شرح تفصيلي عن الفلزات مع الأمثلة

ما هي الفلزات؟

يمكن تعريف الفلزات (بالإنجليزي: Metals) بأنها أي عنصر (ما عدا الهيدروجين) يستطيع أن يكوّن أيونات موجبة الشحنة عن طريق فقدان الإلكترونات أثناء مشاركته في التفاعلات الكيميائية، وتوجد الفلزات في الحالة الصلبة في درجة حرارة الغرفة دائمًا؛ ما عدا الزئبق الذي يوجد في الحالة السائلة،^[١] وتتميز بموصليتها العالية للكهرباء والحرارة وقدرتها على عكس الضوء، كما أنها تتميز بليونتها وقابليتها للطرق والسحب، وتشكل الفلزات ثلاثة أرباع العناصر الكيميائية المعروفة إلى الآن، ومن أكثر العناصر الفلزية انتشارًا ووفرة في القشرة الأرضية: الألمنيوم، والحديد، والكالسيوم، والصوديوم، والبوتاسيوم، والمغنيسيوم.^[٢]

الفلزات في الجدول الدوري

يحتوي الجدول الدوري على 88 عنصراً فلزي؛ تترتب تصاعديًا حسب العدد الذري لها؛ والذي يعتمد على عدد البروتونات في الفلز فقط، فإذا تغير هذا العدد تتغير هوية الفلز، وهذا التأثير لا ينطبق على الإلكترونات والنيوترونات في ذرة الفلز، حيث إن التغير في عدد النيوترونات يُعطي نظائر مختلفة لنفس العنصر الفلزي، أما التغير في عدد الإلكترونات، فيُعطي أيونات فلزية تحمل شحنة سالبة أو شحنة موجبة، وهذا ينطبق على كافة العناصر الكيميائية.^[٣]

أنواع الفلزات وأمثلة عليها

تُصنف الفلزات إلى أربع مجموعات رئيسية، وهي كالآتي:^[٤]

الفلزات القلوية

توجد الفلزات القلوية (بالإنجليزية: Alkali Metals) في المجموعة الأولى أقصى يسار الجدول الدوري، وهي فلزات ذات نشاط كيميائي عال لأن عدد التأكسد الخاص بهذه المجموعة هو +1، أما كثافة هذه الفلزات، فتعتبر قليلة مقارنةً بالفلزات الأُخرى، ولأنها ذات نشاط عال فإنها لا تتواجد في الطبيعة إلا على شكل مركبات (ما عدا الهيدروجين الذي يُعتبر لافلز)، والفلزات القلوية هي:^[٤]

• الليثيوم
• الصوديوم
• البوتاسيوم
• الروبيديوم
• السيزيوم
• الفرانسيوم

الفلزات القلوية الترابية

توجد الفلزات القلوية الترابية (بالإنجليزية: Alkaline Earth Metals) في المجموعة الثانية في الجدول الدوري، وعدد تأكسدها هو +2، وكما هو الحال في الفلزات القلوية؛ تتواجد الفلزات القلوية الترابية في الطبيعة على شكل مركبات؛ بسبب نشاطها الكيميائي الذي يُعتبر أقل من نشاط الفلزات القلوية، وتتميز عناصر هذه المجموعة بأنها مواد صلبة، ولامعة، وعادة ما تكون مرنة وقابلة للطرق والسحب، والفلزات القلوية الترابية هي:^[٤]

• البيريليوم
• المغنيسيوم
• الكالسيوم
• السترونيوم
• الباريوم
• الراديوم

الفلزات الأساسية

الفلزات الأساسية (بالإنجليزية: Basic Metals) وتتصف هذه الفلزات بالخصائص التي يربطها الناس بالمعادن، فهي موصلة للكهرباء والحرارة، ولها بريق معدني مميز، كما أنها قابلة للطرق والسحب، وفيما يأتي بعض العناصر التي تنتمي لهذه المجموعة:^[٤]

• الألمنيوم
• الغاليوم
• الإنديوم
• الثاليوم
• البزموت

الفلزات الانتقالية

الفلزات الانتقالية (بالإنجليزية: Transition Metals)؛ تتصف هذه الفلزات بأن مستويات الطاقة الفرعية فيها ممتلئة جُزئيًا بالإلكترونات، وبالتالي فإن لدى هذه المجموعة أكثر من رقم للتأكسد، وعادةً ما تكوّن مركبات مُلونة، ومن الأمثلة على الفلزات الانتقالية ما يأتي:^[٤]

• السكانديوم
• المنغنيز
• الحديد
• الكوبلت
• النيكل
• النحاس
• الزنك
• الفضة
• الذهب
• الزئبق
• اليورانيوم

أهم الخصائص الفيزيائية والكيميائية للفلزات

تتصف الفلزات بالعديد من الخصائص التي تُميزها عن غيرها من عناصر الجدول الدوري، ومن هذه الخصائص ما يأتي:^[٥][٦]

• تكون الفلزات بحالتها الصلبة عند درجة حرارة الغرفة؛ باستثناء الزئبق الذي يتواجد في الحالة السائلة؛ والذي يُستخدم في موازين قياس درجة الحرارة القديمة.
• تتميز الفلزات بقدرتها على عكس الضوء؛ مثل النحاس والفضة.
• تتميز الفلزات بليونتها العالية، أي أنه يُمكن تشكيلها على شكل صفائح رفيعة ورقيقة دون تكسيرها.
• تُمتاز الفلزات بأنها عناصر ذات صلابة عالية.
• تتميز بعض المعادن بدورها الحيوي المهم في جسم الإنسان؛ مثل الصوديوم والبوتاسيوم، حيث توجد هذه العناصر على شكل أيونات في دم الإنسان.
• تتميز الفلزات بالقابلية للطرق والسحب؛ وهذه الميزة مهمة جدًا، وذلك لأنه الفلزات قادرة على توصيل الحرارة والكهرباء، وبالتالي يُمكن تشكيلها على شكل أسلاك تستخدم في الحياة اليومية في الكثير من المجالات المهمة.
• تتميز الفلزات بقدرتها على إيصال الكهرباء والحرارة، وذلك بسبب وجود الإلكترونات ضعيفة الارتباط بالنواة.
• تعتبر الفلزات عناصر ذات كثافة عالية.
• تتميز الفلزات بامتلاكها لدرجات غليان ودرجات انصهار عالية جدًا مقارنة بالعناصر الأخرى.
• تمتلك الفلزات طاقة تأين منخفضة، وبالتالي فإنها تفقد الإلكترونات أي تتأكسد عند مشاركتها في أي تفاعل كيميائي، ولا تميل الفلزات لاستقبال الإلكترونات عادةً.
• تشكل الفلزات مركبات أيونية دائمًا عند تفاعلها مع اللافلزات.
• معظم أكاسيد الفلزات هي أكاسيد قاعدية تذوب في الماء لتشكل هيدروكسيد الفلز.
• تمتلك أكاسيد الفلزات صفات قاعدية؛ وبالتالي تتفاعل مع الأحماض لتكون أملاح الفلزات وماء.

أشباه الفلزات وعلاقتها بالفلزات

تعرف أشباه الفلزات (بالإنجليزية: Metalloids) بأنها عناصر تجمع بين خصائص الفلزات وخصائص اللافلزات، ولها استخدامات صناعية بسبب ميزتها في التوصيل الجزئي للحرارة والكهرباء، وعليه فإن مجموعة أشباه الفلزات هي مجموعة عناصر منفصلة تمامًا عن الفلزات، إلا أنها تتشابه معها في بعض الخصائص فقط، ومن الأمثلة على أشباه الفلزات ما يأتي:^[٧]

• السيليكون
• البورون
• الجرمانيوم