الفلزات واللا فلزات: نظرة شاملة

ما المقصود بالفلزات؟

تُعرف الفلزات بقدرتها الفائقة على توصيل الحرارة والكهرباء. تتميز هذه العناصر ببريقها ولمعانها، فضلاً عن مرونتها وقابليتها للتشكيل دون تكسير. تمثل الفلزات الغالبية العظمى من العناصر الموجودة في القشرة الأرضية، وكذلك في الماء والغلاف الجوي وجسم الإنسان. وتشكل حوالي 80% من العناصر في الجدول الدوري، أي ما يقرب من 87 عنصرًا.

السمات المميزة للفلزات

تمتلك الفلزات مجموعة من الخصائص التي تميزها، وتشمل:

• درجة انصهار عالية.
• وجودها في الحالة الصلبة في درجة حرارة الغرفة، باستثناء الزئبق الذي يكون سائلاً.
• إمكانية تآكلها وأكسدتها عند تعرضها للماء والهواء.
• فقدانها للإلكترونات بسهولة.
• ليونتها ومرونتها، مما يسمح بثنيها وتشكيلها وسحبها.
• ارتفاع كثافتها في الغالب، باستثناء الليثيوم والبوتاسيوم والصوديوم.

أصناف الفلزات مع أمثلة

تتوزع الفلزات في الجدول الدوري إلى عدة مجموعات:

الفلزات القلوية:

تتمركز الفلزات القلوية في المجموعة الأولى على يسار الجدول الدوري، وتتميز بكثافتها المنخفضة مقارنة بالفلزات الأخرى. تتفاعل هذه الفلزات بشدة، مما يجعلها تتواجد في الطبيعة على شكل مركبات. تحمل الفلزات القلوية رقم تأكسد +1، ومن أمثلتها الليثيوم (Li) والصوديوم (NA) والبوتاسيوم (K) والروبيديوم (Rb). يعتبر الهيدروجين (H) استثناءً، فهو يتواجد كعنصر نقي في الطبيعة على شكل غاز، ولكنه عادةً ما يُصنف كعنصر لا فلزي.

الفلزات القلوية الترابية:

تتواجد الفلزات القلوية الترابية في المجموعة الثانية من الجدول الدوري. كما هو الحال مع الفلزات القلوية، توجد هذه الفلزات في الطبيعة على شكل مركبات. تتفاعل هذه الفلزات بسرعة، ولكن بدرجة أقل من الفلزات القلوية، وتحمل رقم تأكسد +2. تشمل هذه المجموعة البريليوم (Be) والمغنيسيوم (Mg) والكالسيوم (Ca) والسترونتيوم (Sr) والباريوم (Ba) والراديوم (Ra).

الفلزات الأساسية:

غالباً ما ترتبط الفلزات الأساسية بمفهوم الفلزات، وهي عناصر موصلة للحرارة والكهرباء. ومن الأمثلة عليها الألمنيوم (Al) والغاليوم (Ga) والإنديوم (In) والثاليوم (Tl) والرصاص (Pb).

الفلزات الانتقالية:

تتميز الفلزات الانتقالية بقدرتها على إظهار حالات أكسدة متعددة، مما ينتج عنه ألوان معقدة. يعود ذلك إلى الامتلاء الجزئي للإلكترونات (d) أو (f)، مما يؤدي إلى وجود بعض العناصر بصورة نقية كالذهب والفضة، أو على شكل مركبات كالأكتينيدات واللانثانيدات. من أشهر عناصر هذه المجموعة التيتانيوم (Ti) والكروم (Cr) والمنغنيز (Mn) والحديد (Fe) والنيكل (Ni) والنحاس (Cu) والزنك (Zn) والزئبق (Hg).

مجالات استخدام الفلزات

تُستخدم الفلزات في العديد من المجالات المتنوعة، بما في ذلك:

• الأدوات المنزلية: الأفران، غسالات الأطباق والملابس، المكانس الكهربائية، الخلاطات، والمضخات.
• تحضير الأغذية وحفظها: الميكروويف، الأفران، الثلاجات، والمجمدات.
• الأجهزة الإلكترونية: أجهزة الكمبيوتر، التلفزيون، الراديو، الآلات الحاسبة، وأجهزة الأمان.
• البناء: صناعة المسامير والهياكل المعدنية الصلبة.
• وسائل النقل: صناعة السيارات، الحافلات، الشاحنات، القطارات، السفن، والطائرات.
• الاتصالات: الأقمار الصناعية.
• الفضاء: صناعة الصواريخ ومكوك الفضاء.
• الطاقة الكهربائية: الغلايات، التوربينات، المولدات، المحولات، خطوط الطاقة، المفاعلات النووية، آبار النفط، وخطوط الأنابيب.
• المجال الطبي: الأطراف الصناعية كالمفاصل والذراعين.
• الزراعة: صناعة الجرارات، أدوات الحرث، وآلات جمع المحاصيل.

ما هي اللافلزات؟

تعتبر اللافلزات عناصر رديئة التوصيل للحرارة والكهرباء، وتتميز بعدم قابليتها للطرق والتشكيل. تتواجد اللافلزات في الحالات الفيزيائية الثلاث: الصلبة والغازية والسائلة في درجة حرارة الغرفة، وتمتاز بقدرتها على اكتساب الإلكترونات بسهولة نسبياً.

خصائص اللافلزات

تشمل أبرز خصائص اللافلزات:

• طاقة تأين وكهرومغناطيسية عالية.
• توصيل ضعيف للكهرباء والحرارة.
• انخفاض أو انعدام اللمعان المعدني.
• هشاشة المواد الصلبة، وقلة مرونتها وقابليتها للطرق.
• انخفاض درجة الانصهار والغليان مقارنة بالفلزات.

أنواع اللافلزات وأمثلة

تصنف اللافلزات إلى ثلاث مجموعات رئيسية:

العناصر الستة اليتيمة:

تتضمن هذه المجموعة البورون (B) والنيتروجين (N) والأكسجين (O) والفسفور (P) والكبريت (S) والسلينيوم (Se). بالإضافة إلى ذلك، يعتبر الهيدروجين (H) عنصراً لا فلزياً في درجة حرارة وضغط الغرفة.

الهالوجينات:

تتواجد الهالوجينات في المجموعة السابعة من الجدول الدوري، وتوجد في جميع حالات المادة (السائلة والصلبة والغازية). تشمل هذه المجموعة الفلور (F) والكلور (Cl) والبروم (Br) واليود (I) والأستاتين (At).

الغازات النبيلة:

تقع الغازات النبيلة في المجموعة الثامنة من الجدول الدوري باستثناء غاز الهيليوم. تميل هذه الغازات إلى عدم الارتباط بالعناصر الأخرى بسبب احتوائها على ثمانية إلكترونات في غلافها الخارجي، مما يعني وجودها كذرات فردية. ومن الأمثلة عليها الهيليوم (He) والنيون (Ne) والأرغون (Ar) والكريبتون (Kr) والزينون (Xe) والرادون (Rn).

استخدامات اللافلزات

على الرغم من أهمية اللافلزات للحياة كالكربون والأكسجين، إلا أن استخداماتها أقل مقارنة بالفلزات. ومن الأمثلة على استخداماتها:

• الطب والصيدلة.
• المبردات.
• الأسمدة.
• الأحماض الصناعية.
• الليزر والمصابيح.

التمييز بين الفلزات واللافلزات

يوضح الجدول التالي الفروق الرئيسية بين الفلزات واللافلزات من حيث الخصائص الفيزيائية والكيميائية: