الطابع المعدني للعناصر: الخصائص - كيمياء - 2025

يشير الطابع المعدني لعناصر الجدول الدوري إلى كل تلك المتغيرات الكيميائية والفيزيائية التي تحدد المعادن أو تميزها عن المواد الأخرى في الطبيعة. وهي بشكل عام مواد صلبة لامعة وكثيفة وصلبة وذات موصلية حرارية وكهربائية عالية وقابلة للتشكيل وقابلة للدهن.

ومع ذلك ، لا تظهر كل المعادن مثل هذه الخصائص ؛ على سبيل المثال ، في حالة الزئبق ، هذا سائل أسود لامع. وبالمثل ، تعتمد هذه المتغيرات على ظروف الضغط ودرجة الحرارة على الأرض. على سبيل المثال ، يمكن للهيدروجين الذي يبدو غير معدني أن يتصرف جسديًا مثل المعدن في ظل الظروف القاسية.

يمكن أن تكون هذه الظروف: تحت ضغوط شديدة أو درجات حرارة شديدة البرودة تحوم حول الصفر المطلق. لتحديد ما إذا كان العنصر معدنيًا أم لا ، من الضروري مراعاة الأنماط المخفية عن أعين المراقب: الأنماط الذرية.

هذه تميز بدقة وموثوقية أكبر بين العناصر المعدنية ، وحتى العنصر المعدني أكثر من الآخر.

بهذه الطريقة ، فإن الطابع المعدني الحقيقي لعملة ذهبية يعتمد على صفات ذراتها أكثر من تلك التي تحددها كتلتها الذهبية ، ومع ذلك فإن الاثنين مرتبطان ارتباطًا وثيقًا.

أي من العملات المعدنية أكثر معدنية: ذهبية أم نحاسية أم بلاتينية؟ الجواب بلاتينيوم والتفسير يكمن في ذراته.

كيف يختلف الطابع المعدني للعناصر في الجدول الدوري؟

توضح الصورة العلوية الخصائص الدورية للعناصر. تتوافق الصفوف مع الفترات والأعمدة مع المجموعات.

يقل الحرف المعدني من اليسار إلى اليمين ويزداد في الاتجاه المعاكس. أيضًا ، يزداد هذا من أعلى إلى أسفل وينخفض ​​مع عبور الفترات إلى رؤوس المجموعة. يشير السهم القطري الأزرق في الجدول إلى ما سبق ذكره.

بهذه الطريقة ، فإن العناصر القريبة من الاتجاه الذي يشير إليه السهم ، لها طابع معدني أكبر من العناصر الموجودة في الاتجاه المعاكس (الكتل الصفراء).

بالإضافة إلى ذلك ، تتوافق الأسهم الأخرى مع خصائص دورية أخرى ، والتي تحدد بمعنى زيادة أو نقصان العنصر "ميتاليز". على سبيل المثال ، عناصر الكتل الصفراء ، على الرغم من أنها ذات طابع معدني منخفض ، إلا أن تقاربها الإلكتروني وطاقة التأين عالية.

في حالة أنصاف الأقطار الذرية ، فكلما زاد حجمها زاد معدن العنصر ؛ يشار إلى هذا بالسهم الأزرق.

خصائص العناصر المعدنية

يوضح الجدول الدوري أن المعادن لها أنصاف أقطار ذرية كبيرة ، وطاقات تأين منخفضة ، وتقارب إلكتروني منخفض ، وسلبية كهربائية منخفضة. كيف تحفظ كل هذه الخصائص؟

النقطة التي تتدفق عندها هي التفاعلية (الإيجابية الكهربية) التي تحدد المعادن التي تتأكسد ؛ أي أنها تفقد الإلكترونات بسهولة.

عندما تفقد الإلكترونات ، تشكل المعادن الكاتيونات (M ⁺). لذلك ، فإن العناصر ذات الطابع المعدني الأعلى تشكل الكاتيونات بسهولة أكبر من العناصر ذات الطابع المعدني المنخفض.

مثال على ذلك هو النظر في تفاعلية عناصر المجموعة 2 ، الفلزات القلوية الترابية. البريليوم أقل فلزية من المغنيسيوم ، والمغنيسيوم أقل فلزية من الكالسيوم.

وهكذا حتى الوصول إلى معدن الباريوم ، وهو الباريوم الأكثر تفاعلًا من المجموعة (بعد الراديوم ، العنصر المشع).

كيف يؤثر نصف القطر الذري على تفاعل المعادن؟

مع زيادة نصف القطر الذري ، تكون إلكترونات التكافؤ بعيدة عن النواة ، لذا فهي أقل قوة في الذرة.

ومع ذلك ، إذا تم اجتياز فترة إلى الجانب الأيمن من الجدول الدوري ، فإن النواة تضيف البروتونات إلى جسمها الأكثر إيجابية الآن ، والذي يجذب إلكترونات التكافؤ بقوة أكبر ، مما يقلل من حجم نصف القطر الذري. ينتج عن هذا انخفاض في الطابع المعدني.

وبالتالي ، فإن ذرة صغيرة جدًا ذات نواة موجبة جدًا تميل إلى اكتساب إلكترونات بدلاً من فقدها (عناصر غير معدنية) ، وتلك التي يمكنها اكتساب وفقدان الإلكترونات تعتبر أشباه فلزات. البورون والسيليكون والجرمانيوم والزرنيخ هي بعض من هذه الفلزات.

من ناحية أخرى ، يزداد نصف القطر الذري أيضًا إذا كان هناك توافر طاقة جديدة لمدارات أخرى ، والذي يحدث عند النزول في مجموعة.

لهذا السبب ، عند النزول على الجدول الدوري ، يصبح نصف القطر ضخمًا وتصبح النواة غير قادرة على منع الأنواع الأخرى من أخذ الإلكترونات من غلافها الخارجي.

في المختبر ، باستخدام عامل مؤكسد قوي - مثل حمض النيتريك المخفف (HNO ₃) - يمكن دراسة تفاعلات المعادن ضد الأكسدة.

بالطريقة نفسها ، فإن عمليات تكوين هاليداته المعدنية (كلوريد الصوديوم ، على سبيل المثال) هي أيضًا تجارب توضح هذا التفاعل.

عنصر ذو طابع معدني أكبر

يؤدي اتجاه السهم الأزرق في صورة الجدول الدوري إلى عنصري الفرانسيوم والسيزيوم. الفرانسيوم معدن أكثر من السيزيوم ، ولكن على عكس الأخير ، فإن الفرانسيوم صناعي ومشع. لهذا السبب ، يحل السيزيوم محل العنصر الطبيعي ذي الطابع المعدني الأكبر.

في الواقع ، أحد أشهر التفاعلات (وأكثرها انفجارًا) هو التفاعل الذي يحدث عندما تتلامس قطعة (أو قطرات) من السيزيوم مع الماء.

التفاعل العالي للسيزيوم ، والذي يُترجم أيضًا إلى تكوين مركبات أكثر استقرارًا ، هو المسؤول عن الإطلاق المفاجئ للطاقة:

2 ج (ق) + ₂ س ₂ س → ₂ سوه (عبد القدير) + ح ₂ (ز)

تسمح لنا المعادلة الكيميائية برؤية أكسدة السيزيوم واختزال الهيدروجين في الماء إلى غاز الهيدروجين.

عنصر ذو طابع معدني طفيف

على القطر المقابل ، في الزاوية اليمنى العليا من الجدول الدوري ، يتصدر الفلور (F ₂ ، الصورة العلوية) قائمة العناصر غير المعدنية. لماذا ا؟ لأنه العنصر الأكثر كهرسلبية في الطبيعة والعنصر الذي يحتوي على أقل طاقة تأين.

بمعنى آخر ، يتفاعل مع جميع عناصر الجدول الدوري ليشكل الأيون F ^- وليس F ⁺.

من المستبعد جدًا أن يفقد الفلور الإلكترونات في أي تفاعل كيميائي ، على عكس المعادن تمامًا. ولهذا السبب فهو أقل العناصر المعدنية.

المراجع

1. الكيمياء LibreTexts. الاتجاهات الدورية. تم الاسترجاع في 16 أبريل 2018 ، من: chem.libretexts.org
2. لومن ، كيمياء لغير التخصصات. الطابع المعدني وغير المعدني. تم الاسترجاع في 16 أبريل 2018 من: course.lumenlearning.com
3. واجب الكيمياء. (2018). الموجبة الكهربية أو الشخصية المعدنية. تم الاسترجاع في 16 أبريل 2018 ، من: chemistry-assignment.com
4. خوان راموس. (24 نوفمبر 2017). القائمة الكاملة للمعادن واللافلزات. تم الاسترجاع في 16 أبريل 2018 من: sciencetrends.com
5. آن ماري هيلمنستين ، دكتوراه. (05 سبتمبر 2017). خصائص واتجاهات الشخصية المعدنية. تم الاسترجاع في 16 أبريل 2018 ، من: thinkco.com
6. إريك جولوب. (12 أكتوبر 2009). ذهب في ردهة بعد الظهر.. تم الاسترجاع في 16 أبريل 2018 ، من: flickr.com
7. Dnn87. (12 ديسمبر 2007). معدن السيزيوم / السيزيوم من مجموعة Dennis sk.. تم الاسترجاع في 16 أبريل 2018 من: commons.wikimedia.org
8. ساندبه. (23 يناير 2017) اتجاهات دورية مختلفة.. تم الاسترجاع في 16 أبريل 2018 من: commons.wikimedia.org