الفلز (بالانجليزية: metal) (يسمى في بعض الدول العربية بالمعدن) في علم الكيمياء كلمة فلز metal
(الاصل الاغريقي : ميتالون) تعنى العنصر الكيميائي الذي يفقد الاليكترونات ليكون ايونات موجبة (كاتيونات) وتوجد
رابطة فلزية بين ذراته، كما يتم وصف الفلزات ايضا على انها شبكة من الايونات الموجبة
(كاتيونات) داخل سحابة من الالكترونات. وتقع الفلزات في الثلاث مجموعات للعناصر التي تتميز بتاينها وخواصها،
ومع اشباه الفلزات واللا فلزات.وعند رسم خط مائل في الجدول الدوري من البورون الى البولونيوم
فان هذا الخط يفصل الفلزات عن اللا فلزات، وتكون العناصر الواقعة على هذا الخط هي
اشباه الفلزات، وتكون العناصر التي تقع اسفل يمين الخط هي الفلزات، والتي تقع اعلى يسار
الخط هي اللا فلزات. واللافلزات متوفرة في الطبيعة اكثر من الفلزات، ولكن الفلزات تكون اغلب
الجدول الدوري. ومن الفلزات المشهورة الالومنيوم ،النحاس، الذهب، الحديد، الرصاص، الفضة، التيتانيوم، اليورانيوم، الزنك. الصور
المتاصلة للفلزات تميل لان يكون لها بريق، لدنة، قابلة للطرق، موصلة، بينما اللا فلزات بصفة
عامة تكون هشه (اللا فلزات الصلبة) بدون بريق، عازلة.
اللافلزات مثل الفلزات واشباه الفلزات احدى السلاسل الكيميائية، وتتميز بخصائص معينة من ناحية التاين والترابط.
وتنبع هذه الخواص من ان اللافلزات عالية السالبية الكهربية، اى انها تكتسب الكترونات التكافؤ من
الذرات الاخرى اسرع من فقدها.
الخواص الفيزيائية
الفلزات لها خواص فيزيائية مميزة : فانها غالبا ما تكون لامعة (لها بريق)، ذات كثافة
عالية، يمكن سحبها، يمكن طرقها، وغالبا درجة انصهار عالية، كما انها صلبة وجيدة التوصيل للكهرباء
والحرارة. ويرجع هذا بصفة عامة لكثافتها القليلة، وطراوتها، بينما الفلزات ذات درجة حرارة الانصهارالمنخفضة تكون
نشيطة ونادرا ما يمكن تواجدها في حالتها العنصرية الفلزية.
وتحدث خاصية التوصيل غالبا لان كل ذرة يكون بها الكترونات غير مرتبطة جيدا في غلافها
الاخير (الكترون التكافؤ)، وعلى هذا يتكون ما يشبه البحر حول كاتيون نواة الفلز مما يسبب
خاصية التوصيل.
معظم الفلزات غير ثابتة كيميائيا، تتفاعل مع الاكسجين في الهواء لتكوين اكاسيد بمرور الوقت (الحديد
يصدا على مر السنين، يحترق البوتاسيوم في ثواني، الفضة تفقد لمعانها في شهور). تتفاعل الفلزات
القلوية اسرع، يتبعها الفلزات القلوية الترابية والتي توجد في ايمن الجدول الدوري. وتاخذ الفلزات الانتقالية
وقت اطول لتتاكسد (مثل الحديد، النحاس، النيكل) بينما لا يتفاعل البالاديوم، الذهب، البلاتين مع الاكسجين
الجوي على الاطلاق (ولهذا يتم صنع المصاغ منهم). بعض الفلزات تكون طبقة ساترة من الاكسيد
على سطحها والتي لا يمكن اختراقها بجزيئات الاكسجين ولهذا فانها تحتفظ بخاصية اللمعان والتوصيل لعقود
عديدة (مثل الالومنيوم، بعض انواع الصلب، التيتانيوم وغيرها). وبالنسبة للفلزات الاخرى يتم طلائها بالبويات، اوبالطلاء
الكهربي لمنع تاكسدها. وان الذرة اصغر جزء ويحمل الخواص الكيميائية له
انواع الفلزات :
1- الفلزات النبيلة (المعادن الكريمة)
2- الفلزات القلوية منها (البوتاسيوم وهو شديد التفاعل مع الماء وعند حرقه يعطي لهبا ليلكيا).
3- فلزات الاتربة القلوية.
4- الفلزات الانتقالية.
5- الفلزات الرديئة.
[عدل] السبائك
السبيكة هي خليط من الخواص الفلزية وتحتوى على الاقل عنصر فلزي واحد. مثال ذلك الصلب
(الحديد والكربون) ،النحاس الاصفر (النحاس والزنك)، البرونز (النحاس والقصدير)، دور الومين (الالومنيوم والنحاس). يتم تصنيع
السبائك غالبا للتطبيقات الخاصة، مثل المحركات النفاثة، والتي تحتوى على اكثر من عشر عناصر.
[عدل] مسميات
فلزات حديدية
هي الفلزات التي تحتوي على الحديد.
فلزات خاملة هي تلك التي تقاوم الاكسدة والتاكل قد. من الممكن ادراجها كفلزات نفيسة. مثل
(التانتالوم والبلاتين).
فلزات نفيسة هي فلزات لها قيمة اقتصادية عالية. تعتبر كيميائيا فلزات اقل نشاطا من الفلزات
الاخرى، اكثر لمعانا وتويصيلا للكهرباء. وكانت تاريخيا تستخدم كعملة، لكن الان تعد اساس الاستثمار والسلع
الصناعية. مثل (الذهب، والفضة، والبلاتين
اللافلزات مرتبة حسب الرقم الذري هي كالتالى :
• هيدروجين (H)
• كربون (C)
• نيتروجين (N)
• اكسجين (O)
• فلور (F)
• فسفور (P)
• كبريت (S)
• كلور (Cl)
• سيلينيوم (Se)
• بروم (Br)
• يود (I)
• استاتين (At)
معظم اللافلزات توجد في اعلى الجانب الايسر من الجدول الدوري، فيما عدا الهيدروجين والذى يتم
وضعه عادة في اعلى الجانب الايمن مع الفلزات القلوية، ولكنه يتصرف مثل اللافلزات في معظم
الاحيان. اللا فلزات عكس الفلزات من حيث التوصيل الكهربى، فهي اما عازلة او شبه موصلة.
ويمكك ان تقوم اللافلزات بتكوين رابطة ايونية مع الفلزات باكتساب الالكترونات، او تكون رابطة تساهمية
مع لا فلزات اخرى. وتكون اكاسيد اللافلزات حمضية.
ورغم انه يوجد 12 عنصر معروف من اللافلزات بالمقارنة بما يزيد عن 90 من الفلزات،
فان اللافلزات يتكون منها معظم الارض تقريبا، وخاصة الطبقات الخارجية. وتتكون الكائنات الحية كلها تقريبا
من اللافلزات. ويوجد كثير من اللافلزات (الهيدروجين، النيتروجين، الاكسجين، الفلور، الكلور، البروم، اليود في حالة
جزئي مزدوج الذرة، والباقى معظمه يوجد في حالة جزيئ عديد الذرات.
الهيدروجين (الاسم مشتق من اليونانية حيث ان هيدرو تعني ماء وجين تعني تكون. يسمى في
الترجمات الحديثة الموهن، على وزن فعلن من الماه، اي الماء، رمزه الكيميائي العربي ه) هو
عنصر كيميائي في الجدول الدوري ويرمز له بالرمز ه – H وله الرقم الذري 1.
وفي ظروف الضغط والحرارة القياسية فانه غاز عديم اللون والرائحة، لا فلزي، وحيد التكافؤ، سريع
الاشتعال،
ثنائي الذرة. الهيدروجين اخف الغازات واكثرها تواجدا في الكون. يوجد في الماء وكل المركبات العضوية
والكائنات الحية.
والكيميائيون لم يتوصلوا حتى الان الى قرار حول المكان الذي يجب ان يشغله الهيدروجين في
جدول مندلييف الدوري، فهم يضعونه في ان واحد في فصيلتين: في الفصيلة السابعة حيث ينسب
الى الهالوجينات كالفلور والكلور والبروم، وفي الفصيلة الاولى لتشابهه مع الفلزات القلوية كالليثيوم والصوديوم والبوتاسيوم.
وقد اكتشف البحاثة السوفييت ان الهيدروجين يكتسب فجاة لدى تعريضه الى ضغط يبلغ ثلاثة ملايين
ضغط جوي خاصة غريبة وهي انه يصبح ناقلا للكهرباء
كاي فلز من الفلزات المعروفة. فالهيدروجين على ما يبدو هو فلز [1]
يتم تحضير الهيدروجين في المعمل عن طريق تفاعل الاحماض مع الفلزات مثل الزنك. اما لتحضير
الهيدروجين بكميات كبيرة للاستخدامات الصناعية فيتم ذلك عن طريق تعديل البخار بالغاز الطبيعي. كما ان
التحليل الكهربائي للماء يعتبر من الطرق البسيطة, ولكن تكاليفه عالية لدرجة عدم استخدامه تجاريا. ويحاول
العلماء هذه الايام الوصول لطرق جديدة لانتاج الهيدروجين, واحد هذه الطرق يتضمن استخدام الطحالب. كما
انه توجد طريقة اخرى تتضمن استخدام الجلوكوز والسوربيتول, والذي يتم في درجة حرارة منخفضة, واستخدام
عامل حفاز جديد.
الكربون هو عنصر كيميائي من عناصر الجدول الدوري يرمز له بالرمز C، وله عدد ذري
6 (يسمى في الترجمات الحديثة الخصفن، على وزن فعلن من الخصيف اي الرماد، ذلك انه
المكون الرئيسي للرماد، رمزه الكيميائي العربي خ). وهو من اللا فلزات, رباعي التكافؤ ومنتشر في
الطبيعة بعدة اشكال:
• الماس:اقسى المعادن المعروفة، تتوزع فيه ذرات الكربون على زوايا هرم ثلاثي وذرة كربون في
المركز. ترتبط فيه الذرات بتوزيع اربعة الكترونات في مدارات sp3. مما يشكل بناءا قويا جدا
ومترابطا في ثلاثة ابعاد.
• الجرافيت: احد اكثر المواد ليونة، ترتبط فيه ذرات الكربون بثلاثة الكترونات، مدار sp2 والكترون
واحد في مدار s، ويكون شكلها مسطحا في بعدين. مما يشكل ما يشبه الصفائح الممتدة
والمتراصة فوق بعضها البعض.
• الفوليرينات: جزيئات كبيرة متكونة من ذرات كربون مترابطة ثلاثيا تعطي شكل كريات (والتي تعتبر
افضل وابسط الاشكال وتعرف باسم باكي بول).
• السيرافيت: (له سطح ناعم للغاية) لا يعرف تركيب شكله بدقة.
• الايونسدالايت: (تشوهات من الماس) يماثل الماس في التركيب ولكن ببلورات سداسية.
• الكربون غير المتبلر: تجمعات من جزيئات الكربون في اشكال غير بلورية او منتظمة, في
حالة زجاجية.
• فقاعات الكربون الدقيقة: (شبكة مغناطيسية بالغة الدقة) شبكة قليلة الكثافة شبيهة بالجرافيت, حيث تترابط
الذرات ثلاثيا في حلقات سداسية وسباعية.
•
o انابيب الكربون الدقيقة: تترابط الذرات ثلاثيا في رقائق منحنية تشكل اسطوانات مفرغة.
المصابيح السوداء تتكون من مناطق جرافيت صغيرة. وهذه المناطق تكون موزعة عشوائيا, بحيث ان البناء
الكلي يكون متماثلا.
الكربون الزجاجي متماثل (isotropic) ويحتوى على نسبة عالية من المسامات المغلقة. وبعكس الجرافيت العادي, فان
الطبقات الجرافيتية ليست متراصة مثل الصفحات في كتاب ما, ولكن لها ترتيب عشوائي.
الالياف الكربونية تشبه الكربون الزجاجي. وتحت ظروف المعاملة الخاصة (شد الالياف الكربونية وكربنتها) فانه يمكن
ترتيب اسطح الكربون في اتجاه الالياف. وبالتعامد على محور الالياف لا يوجد توجيه لاسطح الكربون.
وتكون الالياف الناتجة ذات قوة شد اكثر من الحديد.
يتواجد الكربون في كل اشكال الحياة العضوية وهو اساس الكيمياء العضوية. كما ان هذا اللا
فلز له القدرة على الاتحاد مع نفسه وعدد كبير من العناصر الاخرى, لانتاج ما يقرب
من 10 مليون مركب معروف. يتحد مع الاكسجين لتكوين ثاني اكسيد الكربون وهو مركب حيوي
لنمو النبات.
وعند اتحاده مع الهيدروجين, فانه ينتج عديد من المركبات تسمى الهيدروكربونات, وهذه المركبات مهمة في
الصناعات المختلفة كصناعة الوقود العضوي. وعند اتحاده مع كل من الاكسجين والهيدروجين فانه ينتج مجموعات
عديدة من المركبات منها الاحماض الدهنية, وهذه الاحماض اساسية للحياة, والاسترات التي تعطى النكهة لعديد
من الفواكه. كما ان نظير الكربون كريون-14 يستخدم في تحديد الزمن اشعاعيا.
