نفسر ما هي المعادن وكيف يتم تصنيفها وما هي خصائصها الفيزيائية. أمثلة على المعادن وما هو اللافلزات.
ما هي المعادن؟
في مجال ال كيمياء، والمعروفة باسم المعادن أو تلك المعدنية عناصر التابع الجدول الدوري التي تتميز بكونها محركات جيدة لـ كهرباء و من الحرارة. هذه العناصر ذات كثافة عالية وتكون صلبة بشكل عام في درجة حرارة الغرفة (باستثناء الزئبق). كثير ، علاوة على ذلك ، قد يعكس خفيفةمما يعطيها لمعانها المميز.
المعادن هي العناصر الأكثر عددًا في الجدول الدوري وبعضها من بين أكثر العناصر وفرة في القشرة الارضية. يوجد جزء منها عادة في حالة نقاء أكبر أو أقل في طبيعة سجية، على الرغم من أن معظمها جزء من معادن من باطن الأرض ويجب فصلها بواسطة كائن بشري لاستخدامها.
المعادن لها روابط مميزة تسمى "روابط معدنية". في هذا النوع من الروابط ، ترتبط ذرات المعدن ببعضها البعض بطريقة تتحد فيها نواتها الذرية مع إلكترونات التكافؤ (الإلكترونات الموجودة في الغلاف الإلكتروني الأخير ، أي الإلكترونات الخارجية) ، والتي تشكل نوعًا من "السحابة" حولها. وهكذا ، في الرابطة المعدنية ، تكون الذرات المعدنية قريبة جدًا من بعضها البعض ، وكلها "مغمورة" في إلكترونات التكافؤ ، وتشكل الهيكل المعدني.
من ناحية أخرى ، يمكن أن تتشكل المعادن الرابطة الأيونية مع غير المعادن (على سبيل المثال ، الكلور والفلور) ، مما يؤدي إلى تكوين الأملاح. يتشكل هذا النوع من الروابط عن طريق التجاذب الكهروستاتيكي بين أيونات إشارات مختلفة ، حيث تشكل المعادن أيونات موجبة (كاتيونات) وغير معدنية أيونات سالبة (الأنيونات). عندما تذوب هذه الأملاح في الماء ، فإنها تتفكك في الأيونات.
حتى ال سبائك من معدن مع آخر (أو مع مادة غير فلزية) تظل مواد معدنية ، كما هو الحال مع الفولاذ والبرونز ، على الرغم من أنها مخاليط متجانس.
خدم المعادن إنسانية منذ زمن بعيد بفضل طابعها المثالي لتشكيل الأدوات والتماثيل والهياكل من جميع الأنواع ، نظرًا لخصائصها الفيزيائية الخاصة:
- تطويع. عند تعرضها للضغط ، يمكن أن تشكل بعض المعادن صفائح رقيقة من مادة متجانسة.
- ليونة. عند تعرضها لقوى الشد ، يمكن لبعض المعادن أن تشكل أسلاكًا أو خيوطًا من مادة متجانسة.
- عناد. القدرة على مقاومة الكسر عند التعرض لها القوات مفاجئ (نتوءات ، شلالات ، إلخ).
- القوة الميكانيكية. القدرة على تحمل قوة الجر والضغط والالتواء وغيرها من القوى دون التنازل عنها بنية جسدية أو مشوهة.
بالإضافة إلى ذلك ، فإن لمعانها يجعلها مثالية لتزوير المجوهرات والعناصر الزخرفية وحسن توصيلها كهرباء يجعلها لا غنى عنها في نقل التيار الكهربائي في النظم الحديثة الطاقة الكهربائية.
أنواع المعادن
يمكن أن تكون العناصر المعدنية من أنواع مختلفة ، حيث يتم تجميعها في الجدول الدوري. كل مجموعة لها خصائص مشتركة:
- الفلزات القلوية. فهي لامعة وناعمة ومتفاعلة للغاية في ظل الظروف العادية ضغط ص درجة الحرارة (1 atm و 25º C) ، لذا فهي ليست نقية أبدًا في طبيعة سجية. تتميز بكثافات منخفضة وهي موصلة جيدة للحرارة والكهرباء. كما أن لديها نقاط انصهار وغليان منخفضة. في الجدول الدوري يشغلون المجموعة الأولى. في هذه المجموعة يوجد أيضًا الهيدروجين (وهو ليس معدنًا).
- المعادن الأرضية القلوية. تقع في المجموعة الثانية من الجدول الدوري. يأتي اسمها من الخصائص القلوية لأكاسيدها (التي كانت تسمى سابقًا "الأرض"). عادة ما تكون أكثر صلابة وأقل تفاعلًا من القلوية. إنها موصلات جيدة ومشرقة للحرارة والكهرباء. لديهم منخفضة كثافة ص اللون.
- المعادن الانتقالية. معظم المعادن تنتمي إلى تلك الفئة. يشغلون المنطقة الوسطى من الجدول الدوري وجميعهم تقريبًا صلبة ، عالية نقط الذوبان ص الغليانوالتوصيل الجيد للحرارة والكهرباء.
- اللانثانيدات. تسمى أيضًا اللانثانيدات ، وهي ما يسمى بـ "الأتربة النادرة" في الجدول الدوري ، والتي تشكل مع الأكتينيدات "عناصر الانتقال الداخلية". إنها عناصر متشابهة جدًا مع بعضها البعض ، وعلى الرغم من اسمها ، فهي وفيرة جدًا على سطح الأرض. لديهم سلوكيات مغناطيسية (عندما يتفاعلون مع مجال مغناطيسي ، على سبيل المثال ، حقل مغناطيسي الذي يولد أ مغناطيس) والطيفية (عندما يسقط الإشعاع عليها) مميزة للغاية.
- الأكتينيدات. جنبا إلى جنب مع العناصر الأرضية النادرة ، فإنها تشكل "عناصر انتقالية داخلية" ، وهي متشابهة جدًا مع بعضها البعض. يقدمون عالية الأعداد الذرية والعديد منها مشعة في جميع نظائرها مما يجعلها نادرة للغاية في الطبيعة.
- ترانساكتينيدات. يُطلق عليها أيضًا "العناصر الثقيلة للغاية" ، وهي العناصر التي تتجاوز في العدد الذري أثقل الأكتينيدات ، لورنسيو. جميع نظائر هذه العناصر لها عمر نصف قصير جدًا ، وجميعها مشعة وتم الحصول عليها عن طريق التوليف في المختبر ، لذا فهي تحمل أسماء الفيزيائيين المسؤولين عن إنشائها.
أمثلة على المعادن
- قلوية الليثيوم (Li) ، الصوديوم (Na) ، البوتاسيوم (K) ، الروبيديوم (Rb) ، السيزيوم (Cs) ، الفرانسيوم (Fr).
- الأتربة القلوية. البريليوم (Be) والمغنيسيوم (Mg) والكالسيوم (Ca) والسترونشيوم (Sr) والباريوم (Ba) والراديوم (Ra).
- المعادن الانتقالية. سكانديوم (Sc) ، التيتانيوم (Ti) ، الفاناديوم (V) ، الكروم (Cr) ، المنغنيز (Mn) ، الحديد (Fe) ، الكوبالت (Co) ، النيكل (لا هذا ولا ذاك)، نحاس (النحاس) والزنك (الزنك) والإيتريوم (Y) والزركونيوم (Zr) والنيوبيوم (Nb) والموليبدينوم (Mo) والتكنيشيوم (Tc) والروثينيوم (Ru) والروديوم (Rh) والبلاديوم (Pd) والفضة (Ag) ، والكادميوم (Cd) ، واللوتيتيوم (Lu) ، والهافنيوم (Hf) ، والتنتالوم (Ta) ، والتنغستن (W) ، والرينيوم (Re) ، والأوزميوم (Os) ، والإيريديوم (Ir) ، والبلاتين (Pd) ، والذهب (Au) ، الزئبق (Hg) ، لورنس (Lr) ، rutherfordium (Rf) ، dubnium (Db) ، seaborgium (Sg) ، bohrio (Bh) ، hasium (Hs) ، meitnerium (Mt) ، darmstadium (Ds) ، roentgenium (Rg) ، كوبرنيسيوم (Cn).
- الأتربة النادرة. اللانثانم (La) ، السيريوم (Ce) ، البراسيوديميوم (Pr) ، النيوديميوم (Nd) ، البروميثيوم (Pm) ، السماريوم (Sm) ، اليوروبيوم (الاتحاد الأوروبي) ، الجادولينيوم (Gd) ، التيربيوم (Tb) ، الديسبروسيوم (Dy) ، هولميوم (Ho) ، الإربيوم (Er) ، الثوليوم (Tm) ، الإيتربيوم (Yb) ، اللوتيتيوم (Lu).
- الأكتينيدات. الأكتينيوم (Ac) ، الثوريوم (Th) ، البروتكتينيوم (Pa) ، اليورانيوم (U) ، النبتونيوم (Np) ، البلوتونيوم (Pu) ، الأمريسيوم (Am) ، الكوريوم (Cm) ، البركليوم (Bk) ، الكاليفورنيوم (Cf) ، أينشتينيوم (Es) ، فيرميوم (Fm) ، مندليفيوم (Md) ، نوبليوم (لا) ، لورنسيو (Lr).
- ترانساكتينيدات. Rutherfordium (Rf)، Dubnium (Db)، Seaborgium (Sg)، Bohrio (Bh)، Hassium (HS)، Meitnerium (Mt)، Darmstadium (Ds)، Roentgenium (Rg)، Copernicium (Cn)، Nihonium (NH)، flerovio (فلوريدا) ، موسكوفيو (ماك) ، ليفيرموريو (Lv) ، تينيسو (Ts).
ما هي اللافلزات؟
اللافلزات هي عناصر لها خصائص مختلفة تمامًا عن تلك الموجودة في المعادن ، على الرغم من وجود مركبات تسمى أيضًا الفلزات، التي لها خصائص وخصائص وسيطة بين المعادن واللافلزات. شكل اللافلزات روابط تساهمية عندما يتشكلون الجزيئات بينهم. هذه المركبات ، على عكس المعادن ، ليست موصلات جيدة للتيار الكهربائي والحرارة ، كما أنها ليست لامعة.
الأكسجين والكربون والهيدروجين والنيتروجين والفوسفور والكبريت ، وهي العناصر الأساسية ل الحياة، هي جزء من اللافلزات. يمكن أن تكون هذه العناصر غير المعدنية صلبة أو سائلة أو غازية.
يتم تصنيفها بشكل أساسي على أنها:
- الهالوجينات الفلور (F) والكلور (Cl) والبروم (Br) واليود (I) والأستات (At) والتينيس (Ts).
- غازات نبيلة. الهيليوم (He) ، النيون (Ne) ، الأرجون (Ar) ، الكريبتون (Kr) ، الزينون (Xe) ، الرادون (Rn) ، الأوغانيسون (Og).
- اللافلزات الأخرى. الهيدروجين (H) والكربون (C) والكبريت (S) والسيلينيوم (Se) والنيتروجين (N) والأكسجين (O) والفوسفور (P).