كيف تتغير الصفات الفيزيائية لعناصر الدورة الرابعة تزايد العدد الذري

العناصر فى المجموعة 16 صلبة، وفى المجموعة 17 سائلة بينما فى المجموعة 18 غازية فهل تعلم كيف تتغير الصفات الفيزيائية لعناصر الدورة الرابعة تزايد العدد الذري؟

3 إجابات

الانتقال من الذرات غير المعدنية إلى المعادن أسفل المجموعة الرابعة أمر واضح في تركيب العناصر نفسها، يشكل الكربون المتواجد أعلى المجموعة هياكل تساهمية كبيرة في اثنين من صورتيه الأكثر شيوعًا وهما الألماس والجرافيت، يحتوي الألماس على هيكل ثلاثي الأبعاد لذرات الكربون يرتبط كل منها تساهميًا بأربع ذرات أخرى كما في الشكل التالي:

توجد هذه البنية أيضًا في السليكون والجرمانيوم وفي أحد حالات القصدير مثل  “القصدير الرمادي” أو “قصدير ألفا”. إن صور القصدير الأكثر شيوعًا هي: (القصدير الأبيض أو القصدير بيتا) وهما معادن، وترتبط الذرات معًا بروابط معدنية، وتتواجد الذرات معًا في بنية مغلقة وتحاط كل ذرة بـ 12 ذرة مجاورة.

ومن هذه المعلومات السابقة نستنتج أن الانتقال الواضح بين المركبات غير المعدنية ذات الروابط التساهمية إلى المعادن المرتبطة بروابط معدنية مميزة كما في أحد صور القصدير المتواجدة في الطبيعية.

وبالنظر إلى درجات الانصهار والغليان أسفل المجموعة الرابعة، فإننا نلاحظ الضعف المتزايد في الروابط التساهمية أو المعدنية مع زيادة حجم الذرات وزيادة عددها الذري وزيادة عدد الروابط، فدرجة انصهار القصدير أقل من درجة انصهار الرصاص، بسبب تشوه في البنية المكونة للقصدير 12، أمّا عن التوصيلية الكهربائية؛ فنلاحظ التالي:

  • الألماس عديم التوصيل للتيار الكهربائي؛ حيث أنه لا يحتوي على إلكترونات حرة.
  • يعد السليكون والجرمانيوم والقصدير الرمادي أشباه موصلات للتيار الكهربائي (semiconductors).
  • يعد القصدير الأبيض والرصاص معادن موصلة للتيار الكهربائي.

أكمل القراءة

تتميز عناصر هذه المجموعة بامتلاكها 4 إلكتروناتٍ في مدارها الأخير، حيث تتغير الصفات الفيزيائية لعناصر المجموعة الرابعة بشكلٍ كبيرٍ من عنصر لآخر. وقد جعل هذا التغير لكل عنصرٍ من هذه العناصر استخدامًا محددًا يميزه عن غيره. وفيما يلي بعض الخصائص الفيزيائية لكلٍّ منها:

  • الألماس: يملك بنيةً ثلاثية الأبعاد مكونةً من ذرات الكربون، للألماس مؤشر انعكاسٍ عالٍ، مما يسبب تألقه وبريقه. وهو يعتبر غير ناقلٍ للتيار الكهربائي.
  • السيليكون والجرمانيوم: لهما نفس توضّع ذرات الألماس. للسيليكون لونٌ برونزي مميزٌ، وللجرمانيوم لونٌ رصاصيّ. خواصهما الفيزيائية تجعلهما أشباه ناقلةٍ. الأمر الذي أحدث ثورةً في عالم الصناعات الإلكترونية، حيث تم الاستعاضة عن الدارات الالكترونية الكبيرة بأخرى أصغر حجمًا وأكثر فعاليةً.
  • القصدير والرصاص: يشكلان موصلاتٍ جيدةٍ للتيار الكهربائي.

كما تختلف خصائص الذوبان والغليان لعناصر المجموعة الرابعة حسب المخطط التالي:

الصفات الفيزيائية لعناصر المجموعة الرابعة

حيث يشير الـ MPT إلى درجة ذوبان العنصر، أما الـ BPT يشير إلى درجة غليان العنصر. كما نلاحظ بوضوح من المخطط أن الكربون يمتلك أعلى درجة غليان وذوبان؛ وهذا يعود إلى قوة الروابط التساهمية التي تدخل في بنيته. ورغم ذلك يعتبر الكربون سهل التحطيم والتكسير، بينما نلاحظ امتلاك السيليكون والجرمانيوم لنفس درجة الغليان تقريبًا، فيما يتملك الرصاص أقل درجة ذوبان.

أكمل القراءة

قبل الحديث عن عناصر الدورة الرابعة واختلافها من حيث الخصائص الفيزيائية وعلاقتها بالعدد الذري لابُد ّ من معرفة ما هي الخصائص الفيزيائية.

الخصائص الفيزيائية هي مجموعة الصفات التي نتمكن من خلالها التمييز بين العديد من العناصر الكيميائية المختلفة بالرغم من تشابهها إلى حدٍ ما.

تتنوع الخصائص الفيزيائية التي تمتلكها العناصر بشكلٍ كبير ويحتاج بعضها للقيام بتجارب بسيطة من أجل تحديدها بدقة ونذكر منها:

  • درجة الحرارة
  • اللزوجة
  • الكثافة
  • شكل العناصر

وغيرها من الخصائص التي ساعدت العلماء في تصنيف العناصر ضمن الجدول الدوري.

والجدول الدوري الحديث مقسم إلى ثمانيةَ عشر مجموعة أو عمود تترتب فيها العناصر من الأعلى إلى الأسفل وسبعة دورات أو صفوف أفقية تتواجد فيها العناصر من اليسار إلى اليمين.

وأيضًا تتواجد العناصر الكيميائية تبعًا للعدد الذري (وهو عدد البروتونات في نواة العنصر) الذي يشكل أهميةً كبيرة، حيث تم اعتمادهُ في تصنيف العناصر الكيميائية عوضًا عن الكتلة الذرية النسبية، وعند اختلاف العدد الذري للعناصر تصبح خصائصها أيضًا مختلفة.

بالعودة إلى الدورة الرابعة في الجدول الدوري الحديث نجد بأنها محتوية على 18 عنصرًا، وهذه العناصر مصنفة تبعًا لازدياد عددها الذري وهو الرقم الموجود في أعلى رمز العنصر بدايةً من البوتاسيوم ذو العدد الذري 19 وانتهاءً بالكربتون ذو العدد الذري 36، وبالإشارة إلى العناصر الثلاثة الأخيرة في هذه الدورة نرى أنها تختلف بخصائصها الفيزيائية.

  • العنصر الذي يُرمز له ب Se وهو السيلينيوم عدده الذري 34 وينتمي إلى المجموعة 16 التي تسمى بمجموعة الأكسجين يمتلك خاصية الصلابة.
  • العنصر الذي رمزه Br وهو البروم عدده الذري 35 ينتمي إلى المجموعة 17 والتي تدعى بالهالوجينات، من خصائصها أنها سائلة.
  • أما العنصر ذو الرمز Kr هو الكربتون عدده الذري 36 وينتمي إلى المجموعة 18 التي يطلق عليها اسم الغازات النبيلة أو الخاملة ومن هذا الإسم نستطيع معرفة أنها ذات خصائص غازية.

أكمل القراءة

هل لديك إجابة على "كيف تتغير الصفات الفيزيائية لعناصر الدورة الرابعة تزايد العدد الذري"؟