسمّى الرقائق.
  • الليونة: يُمكن تحويل الفلزّات إلى أسلاك؛ فعلى سبيل المثال يُمكن سحب 100 غرام من الفضّة إلى أسلاك رقيقة تمتد إلى 200 متر.
  • الصلابة: تتميّز جميع أنواع الفلزّات بأنّها صلبة باستثناء عنصريّ البوتاسيوم والصوديوم اللذين يتميّزان بأنهما ناعمان ويُمكن قطعهما بالسكين.
  • التكافؤ: يُوجد عدد يتراوح ما بين 1 إلى 3 إلكترونات في الغلاف الخارجيّ لذرّات الفلزّات غالبًا.
  • التوصيل: تعود جودة التوصيل إلى احتواء الفلزّات على إلكترونات حرّة الحركة، ويُعدّ كل من الفضّة والنّحاس من أفضل الموصلات للكهرباء والحرارة أمّا الرصاص فهو الأقل جودة في توصيل الحرارة، كما يُعدّ كل من الزئبق والحديد والبزموت من الموصلات الضعيفة.
  • الكثافة: تمتلك الفلزّات كثافة عالية جدًا، ويمتلك كل من الإيريديوم والأوزميوم القيم الأعلى، أمّا الليثيوم فهو الأقل كثافة.
  • درجة الغليان والانصهار: تمتلك الفلزّات درجات غليان وانصهار عالية جدًا، ويتميّز التانغستون بامتلاكه لأعلى درجة غليان وانصهار، أمّا الزئبق فإنّه يمتلك الدرجات الأقل، كما يتميّز كل من البوتاسيوم والصوديوم بانخفاض هذه الدّرجات أيضًا.

الخصائص الكيميائية للفلزات

يُعدّ ذكر الخصائص الكيميائيّة للفلزّات من الأمور المهمّة في حالة طرح سؤال ما هي الفلزات، حيث إنّها تُحدد العديد من الخصائص التي يتميّز بها الفلز كالتفاعلات الكيميائيّة، وفيما يأتي ذكر للخصائص الكيميائيّة التي تتميّز بها العناصر الفلزيّة بشكلٍ عامٍ وبأنواعها المختلفة:

  • الكهرباء الموجبة: تتميّز الفلزّات بأنّها تمتلك طاقة تأيّن منخفضة وغالبًا تميل لفقد الإلكترونات عندما تخضع للتفاعلات الكيميائيّة وترفض كسب الإلكترونات بشكلٍ طبيعيٍ، فعلى سبيل المثال الفلزّات القلويّة تخسر إلكترون واحد دائمًا، أما القلويات الترابيّة فإنّها تخسر إلكترونين، أمّا الفلزات الانتقالية فلا تتبع نمطًا معينًا واضحًا فقد تخسر إلكترون واحد أو إلكترونين أو ثلاثة.[٨]
  • التآكل: تتآكل الفلزّات بسرعةٍ.[١٠]
  • الكهروسلبية: تمتلك الفلزّات كهروسلبيّة منخفضة؛ حيث إنها تخسر الإلكترونات بسهولةٍ.[١٠]
  • نتائج التفاعل: تُنتج الفلزّات أكاسيد قاعدية.[١٠]

استخدامات الفلزات

يُمكن الاستدلال على بعض استخدامات الفلزات في حالة الإجابة على سؤال ما هي الفلزات وذكر الخصائص الكيميائية والفيزيائية الخاصّة بأنواعها المختلفة؛ حيث تُمكّن بعض الخصائص الفلزّات من اتخاذ أشكال معيّنة مما يسمح لها بالدخول في صناعة العديد من الأشياء، وفيما يأتي ذكر لبعضٍ من استخدامات الفلزات:[١١]

  • الألومنيوم: تُستخدم رقائق الألومنيوم في تغلفة وتعبئة الأدوية والشوكولاتة والحلويات والأطعمة المختلفة، أمّا الفلز فإنّه يُستخدم في صناعة الطائرات والأسلاك الكهربائيّة وخطوط نقل الكهرباء وأدوات الطبخ.
  • الزئبق: يُستخدم في صناعة ميزان الحرارة.
  • الفضة والذهب: يُستخدمان في صناعة المجوهرات.
  • الزنك: يُستخدم في تغليف الحديد لمنعه من الصدأ.
  • الحديد: بالإضافة لصناعة أدوات الطبخ يُستخدم الحديد في صناعة المركبات المتحرّكة والآلات والأنابيب والحاويات.

سمية الفلزات الثقيلة

تُوجد العديد من أنواع الفلزات الثقيلة حولنا كالزئبق والرصاص والكاديوم والنحاس؛ حيث إنّها تُوجد في الأرض والماء والمُنتجات التي تُستخدم يوميًا، ويُصنّف العلماء هذه الفلزّات نسبةً لكثافتها من الأعلى إلى الأسفل أو الوزن الذّريّ، وعلى الرّغم من حاجة الجسم لكميةٍ قليلةٍ من هذه الفلزّات كالنّحاس والحديد للمحافظة على صحّة الجسم إلّا أنّ التعرّض المفرط لبعضٍ منها قد يؤدّي للإصابة بالأمراض، وفيما يأتي ذكر للأشخاص المحتمل تعرّضهم لسميّة الفلزات الثقيلة وكيفية الوقاية منها:[١٢]

المهددون بالتعرّض لسميّة الفلزات الثقيلة

قد يتطرّق البعض إلى موضوع سميّة الفلزات الثقيلة عند البحث عن سؤال: "ما هي الفلزات؟"؛ إذ قد يتعرّض البعض للإصابة بهذه المشكلة في حالة تناول الأطعمة والمشروبات الملوّثة بالفلزات الثقيلة أو استنشاق الغبار والأبخرة الملوّثة، وفيما يأتي ذكر للأشخاص المهددون للإصابة بالمشكلة:

  • العاملون بالمصانع التي تحتوي على أحد أنواع الفلزات الثقلية.
  • الذين يتعرّضون لاستنشاق عنصر الرصاص عن طريق غبار الدّهان عند إصلاح منازلهم.
  • الذين تناولوا أسماك تم اصطيادها من المناطق التي تحتوي على كمية كبيرة من الزئبق.
  • المستخدمون للأعشاب الطبيّة التي تحتوي على كمية كبيرة من الفلزات الثقيلة.

الوقاية من سمية الفلزات الثقيلة

تُقدّم الإجابة عن سؤال ما هي الفلزات معلومات كبيرة حولها؛ فعلى الرّغم من الآثار الإيجابية التي تعود بها على حياة الإنسان فإنّها أيضًا قد تعرّضه للخطر كمساهمتها بإصابته بسمية الفلزات الثقيلة، ويُمكن الالتزام بإجراءات الوقاية للحماية من التعرّض لهذه المشكلة، وفيما يأتي ذكر لبعضٍ من إجراءات الوقاية العامّة:

  • ارتداء الأقنعة أو ملابس الأمان في حالة العمل في مصانع الفلزات الثقيلة.
  • التحقق من التحذيرات الخاصّة بالأسماك المحليّة للتأكّد من سلامتها.
  • فحص الدّهان الذي يحتوي على رصاص عن طريق التواصل مع خبير في حالة السكن في منزل بُني في عام 1978م وما قبل.
  • التحقق من نشرة المنتجات المحتوية على هذه الفلزات.

الفلزات الأكثر تواجدًا في الكون

عند البحث عن سؤال ما هي الفلزات الأكثر تواجدًا في العالم ستكون الإجابة هي عنصر الألومنيوم؛ حيث إنّه يكوّن 8% من القشرة الأرضيّة، وغالبًا ما يُوجد هذا الفلز مركّبًا مع العناصر الأخرى ولا يُمكن أن يُوجد بشكلٍ نقيٍ لوحده، ويعدّ كل من الشبة وأكسيد الألومنيوم من المركبات الأكثر شيوعًا لعنصر الألومنيوم، ويتميّز هذا الفلز بالعديد من الخصائص النّادرة، وفيما يأتي ذكر لبعضٍ منها:[١٣]

  • الليونة والمتانة.
  • خفّة الوزن.
  • إمكانيّة تشكيله بسهولةٍ.
  • لونه الفضيّ أو الرماديّ الباهت.
  • مقاومته للصدأ.
  • قدرته على الذّوبان بالماء ضمن الظروف المناسبة.
  • عدم امتلاكه للخصائص المغناطيسيّة.

أغلى الفلزات في العالم

غالبًا ما يتطرّق البعض لذكر أغلى الفلزات الموجودة في العالم عند البحث عن إجابة سؤال ما هي الفلزات، وعلى الرّغم من الاعتقاد الشائع بأنّ الذّهب أو الفضّة هي أكثر الفلزات غلاءً إلّا أنّ هُناك فلزّات أخرى تُعدّ الأغلى في العالم أيضًا؛ ومنها فلز الروديوم الذي يُعدّ الأكثر تكلفةً حول العالم، ويتميّز هذا الفلز بالعديد من الخصائص نذكر منها ما يأتي:[١٤]

  • يُشار إليه بالرمز الكيميائي Rh.
  • يحمل العدد الذّري 45.
  • يُعدّ من العناصر النّادرة.
  • يمتلك اللون الرماديّ المائل للأبيض.
  • ينتمي إلى عائلة البلاتينيوم.
  • يستخدم بالعديد من المجالات ومنها؛ كعامل لزيادة صلابة السبائك وتحسين مقاومة البلاتين والبلاديوم ضد الصدأ.

أقوى فلز في الطبيعة

عند طرح سؤال ما هي الفلزات لا بُد من ذكر أقوى أنواع هذه العناصر في العالم؛ حيث يُعدّ فلز التانغستون هو الأكثر قوّةً بالعالم بالنسبة لقوّة الشد، ويبلغ مقدار أقصى قوّة شد يحققها هذا العنصر 1510 ميجاباسكالس، كما يتميّز العنصر بأنّه يحمل أعلى درجة انصهار مقارنةً بأنواع الفلزّات الأخرى التي تُوجد على شكل سبائك، بالإضافة إلى أنّه يحمل ثاني أعلى درجة انصهار بين جميع أنواع العناصر التي تُوجد في الجدول الدّوري بأكمله؛ حيث يحتل عنصر الكربون المركز الأول ويُمكن أن يصمد لدرجات حرارةٍ أعلى مقارنةً بالتانغستون، كما يتميّز هذا الفلز بالعديد من الخصائص الأخرى وفيما يأتي ذكر لبعضٍ منها:[١٥]

  • الكثافة العالية.
  • الهشاشة.
  • شيوع وجوده في مادّة الفولاذ بالإضافة إلى السبائك؛ حيث يُمكن أن تزيد كمية قليلة منه من قوّة السبيكة بشكلٍ كبيرٍ جدًا.
  • شيوع استخدامه في التطبيقات الكهربائيّة والعسكريّة، بالإضافة إلى وجوده في خيوط المصابيح الكهربائيّة، كما أنّه يُستخدم في طلاء الثقوب الخاصّة بالقذائف.

ويجب الإشارة إلى أنواع الفلزّات الأخرى عند التطّرق إلى أقوى الفلزّات في الطبيعية؛ فعلى الرّغم من تميّز التانغستون بأعلى قوّة شد إلّا أنّ أكثر الفلزّات قساوة في الطبيعة هو الكروم، أمّا أكثر السبائك قوّة فهو الفولاذ، ويتميّز فلز التيتانيوم بأنّه يُعد من أكثر العناصر القويّة استخدامًا بين أنواع الفلزات الأخرى جميعها.[١٥]

تعريف أشباه الفلزات

لا بُد من التطرّق إلى مجموعة أشباه الفلزات عند البحث والتساؤل عن ما هي الفلزات بشكلٍ عامٍ؛ حيث تعدّ هذه المجموعة وسيطة بين الفلزات واللافلزّات، وتمتلك خصائص وسيطة بينهما؛ ومنها عنصر السيليكون والبورون والجرمانيوم والزرنيخ والأنتيمون وغيرها، وتتميّز هذه المجموعة بالعديد من الخصائص المختلفة؛ حيث تتميّز معظم عناصرها بأنّها لامعة وتمتلك المظهر المعدني ولكنّها قصفة، بالإضافة للخصائص الكيميائيّة للعناصر اللافلزيّة، كما تتميّز أشباه الفلزّات بأنّها تمتلك خصائص أشباه الموصلات، وتتميّز حالة أشباه الفلزّات الفيزيائيّة بأنّها صلبة تحت الظروف الطبيعيّة، كما أنّها قادرة على تشكيل السبائك بجانب العناصر الفلزيّة.[١٦]

المراجع[+]

  1. "Matter, elements, and atoms", www.khanacademy.org, Retrieved 26-09-2019. Edited.
  2. "Metal", www.britannica.com, Retrieved 26-09-2019. Edited.
  3. "What are the different forms of metals?", www.quora.com, Retrieved 26-09-2019. Edited.
  4. "Alkali Metal Elements: Properties, Characteristics & Reactions", study.com, Retrieved 26-09-2019. Edited.
  5. "Alkaline Earth Metals: Definition, Properties & Characteristics", study.com, Retrieved 26-09-2019. Edited.
  6. "Transition metal", www.britannica.com, Retrieved 26-09-2019. Edited.
  7. "Metals: List of Elements", www.thoughtco.com, Retrieved 26-09-2019. Edited.
  8. ^ أ ب ت " Metals, Nonmetals, and Metalloids", chem.libretexts.org, Retrieved 26-09-2019. Edited.
  9. "Is Hydrogen a Metal?", www.scientificamerican.com, Retrieved 26-09-2019. Edited.
  10. ^ أ ب ت "Metals Versus Nonmetals", www.thoughtco.com, Retrieved 26-09-2019. Edited.
  11. "What are the uses of metals and nonmetals?", www.quora.com, Retrieved 26-09-2019. Edited.
  12. "What Is Heavy Metal Poisoning?", www.webmd.com, Retrieved 26-09-2019. Edited.
  13. "What Is the Most Abundant Metal on Earth?", sciencing.com, Retrieved 26-09-2019. Edited.
  14. "Which is the most expensive metal on earth?", www.quora.com, Retrieved 26-09-2019. Edited.
  15. ^ أ ب "What is the strongest metal?", www.quora.com, Retrieved 26-09-2019. Edited.
  16. "Metalloids or Semimetals: Definition, List of Elements, and Properties", www.thoughtco.com, Retrieved 26-09-2019. Edited.