نسخة الفيديو النصية
في هذا الفيديو، سوف ندرس الخواص الفيزيائية للفلزات واللافلزات. وسنتعلم كيف نحدد هذه الخواص، ونصفها.
معظم الأشياء الموجودة حولنا لها خواص فريدة يمكننا من خلالها التعرف عليها ووصفها. وهذا ينطبق أيضًا على العناصر والمركبات الكيميائية. يوجد 118 عنصرًا كيميائيًّا معروفًا. وكل عنصر لا يشبه أيًّا من العناصر الأخرى. على سبيل المثال، يختلف عدد البروتونات في نواة ذرة عنصر ما عن عددها في نواة ذرة عنصر آخر. ومع ذلك، فإن العديد من العناصر تتشارك بعض الخواص. صنف العلماء العناصر إلى ثلاث فئات عامة بناء على مدى التشابه بينها. وهذه الفئات هي الفلزات، واللافلزات، وأشباه الفلزات.
جميع العناصر الفلزية فريدة من نوعها، إلا أن بينها بعض الخواص المشتركة. وبالمثل، جميع العناصر اللافلزية فريدة من نوعها. ولكن، توجد بعض أوجه التشابه بينها. وجميع أشباه الفلزات فريدة من نوعها، ولكنها تجمع بعضًا من خواص الفلزات واللافلزات. دعونا نركز على الخواص المشتركة بين جميع العناصر الفلزية والخواص المشتركة بين جميع العناصر اللافلزية.
ماذا نعني إذن بكلمة خواص؟ كلمة «خواص» تعني الصفات أو السمات. وهي الطريقة التي نصف بها الأشياء. في العلوم، يمكننا وصف عنصر، أو أي مادة، من خلال خواصها الفيزيائية أو الكيميائية. الخاصية الفيزيائية لمادة هي الخاصية التي يمكن ملاحظتها وقياسها دون تغيير التركيب الكيميائي للمادة. أما الخاصية الكيميائية، فهي الخاصية التي يمكن ملاحظتها وقياسها عند دخول المادة في تفاعل كيميائي. سنناقش الخواص الكيميائية بمزيد من التفصيل في فيديو آخر.
دعونا نبدأ مباشرة ونلق نظرة على الخواص الفيزيائية الشائعة لكل من الفلزات واللافلزات. جميع الفلزات تكون صلبة في درجة حرارة الغرفة. ولكن، ثمة استثناء وحيد، وهو فلز الزئبق. الزئبق له لون فضي، ويكون سائلًا في درجة حرارة الغرفة. معظم الفلزات تكون صلبة، ومعظمها تكون لامعة عندما تكون أسطحها نظيفة. ونقول إن لها بريقًا معدنيًّا. توضح هذه الصورة قطعة من فلز له درجة عالية من البريق.
الطاقة الحرارية، وهي الحرارة التي نشعر بها، تنتقل بسهولة عبر الفلزات. ومن ثم، نقول إن الفلزات جيدة التوصيل للحرارة. لهذا السبب نصنع القدور من الفلزات؛ بحيث يمكن للحرارة المنطلقة من الموقد أن تنتقل بسرعة وسهولة إلى الطعام لطهيه. إذن المادة الجيدة التوصيل للحرارة يمكن للطاقة الحرارية أن تنتقل خلالها بسهولة.
الطاقة الكهربية، مثل التيار الكهربي، تنتقل بسهولة عبر الفلزات. ومن ثم، نقول إن الفلزات جيدة التوصيل للكهرباء. ولهذا السبب نستخدم الفلزات في صناعة الأسلاك الكهربية. فلز النحاس، على وجه الخصوص، موصل ممتاز للكهرباء.
ثمة خاصيتان فيزيائيتان أخريان يمكننا ملاحظتهما وقياسهما، وهما القابلية للطرق والقابلية للسحب. كلمة «قابل للطرق» تعني قابلية المواد للتمديد أو التشكيل من خلال طرقها بمطرقة أو ضغطها بين بكرتين دوارتين. بعبارة أخرى: يمكن تشكيل معظم الفلزات إلى صفائح مسطحة عن طريق طرقها أو ضغطها بين بكرتين دوارتين من خلال تعريضها لضغط كبير. وتعني كلمة «قابل للسحب» إمكانية سحبها إلى أسلاك. على سبيل المثال، يمكن سحب فلز النحاس إلى أسلاك.
تحتوي الفلزات عادة على أقل من أربعة إلكترونات في أغلفتها الخارجية. ويؤثر ذلك على كيفية تفاعل الفلزات. من الخواص الشائعة الأخرى لذرات الفلزات أنها تميل إلى فقد إلكترونات من أغلفتها الخارجية عند تفاعلها مع ذرات أخرى. عندما تفقد ذرات الفلزات إلكترونات، تصبح أيونات موجبة الشحنة.
الآن دعونا نستكشف الخواص الفيزيائية الشائعة للافلزات. العديد من اللافلزات تكون صلبة في درجة حرارة الغرفة، وبعضها غازات، وواحد منها فقط سائل. البروم يكون سائلا بنيًّا محمرًّا في درجة حرارة الغرفة. واللافلزات ليست لامعة. ونقول إنه ليس لها بريق معدني. بل تبدو معظم اللافلزات منطفئة. وهي لا توصل الحرارة أو الكهرباء جيدًا. ومن ثم نقول إنها رديئة التوصيل للحرارة والكهرباء. ولكن، ثمة بعض الاستثناءات، مثل الجرافيت، على سبيل المثال. الجرافيت هو تلك المادة ذات اللون الرمادي الداكن التي نستخدمها في أقلام الرصاص. والجرافيت أحد أشكال عنصر الكربون. وهو موصل جيد للحرارة والكهرباء.
على النقيض من الفلزات، اللافلزات غير قابلة للطرق أو السحب. وهذا يعني أنه لا يمكن تشكيلها إلى صفائح مسطحة عن طريق طرقها أو ضغطها بين بكرتين دوارتين، ولا يمكن سحبها إلى أسلاك طويلة ورفيعة. وذلك لأنها هشة. هذا يعني أنها تنكسر أو تتصدع عند طرقها أو عندما تؤثر عليها أي قوة مفاجئة. ذكرنا سابقًا أن ذرات الفلزات تفقد إلكترونات عندما تتفاعل وتكون أيونات موجبة. ويحدث العكس عادة مع ذرات اللافلزات، وذلك لأنها تحتوي عادة على أكثر من أربعة إلكترونات في أغلفتها الخارجية. عندما تتفاعل ذرات اللافلزات مع ذرات أخرى، فإنها تميل إلى اكتساب إلكترون واحد أو أكثر. وتصبح أيونات سالبة الشحنة.
هل لاحظت أن الفلزات واللافلزات متضادة من حيث طريقة تفاعلها؟ يرجع ذلك إلى أن ذرات الفلزات تفقد إلكتروناتها الخارجية عند تفاعلها وتمنحها لذرات اللافلزات. إذن عندما تتفاعل الفلزات مع اللافلزات، تنتج في النهاية أيونات فلزية موجبة الشحنة وأيونات لا فلزية سالبة الشحنة. وبذلك نكون تعرفنا على الخواص الفيزيائية الشائعة للفلزات واللافلزات.
ذكرنا أن أشباه الفلزات تجمع بعضًا من خواص الفلزات وبعضًا من خواص اللافلزات. أشباه الفلزات تكون صلبة في درجة حرارة الغرفة. ومعظم أشباه الفلزات لها بريق معدني مثل الفلزات، ولكنها عادة ما تكون هشة مثل اللافلزات. أشباه الفلزات ليست جيدة أو رديئة التوصيل للحرارة والكهرباء، بل إنها متوسطة التوصيل أو شبه موصلة. يناقش فيديو آخر أشباه الفلزات بمزيد من التفصيل. والآن دعونا نتدرب على ما تعلمناه.
أي الصور الآتية تمثل لا فلزًّا؟
يطلب منا السؤال تحديد الصورة التي تمثل لا فلزًّا. جميع العناصر تكون إما فلزات، وإما أشباه فلزات، وإما لا فلزات. عادة ما يكون للفلزات الخواص نفسها. وعادة ما يكون للافلزات مجموعة خاصة بها من الخواص. أما أشباه الفلزات، فلها بعض من خواص الفلزات وبعض من خواص اللافلزات. الفلزات لها بريق معدني؛ أي تكون لامعة، عندما تكون أسطحها نظيفة. أما اللافلزات، فمنطفئة على الرغم من أن اللافلزات البلورية قد يكون لها بعض الأسطح التي تعكس الضوء. نلاحظ أن الصور في كل من الخيارات أ، ب، ج توضح مواد شديدة اللمعان. ومن ثم جميعها فلزات. وعليه، يمكننا استبعاد هذه الخيارات؛ لأننا نريد تحديد اللافلز. تظهر الصورة في الخيار د مادة باهتة في معظمها. ومن ثم لا بد أنها لا فلز.
دعونا نذكر أنفسنا سريعًا ببعض الخواص الأخرى للفلزات واللافلزات. الفلزات قابلة للطرق والسحب. اللافلزات ليست كذلك؛ فهي هشة. وكلمة «قابلة للطرق» تعني أنه يمكن تشكيلها إلى صفائح مسطحة، وتعني كلمة «قابلة للسحب» أنه يمكن سحبها إلى أسلاك طويلة ورفيعة. وكلمة «هش» تعني أن المادة صلبة، ولكن يمكن أن تنكسر بسهولة. نلاحظ أن الإجابة أ تمثل سلكًا. وهذا يؤكد أن أ فلز لأنه قابل للسحب.
الصورة د هي في الواقع صورة لقطعة بلورية من عنصر الكبريت اللافلزي. إذا طرقنا قطعة الكبريت هذه، فستتحطم. الفلزات موصلات جيدة لكل من الطاقة الحرارية؛ أي الحرارة التي نشعر بها، والكهرباء، ولكن، معظم اللافلزات ليست كذلك. من أمثلة هذه الاستثناءات لا فلز الجرافيت، وهو أحد أشكال الكربون. الجرافيت موصل جيد لكل من الطاقة الحرارية والكهرباء. وأخيرًا، ما الصورة التي تمثل لا فلزًّا؟ الإجابة هي الخيار د.
توضح الأعمدة البيانية الآتية التوصيلية الكهربية لخمسة عناصر. أي هذه العناصر عنصر لا فلزي؟
يمكن تصنيف جميع العناصر إلى فلزات، وأشباه فلزات، ولا فلزات. للفلزات خواص فيزيائية متشابهة. كما أن اللافلزات لها خواصها الفيزيائية التي تميزها عن غيرها. أما أشباه الفلزات، فتجمع ما بين خواص الفلزات واللافلزات. للفلزات بريق معدني، وهو ما يعني أنها لامعة. أما اللافلزات، فباهتة. يمكن طرق المعادن أو تشكيلها. ونقول إنها قابلة للطرق. أما اللافلزات فلا يمكن تشكيلها. وعند طرقها تنكسر أو تتصدع. وهذا يعني أن اللافلزات هشة. الفلزات جيدة التوصيل للحراة والكهرباء، في حين أن اللافلزات ليست كذلك. ولكن ثمة استثناءات قليلة. من الأمثلة على ذلك الجرافيت، وهو أحد أشكال الكربون. الجرافيت جيد التوصيل للطاقة الحرارية والطاقة الكهربية.
يطلب منا السؤال تحديد أي العناصر على الأعمدة البيانية لا فلز. لدينا عناصر الليثيوم، والفاناديوم، والكلور، والفضة، والمنجنيز. لاحظ أن المحور ص يوضح التوصيلية الكهربية لهذه العناصر. تعرف التوصيلية الكهربية ببساطة بأنها مدى جودة توصيل المادة للكهرباء أو التيار الكهربي. وعليه، فالتوصيلية الكهربية هي مقياس لمدى سهولة مرور التيار الكهربي عبر مادة ما. نلاحظ أن قيم التوصيلية الكهربية لليثيوم، والفاناديوم، والفضة، والمنجنيز عالية للغاية. إذن هذه العناصر جيدة التوصيل للكهرباء، وهو ما يعني أنها فلزات. ومن ثم يمكننا استبعاد هذه الخيارات.
على النقيض، التوصيلية الكهربية للكلور أقل بكثير. إذن الكلور رديء التوصيل للكهرباء، أي إنه لا فلز. في الختام، أي هذه العناصر هو عنصر لا فلزي؟ الإجابة هي الكلور.
والآن، دعونا نلخص ما تعلمناه في هذا الفيديو. تعرفنا على الخواص الفيزيائية للفلزات واللافلزات. وعلمنا أن الفلزات لها بريق معدني، في حين أن اللافلزات منطفئة. يمكن طرق المعادن وضغطها بين بكرتين دوارتين لتشكيلها، كما يمكن سحبها إلى أسلاك. وذلك لأنها قابلة للطرق والسحب. ولكن، لا يمكن تشكيل اللافلزات. ذلك لأنها هشة وتنكسر عندما تؤثر عليها قوة كبيرة.
الفلزات موصلات جيدة للحرارة والكهرباء، في حين أن اللافلزات، بوجه عام، ليست كذلك. ولكن، ثمة استثناءات. علمنا أن الجرافيت، وهو أحد أشكال الكربون، يعد مثالًا على اللافلزات الجيدة التوصيل للطاقة الحرارية والكهرباء.
تعلمنا أيضًا أن الفلزات تميل إلى فقد الإلكترونات الخارجية عندما تتفاعل مع ذرات أخرى مكونة أيونات موجبة الشحنة. تميل اللافلزات إلى اكتساب إلكترونات وتكوين أيونات سالبة الشحنة. وأخيرًا: تعلمنا أيضًا أن أشباه الفلزات تظهر خواص الفلزات واللافلزات.
