الفلزات هي موادٌ صلبةٌ تقوم بتشكيل أيوناتٍ موجبةٍ (كاتيونات) نتيجة افتقادها الإلكترونات. كما أنها ذات كثافةٍ كبيرةٍ من الذرات المتماثلة، والإلكترونات الموجودة في هذه الذرات أقل من نصف تلك المصطفة في الهيكل الخارجي، الأمر الذي يجعل الفلزات لا تندمج مع المركبات المماثلة بينما تختلط مع المركبات اللافلزية.1

خصائص الفلزات الفيزيائية

تتميز الفلزّات بالعديد من الخواص الفيزيائية التي تميزها عن غيرها من المركبات، وهذه الخصائص هي:

  • معظمها ذات ناقليةٍ عاليةٍ للكهرباء والحرارة.
  • معظمها مواد صلبة ذات شكلٍ بلوريٍّ في درجة حرارةٍ متوسطةٍ.
  • ذات بريقٍ فضيٍّ لامعٍ. 
  • معظمها مرنة ومطاوعة في العمل حيث يمكن تشكيلها في أشكالٍ مختلفةٍ (مثل الصفائح والأسلاك).
  • معظمها قاسية وذات قوةٍ كبيرةٍ. 
  • معظمها ذات كثافةٍ عاليةٍ تفوق كثافة الماء. 
  • تحتاج لدرجة انصهارٍ عاليةٍ جدًا.

مع مراعاة تغيير هذه الخصائص تبعًا للظروف المحيطة، فالهيدروجين مثلًا غير معدنيٍّ في ظروفٍ طبيعيةٍ على الأرض وداخل كوكب المشتري ولكن عند تعرضه لضغطٍ كبيرٍ يصبح معدنًا سائلًا.2

وفرة الفلزّات

تحتل الفلزّات جزءًا كبيرًا من مكونات الأرض والمياه والغلاف الجوي، لكن وفرتها هذه تندرج في نسبٍ معينةٍ لكن منها، هذه قائمةٌ بأكثر المعادن نسبة على وجه الأرض بالترتيب:

  •  الألومنيوم (7.5 ٪).
  • الحديد (4.71٪).
  • الكالسيوم (3.39 ٪).
  • الصوديوم (2.63 ٪).
  • البوتاسيوم (2.4 ٪).
  • المغنيسيوم (1.93 ٪).
  • التيتانيوم (0.58 ٪).
  • المنغنيز (0.09 ٪).

كما أنها موجودةٌ في جسم الإنسان، ولها أهميةٌ كبيرةٌ. وتختلف نسبة وأهمية كل منها، وهذا هو ترتيبها حسب النسبة والأهمية:

  1. الكالسيوم (1.4 ٪).
  2. المغنيسيوم (0.50 ٪).
  3. البوتاسيوم (0.34 ٪).
  4. الصوديوم (0.14 ٪).
  5. الحديد (0.004 ٪).
  6. الزنك (0.003 ٪).3

المجموعات الفلزية في الجدول الدوري 

تم تصنيف الفلزات في الجدول الدوري لعدة مجموعاتٍ :  

  • الفلزات القلوية

الفلزات القلوية تنتمي إلى المجموعة IA المتوضعة في أقصى يسار الجدول الدوري. حالة الأكسدة التابعة لها هي +1، وتعتبر ذات كثافةٍ منخفضةٍ عمومًا مقارنةً مع غيرها من المعادن، وتتميز بشدة التفاعل. يعتبر الهيدروجين العنصر النقي الوحيد الموجود في الطبيعة، وهو غاز الهيدروجين ثنائي الذرة. ومن الأمثلة عليها: الليثيوم، الصوديوم، البوتاسيوم، الروبيديوم عنصر فلزي، السيزيوم، الفرنسيوم.

  • الفلزات الأرضية القلوية

الفلزات الأرضية القلوية تنتمي إلى المجموعة IIA من الجدول الدوري، وهذه المجموعة تتوضع في العمود الثاني من العناصر. تتميز بصلابتها وبريقها اللامع ومرونتها حيث أنها قابلةٌ للطرق، ذرات الأرض القلوية كلها لها حالة أكسدة +2. وهي كما الفلزات القلوية تتواجد في المركبات كبديلٍ عن الشكل النقي. تعتبر أقل الفلزات القلوية تفاعلًا تكون التربة القلوية متفاعلةً ولكن أقل. ومن الأمثلة عليها: البيريليوم، المغنيزيوم، الكالسيوم، السترونتيوم، الباريوم، الروديوم (عنصر فلزي إشعاعي).

  • الفلزات الأساسية

الفلزات الأساسية تتميز هذه المجموعة بالخصائص التي يقرنها الناس بشكلٍ عام مع المعادن. فهي ناقلةٌ للحرارة والكهرباء، ولها بريقٌ معدنيٌّ، كما أنها كثيفةٌ ومرنةٌ وطويلةٌ. على الرغم من ذلك قد تُبدي بعض السمات غير المعدنية. لا تحتاج لدرجةٍ عاليةٍ من الغليان والانصهار كما المعادن الانتقالية (مع بعض الاستثناءات). ومن الأمثلة عليها: الألومنيوم، الغاليوم، الإنديوم، القصدير، الثاليوم، الرصاص، البزموت …

  • الفلزات الانتقالية

تتميز الفلزات الانتقالية باحتوائها نسب الطاقة الفرعية d أو f التي تمتلئ جزئيًا بالإلكترونات، مما يجعلها تتضمن حالات تأكسدٍ متعددةٍ، كما ينتج عنها في الغالب مركباتٌ ملونةٌ. لا تقتصر على شكلٍ واحدٍ فقد تبدو بشكلٍ نقيٍّ أو أصليٍّ ، مثل الذهب والنحاس والفضة، أو بشكل مركباتٍ مثل اللانثانيدات والأكتنيدات في المركبات الطبيعة فقط، ومن الأمثلة الأخرى عليها: السكانديوم، التيتانيوم، الفناديوم، الحديد، والمنغنيز، والكروم، والزنك، والنيكل، والنحاس.4

استخدامات الفلزات

تبرز استخدامات الفلزّات في المجالات التالية:

  • النقل: تدخل في وسائل النقل على اختلاف أنواعه البحري والجوي والبري ( سيارات، قطارات، سفن، طائرات …).
  • الفضاء: كما يدخل في صناعة الصواريخ المأهولة وغير المأهولة ومكوك الفضاء.
  • الأجهزة الإلكترونية: مثل الكمبيوتر والتلفزيون والراديو والآلات الحاسبة والأجهزة الأمنية … 
  • الاتصالات: بالإضافة لدورها في مجالات الاتصالات المتنوعة تدخل في الأقمار الصناعية.
  • حفظ الأغذية: أجهزة تسخين وتبريد الأغذية مثل الأفران و الميكروويف و البرادات والثلاجات. 
  • البناء: في صناعة المسامير اللازمة في بناء الأخشاب والمباني المصنوعة من الصلب. 
  • اللوازم الطبية الحيوية: مثل الأطراف الصناعية.
  • توليد وتوزيع الكهرباء: مثل خطوط الطاقة والمفاعلات النووية وآبار النفط والمحولات والمولدات. 
  • الوسائل الزراعية: الجرارات وآلات الحصاد والغرس. 
  • الأجهزة المنزلية: مثل غسالات الصحون والملابس، والمكانس الكهربائية، والخلاطات، أدوات التشذيب والسباكة وغيرها الكثير.5

المراجع

  • 1 ،Metal، من موقع: www.britannica.com، اطّلع عليه بتاريخ 8-11-2019
  • 2 ،Metals، من موقع: www.explainthatstuff.com، اطّلع عليه بتاريخ 8-11-2019
  • 3 ،METALS، من موقع: www.encyclopedia.com، اطّلع عليه بتاريخ 8-11-2019
  • 4 ،Metals: List of Elements، من موقع: www.thoughtco.com، اطّلع عليه بتاريخ 8-11-2019
  • 5 ،What are Metals?، من موقع: matse1.matse.illinois.edu، اطّلع عليه بتاريخ 8-11-2019