فلزات و خواص آنها

دبير مربوطه :

نگارش :

مقدمه

پيشرفت زندگي بشر به طور عمده ،ناشي از استفاده وسيع از فلزات گوناگون بوده است .

امروزه ميزان كاربرد سالانه فلزات در هر كشور ،نشان دهنده توسعه و رشد اقتصادي آن جامعه است اين رشد پيشرفت تكنولوژي در نتيجه هزاران سال زندگي انسان و كسب تجربه هاي گوناگون در چگونگي استفاده ازفلزات حاصل شده است سر آغاز راه چنين رشد عظيمي ،ساخت مصنوعات فلزي بسيار ابتدايي بوده است . شواهد نشان مي دهند كه انسان دست كم از پنج هزار سال پيش فلز را شناخته و آن را دستمايه زندگي خود كرده است اهميت كشف فلز و استفاده از آن در ساخت ابزار به قدري مهم است كه دوره هايي از زندگي انسان را به اسم فلزات نام گذاري كرده اند مثل عصر مس ، عصر مفرغ و عصر آهن .

تعريف فلز ،خواص آن و ساختمان فلزي

فلزات گروه مهمي از عناصر را تشكيل مي دهند كه معمولا الكترونهاي مدار آخر خود را به راحتي از دست مي دهند . در كريستال بندي فلزات الكترونها به راحتي مي‌توانند حركت كنند در نتيجه فلزات هادي خوب الكتريسته هستند و تركيبات آنها معمولا الكتروسيتهاي خوبي تشكيل مي دهند فلزات در مدار آخر خود كمتر از چهار الكترون دارند . بنابراين آنها در تركيباتي كه به عنوان فلز وارد مي شوند ظرفيتشان چهار ويا كمتر از چهار است مانند كلريد سديم (NaCl) كلريد كلسيم
((Cacl₂ اكسيد آهن ( Fe₂o₃) III و كلريد قلع IV كه در آنها سديم ، كلسيم ، آهن و قلع به ترتيب با ظرفيتهاي يك دو سه و چهار خود وارد شده اند .

فلزات گاهي در تركيبات به صورت نافلز وارد مي شوند مانند دي كرومات پتاسيم ( SnCl₄) كه در آن كروم به صورت نافلز وبا ظرفيت شش وارد شده است ودر اينجا ديده مي شود كه ظرفيت آن بيش از چهار است جالب است كه فلز مشهور آلومينيوم با وجودي كه در تركيبات فقط به صورت سه ظرفيتي آن بيش از چهار است جالب است كه فلز مشهور آلومينيوم با وجودي كه در تركيبات فقط به صورت سه ظرفيتي شركت مي كند ، ولي با همين ظرفيت سه به صورت نافلز ديده مي شود ، مانند آلومينات سديم . ( NaAlO₂)

تمام عناصر فلزي به جز جيوه در دماي معمولي جامد هستند جيوه داراي نقطه ذوب پايين 39 درجه سانتيگراد مي باشد تنگستن بالاترين نقطه ذوب را بين فلزات دار است . ( 3400 ⁰c)

تعداد زيادي از عناصر جدول تناوبي فلز هستند فلزات داراي جلالي مخصوص به خود هستند كه بسيار زود قابل تشخيص مي باشند . همچنين فلزات هادي هاي خوب الكتريسته و گرما مي باشند.

از خوّاص ديگر فلزات مي توان از خاصيت چكش خواري آنها نام برد كه البته كروم حالتي شكننده دارد فلزات را مي توان به صورت ورقه هاي نازك و طويل در آورد و عملا توليد ورقهاي آهني و فولادي براي ساختن اتومبيلها و قسمت هاي مختلف ساختمانها ، استفاده از اين خاصيت فلزات است بعضي ازفلزات مانند آهن و كروم سخت هستند . در صورتي كه فلزاتي از قبيل مس و سرب نرم تري باشند فلزات قلياي بسيار نرم مي باشند به طوري كه مي توان آنها را با چاقو بريد . از اختلاط بعضي از فلزها آلياژ ها به دست مي آيند كه اكثر آنها خواصي بهتر از فلزات اوليه خود دارند ،مانند مفرغ كه از اختلاط مس و قلع به دست مي آيد و آلياژي زنگ نزن است ويا آلياژهاي آهن كه انواع فولاد سخت را تشكيل مي دهند .

خواص شيميايي فلزات كاملا متغير است بعضي از فلزات مانند طلا و پلاتين از

نظر شيميايي غير فعال هستند اين ويژگي طلا و پلاتين همراه با كمياب بودن آنها باعث شده است كه اين دو فلز بسيار گران بوده وبراي ساختن زينت آلات به كار روند از طرف ديگر تعدادي از فلزات از قبيل فلزات قليايي به قدري فعال هستند كه در طبيعت به حالت آزاد يافت نمي شوند .

به طور كلي فلزات با غير فلزات تركيب شده و تركيباتي به نام نمك توليد مي كنند اين تركيبات يوني عموما سخت ودير ذوب هستند .

چگالي فلزات تغييرات وسيعي دارد از همه عناصر جامد ، سيستم پايين ترين را سهيم بالاترين چگالي را دارند با اين همه اكثر فلزات در مقايسه با نافلزات جامد چگالي نسبتا بالايي دارند فلزات گروه IA وIIA كه فلزات سبك ناميده مي شوند از اين قاعده مستثني هستند به طور كلي بيشتر فلزات نقاط ذوب و جوش نسبتا بالايي دارند با اينكه بعضي از آنها مانند جيوه نقطه ذوب پاييني دارند ود ردماي معمولي مايعند .

عناصر اصلي

در جدول مند ليف عناصر به طور كلي به دو دسته تقسيم مي شوند عناصر اصلي و عناصر واسطه عناصر اصلي در گروههايي تحت عنوان گروههاي A مرتب شده اند گروههاي IIA,IA در طرف چپ جدول و گروههاي IIIA تا VIIIA در طرف راست جدول قرار دارند .

عناصر واسطه درگروههايي تحت عنوان گروههاي B مرتب شده اند اين گروهها بين گروه IIA و IIIAدر ميانه جدول قرار دارند .

در اين قسمت فلزات گروههاي اصلي و گروههاي A معرفي مي شود .

فلزات گروه IA

فلزات اين گروه عبارتند از سديم ، پتاسيم ، روبيديم ، سنريم و فرانسيم .

تركيبات اين فلزات به طور كلي در آب بسيار انحلال پذيرند ئيدرو اكسيدهاي اين فلزات خاصيت بازي شديد از خود نشان مي دهند والكتروليتهاي قوي هستند به همين علت اين فلزات را فلزات قليايي نيز مي نامند نمكهاي اسيدهاي ضعيف آنها خاصيت بازي دارند مانند كربنات سديم ( Na₂Co₃)

اين فلزات واكنش پذير ترين گروه فلزات راتشكيل مي دهند به طوري كه هيچ يك از آنها به حالت آزاد در طبيعت يافت نمي شود اين فلزات به صورت تركيبات يوني در طبيعت وجود دارند وهمه آنها به وسيله بر قكافت نمكهاي خشك و مذاب تهيه مي شوند فلزات قليايي به دليل نرمي و واكنش پذيري شيميايي هرگز كاربرد

ساختاري ندارند .

عناصر گروه IA فلزاتي نقره اي رنگ هستند و سزيم كمي به رنگ زرد طلايي است اين عناصر نسبتا نرم بوده (مي توان آنها را با چاقو بريد ) ونقاط ذوب و جوش پاييني دارند نقطه ذوب ، نقطه جوش و سختي اين فلزات با افزايش عدد اتمي كاهش مي يابد . اين فلزات رساناهاي خوبي براي گرما و الكتريسته هستند و چگالي آنها بسيار پايين است .

سديم و پتاسيم فراوانترين اعضاي اين گروه هستند تركيبات عنصر سبكتر اين گروه ،يعني سيتيم ودو عنصر سنگينتر اين گروه ، يعني روبيديم و سزيم نسبتا كميابند . عنصر فرانسيم در بعضي فرايندهاي پرتو زاي طبيعي تشكيل مي گردد همه ايزوتوپهاي انها پرتوزا بوده ونيم عمر كوتاه دارند واين عنصر فوق العاده كمياب است .

واكنش پذيرترين عنصر گروه IA در اكثر موارد سزيم است وليتيم معمولا كمترين واكنش پذيري را دارد .

فلزات قليايي هرگاه درمعرض تابش قرار مي گيرند ، الكترون گسيل مي كنند ( اثر فوتو الكتريك ) سزيم كه به آساني الكترون بيرون مي دهد در ساخت فوتوسل مصرف مي شود فوتوسل علائم نوري را به علائم الكتريكي تبديل مي كند ودر نورسنجي و چشم الكتريكي به كار مي رود .

فلزات گروه IIA

فلزات اين گروه عبارتند از بريليم ، منيزيم ،كلسيم ، باريم ، وراديم .

ئيدرو اكسيدهاي اين فلزات مانند ئيدرواكسيدهاي فلزات قليايي خاصيت بازي دارند وهمچنين جزء مهمي از پوسته زمين را تشكيل مي دهند به همين علت اين فلزات قليايي خاكي نيز مي نامند . البته ئيدرواكسيدهاي آنها ازنظر بازي از ئيدروكسيدهاي فلزات قليايي ضعيف ترند .

اين فلزات دومين گروه فلزات را از نظر واكنش پذيري تشكيل مي دهند و به همين علت در طبيعت به حالت آزد يافت نمي شوند معمولا آنها را به وسيله برقكافت كلريد مذاب تهيه مي كنند تعدادي از تركيبات اين فلزات به ميزان قابل توجه در آب حل نمي شوند .

فراوانترين عناصر اين گروه منيزيم و كلسيم هستند منيزيم از نظر فراواني دومين عنصر فلزي است كه در آب دريا يافت مي شود اين فلز به علت سرعت سوختن ونور و حرارت زيادش براي آتشبازي وبمب آتشزا به كار مي رود كلسيم فلزي است سفيد نقره فام كه به آساني با چاقو بريده نمي شود كربنات كلسيم (CaCO₃) فراوانترين تركيب و قليايي خاكي در پوسته زمين است استرانسيم و باريم در طبيعت به صورت سولفات و كربنات وجود دارند .

از سولفات باريم