الكيمياء

نبذة تعريفية عن “الفلزات” وخصائصها

2012 خواص الفلزات

ماريلو مورانو كيجيلي

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

الفلزات خصائص الفلزات الكيمياء

ما القاسم المشترك بين عملة معدنية وبين علبة مشروب غازي؟ كلاهما مصنوعان من فلز.

هناك أنواع كثيرة من الفلزات. وتتشاطر معظمها نفس الخواص الفيزيائية. والخواص الفيزيائية هي الأشياء التي تستطيع قياسها ورؤيتها مثل اللون، والشكل، والصلابة.

 

تنقسم الفلزات، في الجدول الدوري للعناصر، إلى ثلاث مجموعات. وهي الفلزات القلوية الأرضية، والفلزات الانتقالية.

وتعتبر حوالي ثلاثة أرباع العناصر الموجودة في الأرض من الفلزات، والعناصر هي المواد الأساسية التي تُكون كل شيء في العالم.

الفلزات واسعة الانتشار في الطبيعة. فبعض الفلزات، مثل الصوديوم، توجد في مياه المحيطات، والكالسيوم فلز يحتاجه الناس لبناء عظام وأسنان قوية.

وهل تعلم أيضاً بوجود أجزاء ضئيلة الحجم من الفلزات تهيم في الهواء؟ فحينما تستنشق فأنت تتنفس الفلزات!

 

1- الفلزات لها بريق

تتكون العناصر من أجزاء صغيرة تسمى الذرات. والذرات بدورها تتكون من الإلكترونات، والبروتونات، والنيوترونات.

وتُشكل كل من البروتونات والنيوترونات نواة الذرة، أو مركزها. بينما تدور الإلكترونات حول النواة في مجموعات تدعى السحب (clouds).

والإلكترونات الأبعد عن النواة هي التي تُكسب الفلز لمعانه. فالضوء ينعكس، أو يرتد عن، هذه الإلكترونات الخارجية. وهذا ما يجعل الفلز يبدو لامعاً.

ويسمى هذا المظهر اللامع على أسطح بعض الفلزات بالبريق. فالناس تصنع المجوهرات من الذهب والفضة لما تتمتع به هذه الفلزات من بريق لامع جميل.

 

إن تلميع أي قطعة معدنية يزيد من بريقها، لأن التلميع يزيد الجسيمات التي تتكون على سطح الفلز مع مرور الوقت.

وتتكون هذه الجسيمات عندما يتفاعل سطح الفلز مع الأكسجين والماء اللذين يوجدان في البيئة. فهذه الجسيمات لا تعكس الضوء بشكل جيد فلذلك يبدو الفلز باهتاً.

 

2- الفلزات مواد صلبة قوية

هل تعلم ما الذي يجعل معظم الفلزات صلبة؟ كغيرها من المواد الصلبة، ترتبط ذرات الفلزات معاً بقوة.

وهذه الروابط هي التي تثبت الذرات في نمط يابس أو جامد. فالفلز لن يتدفق أو ينسكب أو يتحرك من تلقاء نفسه بسبب روابطه القوية.

ومعظم الفلزات قوية، لكن للفلزات المختلفة قوى مختلفة. فعلى سبيل المثال، الحديد فلز قوي.

ويتطلب تغيير شكل الحديد قوة عظيمة أو حرارة. وتصنع الكثير من الأدوات باستخدام الحديد وفلزات أخرى.

 

وهناك فلز اسمه الألمونيوم ليس بمثل قوة الحديد. فأنت تستطيع تغيير شكل علبة المشروبات الغازية المصنوعة من الألمنيوم بمجرد أن تطأ عليها.

جميع الفلزات تقريباً تكون صلبة عند درجة حرارة الغرفة، غير أن الزئبق هو الفلز الوحيد الذي يكون سائلاً في درجة الحرارة المنخفضة هذه. والزئبق يستطيع أن يتدفق.

 

3- الفلزات تُوصل الكهرباء

الكهرباء هي إحدى أنواع الطاقة، ويستخدم الناس الكهرباء للإنارة ولتدفئة بيوتهم. كما تزود الكهرباء أشياء مثل حاسوبك أو تلفزيونك بالقوة.

ومعظم الفلزات تستطيع توصيل، أو نقل، الكهرباء من مكان إلى آخر. وتتوقف مقدرة الفلز على توصيل الكهرباء على إلكتروناته الخارجية.

ففي معظم الفلزات تكون الإلكترونات الخارجية ضعيفة الارتباط بالذرة.

وحينما تقابل قوة كهربائية فلز ما، تقوم الإلكترونات الخارجية للفلز بمغادرة ذرة والتوجه إلى أخرى في ذلك الفلز، وعندما يحدث هذا بشكل متواصل تُحمل الكهرباء من مكان إلى آخر.

 

النحاس موصل جيد للكهرباء. وليست كل الفلزات موصلات جيدة للكهرباء مثل النحاس. فمثلاً، لا تتحرك الإلكترونات الموجودة في النحاس الأصفر بمثل سهولة تلك الموجودة في النحاس.

ومع ذلك، يظل النحاس الأصفر موصلاً أفضل من الكثير من المكونات أو المواد الأخرى مثل المطاط، والورق، والخشب.

 

4- الفلزات تُوصل الحرارة

إن معظم الفلزات التي تعتبر موصلات جيدة للكهرباء هي كذلك موصلات جيدة للحرارة.

حينما يتم تسخين فلز ما، فإن بعضاً من إلكتروناته الخارجية تمتص أو تأخذ الحرارة وتبدأ بالحركة بشكل أكثر حرية.

وحالما يحدث هذا تصطدم الإلكترونات بإلكترونات خارجية أبرد ومجاورة لها. وتأخذ الحرارة بالانتقال من الإلكترونات الساخنة إلى تلك الأبرد.

وهكذا تنتقل الحرارة من طرف الفلز إلى طرفه الآخر.

 

إن الفلزات، مثل النحاس والألمونيوم، موصلات جيدة للحرارة، وهي تستخدم لصنع قدور وأواني الطبخ.

وفي المقابل، هناك فلزات أخرى كثيرة لا توصل الحرارة بشكل جيد. فإلكتروناتها الخارجية لا تتحرك كثيراً، لذلك فهي توصل الحرارة ببطء.

 

5- الفلزات قابلة للطرق

يمكن ضغط بعض الفلزات وثنيها في أشكال مختلفة دون أن تنكسر، ويطلق على هذه الخاصية قابلية الطرق (malleability).

إن ذرات الفلز، مثل غيرها من المواد الصلبة، شديدة التراص جنباً إلى جنب، وتستطيع قوة، مثل ضرب المطرقة، أن تحرك الذرات في بعض الفلزات.

الألمونيوم مثال على فلز قابل للطرق. فهو يمكن ضغطه ليصبح صفائح رقيقة يسهلُ تحويلها إلى أشكال مختلفة.

إن ورق الألمونيوم الذي يغطى به الأطعمة عبارة عن صفيحة رقيقة من الألمونيوم. كذلك الفضة والذهب فلزات قابلة للطرق.

 

يتعامل الناس مع الفلزات القابلة للطرق ومع سبائك الفلزات بطرق مختلفة، فالحداد يصنع المشغولات النحاسية، مثل القدور والأواني.

والبناؤون يستخدمون سبيكة فلزية قوية تسمى الفولاذ لصنع الجسور والمباني. إن قابلية طرق الفلزات هي مجرد واحدة من خصائصها المفيدة.

 

6- الفلزات قابلة للسحب

حينما تتخيل أي فلز، فإنك على الأرجح تراه على شكل قطعة أو كتلة.

إلا أن بعض الفلزات يمكن سحبها، أو شدها؛ لتصبح أطول وأرفع، ويطلق على هذه الخاصية الفيزيائية اسم قابلية السحب (ductility).

تستخدم الفلزات القابلة للسحب في صنع أشياء مثل المشابك الورقية والأسلاك. وتصبح بعض الفلزات أكثر ليونة حين يتم تسخينها. وكلما ازدادت ليونة الفلز، ازدادت قابليته للسحب.

أثناء عملية تليين وتشكيل الفلز ليصبح سلكاً، تتكسر الروابط التي تشد الذرات بعضها إلى بعض.

 

وستتشكل روابط جديدة حالما يبرد الفلز. وهذه الروابط الجديدة هي التي تتيح للفلز الاحتفاظ بشكله الجديد.

الذهب فلز شديد القابلية للسحب؛ لذلك كثيراً ما يستخدم في صنع القلائد والأقراط الدقيقة.

فالذهب يمكن سحبه وثنيه في أشكال زخرفية دون أن ينكسر، وبعض الفلزات والسبائك، مثل الفولاذ الصلب، ليست بنفس القابلية للسحب. فعندما يتغير شكلها بدرجة كبيرة، فإنها تتصدع، أو تنكسر.

Show More

Related Articles

Close