البحث عن المعادن واللافلزات، الطبيعة من حولنا تحتوي على العديد من العناصر التي تنقسم إلى معادن وغير فلزية، أما المعادن فهي مجموعة من العناصر التي تحتوي على إلكترونات، وهي عناصر موجبة، وعناصر سلبية أخرى، بينما لا -المعادن التي تحتوي على عناصر غير صلبة وموصلات ضعيفة للكهرباء، وللمعادن واللافلزات خواص سأتطرق إلى بعضها.
الإلمام بالمعادن واللافلزات
للمعادن خواص معينة وللمعادن خواص أخرى وهناك عدة اختلافات بين المعادن واللافلزات وتشمل هذه الفروق قوة أو ضعف الموصلية الكهربائية أو الحرارية والاختلافات الأخرى التي تميز كل عنصر عن الآخر وبسبب هذه الاختلافات في كل منها من استخدامات مختلفة.
انظر أيضًا: أهم استخدامات وخصائص وأنواع معادن الأرض القلوية
خصائص المعادن
- المعادن موصلات جيدة للحرارة والكهرباء.
- تتمتع المعادن بدرجة معينة من اللمعان، وتتميز بمرونتها وقدرتها على الانحناء دون تشققات، والسبب في ذلك كثافتها العالية، فالمعادن قابلة للطرق والبلاستيك.
- المعادن لها نقاط انصهار وغليان عالية، أي أنها تذوب عند درجة حرارة عالية، وليس عند درجة حرارة منخفضة.
- تميل المعادن إلى تكوين أيونات موجبة بفقدان الإلكترونات.
- تعتبر الروابط الكيميائية المعدنية من بين أقوى الروابط، ويمكن للمعادن أن تترابط مع معادن أخرى وكذلك مع اللافلزات.
- المعادن لها القدرة على تشكيل السبائك.
- تشكل المعادن جزءًا كبيرًا من جسم الإنسان، وكذلك القشرة الأرضية.
- تصنف معظم المعادن على أنها عناصر غير مستقرة كيميائيًا لأنها تتفاعل بسرعة مع الأكسجين في الغلاف الجوي وبالتالي تتأكسد.
- الفلزات القلوية هي أكثر المعادن تفاعلية وتعتبر قوية ومتينة على الرغم من مرونتها.
- تتشكل الروابط الأيونية بين العناصر المعدنية نفسها أو بين العناصر المعدنية والعناصر غير المعدنية، وتعتبر هذه الروابط الأيونية من أقوى الروابط الكيميائية.
- هناك أيضًا روابط قوية بين ذرات المعدن، مما يجعل من الصعب فصل ذراتها 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 بقدرتها على الذوبان وإعادة التشكيل، وتتميز بقلة كثافتها وشدتها في التفاعل، ويمكن إضافة مواد أخرى قلوية المعادن، وهي عادة نوع من الحلول المعقدة التي لها تفاعلات واضحة مثل ملح الطعام.
- معادن الأرض القلوية: وهي عناصر المجموعة الثانية في الجدول الدوري وتتميز هذه العناصر بصلابتها وبريقها ودرجة مرونتها.
- المعادن الأساسية: هي المعادن التي توصل الكهرباء وتسخن جيدًا، ولها بريق معدني، ويمكن تشكيلها.
- المعادن الانتقالية: هي المعادن التي تحتوي على حالات أكسدة متعددة وتظهر ما يسمى الصدأ. تتميز هذه الجودة بالذوبان عند درجات حرارة عالية، وهذا النوع أقل تفاعلًا مع العناصر الأخرى. من الممكن إعادة تشكيل هذه المعادن الانتقالية ويتم إنتاجها بناءً على درجة انصهار كل معدن، بما في ذلك أمثلة النحاس والحديد لهذه المعادن.
- المعادن النفيسة: لها اسم آخر – المعادن النفيسة، وسبب تسميتها عدم ارتباطها بالعناصر الأخرى، ووجودها في الطبقة العليا من الأرض بشكل نقي دون أي شوائب. 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.
انظر أيضًا: أهم استخدامات وخصائص وأنواع معادن الأرض القلوية
سبيكة
السبيكة عبارة عن مزيج من المواد المعدنية، وتحتوي السبيكة على عنصر معدني واحد على الأقل، مثل الفولاذ والحديد والنحاس والبرونز، وتُصنع هذه السبائك لاستخدامها في أغراض خاصة.
ومن الأمثلة على هذه التطبيقات المحركات النفاثة التي تحتوي على أكثر من عشرة مكونات.
العوامل المؤثرة في الروابط المعدنية
- كثافة الشحنة التي يكتسبها أيون عندما يفقد جميع إلكتروناته الموجودة في مداره الأخير، والعلاقة بين قوة الرابطة المعدنية وكثافة الشحنة هي علاقة مباشرة، فكلما زادت كثافة الشحنة، كانت أقوى وأعلى الرابطة المعدنية.
- 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 ترتبط الإلكترونات الموجودة في مجالات الطاقة الخارجية لذرات المعدن بسهولة بأي ذرة معينة، ولكن يمكن أن تنتقل بسهولة من ذرة إلى أخرى حتى تشكل أيونات معدنية موجبة.
- تعتمد الروابط المعدنية على التجاذب بين الجسيمات التي تحتوي على شحنة موجبة وسالبة، وهي خاصية مشتركة في الروابط الأيونية.
- تشكل المعادن والمركبات الأيونية شبكة 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 الأشياء لا ترن.
- تتفاعل مع الأكسجين وتشكل أكاسيد حمضية.
- هذه العناصر لا تتفاعل مع الأحماض المخففة.
- تختلف حالات المادة الخاصة بها بين صلبة أو سائلة أو غازية.
- لها كثافة منخفضة مقارنة بالمعادن، ومن الأمثلة على اللافلزات الكلور والهيليوم والكبريت.
اللافلزات في الجدول الدوري
- الهالوجينات: تحتل المجموعة السابعة من الجدول الدوري وتعتبر من أكثر المجموعات تنوعًا بما في ذلك الصلب بما في ذلك الغازات مثل الكلور والفلور.
- الغازات النبيلة: سميت بهذا الاسم لأنها لا تميل إلى التفاعل والترابط مع العناصر الأخرى.
تمييز المعادن من اللافلزات
- المعادن موصلات جيدة للحرارة والكهرباء، على عكس اللافلزات، فهي عازلة للحرارة والكهرباء.
- يمكننا إعادة تشكيل المعادن عن طريق الطرق والسحب، ولكن يمكن أن تنهار المواد غير المعدنية أو تنكسر عندما نحاول إعادة تشكيلها أو الخضوع للطرق والسحب.
- 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 بالنسبة لللافلزات.
- معظم المعادن، كقاعدة عامة، تفقد إلكترونًا، بينما تميل اللافلزات، على العكس من ذلك، إلى اكتساب إلكترون.
- تحتوي الطبيعة على عدد كبير من اللافلزات وتحتوي على عدد نادر من المعادن بالرغم من وجود 90 نوعًا من المعادن و 12 نوعًا فقط من اللافلزات.
- توجد اللافلزات في أجسام الكائنات الحية، وتوجد المعادن في الصخور والأرض.
خصائص ميتالويد
هناك عناصر تختلف خواصها بين الفلزات واللافلزات، وقد سميت هذه العناصر بأنصاف المعادن، على سبيل المثال: السيليكون، البورون، الأنتيمون، الزرنيخ، الجرمانيوم، التيلوريوم، وتتميز العناصر غير المعدنية بعدة خصائص وهي:
- 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 ليس بقدر المعادن التي تكون أقوى منها.
- لون مشرق وباهت.
انظر أيضًا: أين يوجد السيلينيوم وما هي فوائده
البحث عن المعادن واللافلزات
في نهاية رحلتنا لإيجاد المعادن واللافلزات، كل الطبيعة من حولنا تحتوي على العديد من العناصر، والتي يوجد منها معادن، وهناك غير فلزات، وهناك شبه فلزات، ولكل منها خصائصه الخاصة. التي تميزها عن غيرها وتجعل كل عنصر أو مجموعة عناصر مفيدة للاستخدام في مجالات معينة، وقد قمت بتفصيل الاختلافات بينها وخصائص كل منها.