إحدى خصائص أشباه الفلزات هي أنها تتناسب بين المعادن واللافلزات. لهذا السبب, وتسمى أيضًا أشباه المعادن. وتعرف أيضًا باسم أشباه الموصلات. إلى جانب ذلك, وتقع هذه الفلزات في منتصف المعادن واللافلزات في الجدول الدوري. وهذا يساعدنا على فهم تطبيقاته المختلفة في العديد من الصناعات. في هذه المقالة, سنناقش الخصائص العشرة الرئيسية للفلزات فيما يتعلق بخصائصها الفيزيائية والكيميائية.
ما هي الفلزات?
تُعرف العناصر التي ليست معدنية أو غير معدنية والموجودة في الجدول الدوري باسم أشباه الفلزات. هذه هي أشباه الموصلات وتستخدم بشكل كبير في المجال الإلكتروني. إلى جانب ذلك, تكون دائمًا في حالة صلبة وتوفر موصلية عالية. الأمثلة النموذجية لأشباه الفلزات هي البورون, السيليكون, الجرمانيوم, الزرنيخ, التيلوريوم, الأنتيمون, البولونيوم, أستاتين, والبزموت.
ما هي خصائص مختلفة من الفلزات?
توفر أشباه الفلزات العديد من الفوائد ولها العديد من التطبيقات في مجالات مختلفة. لذا, دعونا نناقش 10 الخصائص الرئيسية للأشباه الفلزية التي تجعلها فريدة من نوعها عن المعادن واللافلزات.
1. الفلزات لها أكاسيد مذبذبة
تحتوي أشباه الفلزات على أكاسيد يمكن أن تعمل كأحماض وقواعد، ولذلك تسمى مذبذبة. ونتيجة لهذه الخاصية المزدوجة, يمكنهم المشاركة في العديد من التحولات الكيميائية التي تحدث في الجسم, وبالتالي زيادة تنوعها. على سبيل المثال, ثاني أكسيد السيليكون (SiO₂) يمكن إذابته في الأحماض القوية مثل حمض الهيدروفلوريك وفي القواعد القوية, أي. هيدروكسيد الصوديوم لتكوين منتجات مختلفة. هذه الخاصية المذبذبة ضرورية في العديد من عمليات التشغيل. أنها تتطلب إما وسطًا حمضيًا أو قلويًا لإجراء العملية.
2. تظهر الفلزات تفاعلًا متغيرًا
تختلف قدرة أشباه الفلزات على إجراء التفاعلات من شبه فلز إلى آخر بطرق مختلفة. على سبيل المثال, البورون عنصر غير متفاعل للغاية. إلى جانب ذلك, ونادرا ما يشكل مركبات مع عناصر أو مواد أخرى في الظروف العادية. على الجانب الآخر, الزرنيخ شديد التفاعل وفي بعض الأحيان سام لأنه يتحد مع عدة عناصر أخرى. إلى جانب ذلك, وينتج عنه تكوين عدة مركبات خطيرة. هذا الاختلاف في التفاعل يجعل من الممكن استخدام الفلزات في مجالات مختلفة تتراوح بين الاستخدامات الأكثر استقرارًا, أي. الأطر والاستخدامات الميكانيكية الأساسية للتطبيقات شديدة التفاعل في الصناعات الكيميائية والعمليات البيولوجية.
3. تستخدم الفلزات في السبائك
يعد استخدام أشباه الفلزات في المعادن أمرًا شائعًا وينتهي في إنشاء سبائك تعمل على تحسين خصائص المعادن. على سبيل المثال, عند استخدامه كعامل صناعة السبائك، يساعد الأنتيمون في تصلب الرصاص. علاوة على ذلك, لديها العديد من التطبيقات في الصناعات, أي. البطاريات, الرصاص, والمحامل. تكامل الفلزات مع سبائك يزيد من الخصائص الفيزيائية والكيميائية المختلفة. كما أنها تساعد على زيادة الخواص الميكانيكية ومقاومة التآكل.
4. الفلزات هي مواد صلبة
يمكن أن تكون اللافلزات في حالات مختلفة عند درجة حرارة الغرفة بينما جميع أشباه الفلزات تكون صلبة في درجة حرارة الغرفة. إلى جانب ذلك, أنها تمتلك نقاط انصهار متوسطة إلى عالية. تكون المركبات مستقرة في الحالة الصلبة لأن الروابط الكهربائية لذراتها قوية. نقاط انصهار الفلزات الشائعة هي كما يلي;
- البورون: 2079درجة مئوية
- السيليكون: 1410درجة مئوية
- الجرمانيوم: 938. 3درجة مئوية
- الزرنيخ: 817درجة مئوية
- التيلوريوم: 449. 5درجة مئوية
- الأنتيمون: 631درجة مئوية
توضح هذه القيم العالية لنقطة الانصهار أن أشباه الفلزات تحتاج إلى حرارة عالية لتتحول إلى سوائل وتكون مناسبة للنشاط عالي الحرارة.
5. أشباه الفلزات لها بريق معدني
وقد يكون للشبه المعدني أيضًا خاصية اللمعان. إنها تعكس الضوء تمامًا كما يفعل المعدن على الرغم من أنها بشكل عام غير معدنية. يعد هذا اللمعان المعدني إحدى السمات التي تحددها على أنها أشباه فلزات بناءً على الحالة الفيزيائية للمادة. على سبيل المثال:
- يظهر البورون بمظهر أسود ولامع.
- السيليكون ذو لون رمادي مع لمعان معدني لامع.
- الجرمانيوم له سطح لامع وأبيض رمادي.
- الزرنيخ لونه رمادي ويظهر بريق معدني.
- التيلوريوم له سطح أبيض فضي مع لمعان معدني.
- يظهر الأنتيمون باللون الأبيض المزرق مع سطح لامع.
6. أشباه الفلزات هشة
على النقيض من السمة المميزة للمعدن الذي يتم طرقه بسهولة في صفائح رقيقة أو سحبه في سلك, أشباه الفلزات هشة. وهذا يعني أنها تتضرر أو تتسحق بسهولة عندما نستخدم القوة أو الضغط ولا تتشوه. لذلك, هناك قيود على قدرتهم. يحصلون على أشكال مثل المعادن مثل الطرق, المتداول, وغيرها من طرق التشكيل. يحدث هذا لأن تركيبها الذري موجه في شبكة من المستويات الهندسية الصلبة والمحددة جيدًا. لذا, يمكن أن تصبح هشة بسهولة.
7. الفلزات موصلة للكهرباء
تعتبر أشباه الفلزات موصلة جيدة للكهرباء، ولكنها ليست بجودة المعادن. لديهم موصلية كهربائية متوسطة المدى تختلف بشكل كبير بمساعدة درجة الحرارة والشوائب. بسبب هذا السلوك شبه موصل, هذه العناصر لها مكانة حاسمة في مجال الالكترونيات. لديهم العديد من التطبيقات في الترانزستورات والثنائيات. عملية تعرف باسم المنشطات التي تساعد على تحسين التوصيل الكهربائي لأشباه الموصلات. على سبيل المثال, يصبح السيليكون عند دمجه مع الفوسفور أو البورون أكثر ملاءمة لتطبيقات التوصيل.
8. تشكل الفلزات روابط تساهمية
تنخرط بعض أشباه الفلزات بسهولة في الروابط التساهمية. تتشارك الإلكترونات مع ذرات أخرى لتحقيق الاستقرار. هذا النوع من الترابط هو سمة من سمات غير المعادن وبمساعدتهم, يمكن أن تشكل الفلزات تركيبات مختلفة. مرارًا, يمكنهم اعتماد أرقام أكسدة مختلفة, وبالتالي فهي تستخدم على نطاق واسع في العديد من العمليات الكيميائية. على سبيل المثال:
- البورون: +3, +2, +1
- السيليكون: +4, 0
- الجرمانيوم: +2, +4
- الزرنيخ: +3, +5
- التيلوريوم: +4, +6
- الأنتيمون: +3, +5
هذا الميل لقبول الإلكترونات أو التخلي عنها بأكثر من طريقة يسمح للأشباه الفلزية بالمشاركة في عمليتي الاختزال والأكسدة. يمكن أن تشكل مجموعة متنوعة من المركبات التي تتميز بمجموعة مختلفة من الخصائص. بسبب المرونة, فهي مفيدة في العديد من الاستخدامات الصناعية والتكنولوجية. وقد تشمل هذه المواد أشباه الموصلات حيث تكون نقاء المادة الكيميائية أولوية.
9. تمتلك أشباه الفلزات قيمًا متوسطة لطاقات التأين والسالبية الكهربية.
طاقات التأين الفلزية والسالبية الكهربية بين المعادن وغير المعادن. تساعدهم طاقة التأين هذه على إزالة إلكترون من الذرة بينما تساعدهم السالبية الكهربية على جذب إلكترونات أخرى. تمكن هذه القيم المتوسطة الفلزات من عرض خصائص كل من فئتي المعادن واللافلزات.
10. تحتوي أشباه الفلزات على أكاسيد مذبذبة
تذوب أشباه الفلزات في الأحماض والقلويات وتشكل أكاسيد وتكتسب خواص الأحماض والقلويات. لهذا السبب, أنها تحظى بشعبية مذبذبة. علاوة على ذلك, يمكن أن تشارك الفلزات في العديد من التفاعلات. تتفاعل هذه الأكاسيد المذبذبة مع كل من الأحماض والقلويات لتعطي الملح والماء.
لذا, سيساعدنا الجدول التالي على فهم قيم أشباه الفلزات فيما يتعلق بخصائصها الفيزيائية والكيميائية.
| عنصر | رمز | العدد الذري | الكتلة الذرية (ش) | كثافة (جم/سم3) | نقطة الانصهار (درجة مئوية) | نقطة الغليان (درجة مئوية) | التوصيل الكهربائي (ق / م) | حالات الأكسدة المشتركة | الاستخدامات الرئيسية |
| البورون | ب | 5 | 10.81 | 2.34 | 2076 | 3927 | ~1.0 × 10⁵ | +3 | زجاج, السيراميك, المنظفات |
| السيليكون | و | 14 | 28.09 | 2.33 | 1414 | 3265 | 1.56 × 10⁻³ | +4, -4 | أشباه الموصلات, الخلايا الشمسية |
| الجرمانيوم | جي | 32 | 72.63 | 5.32 | 938.3 | 2833 | 2.17 | +4, +2 | أشباه الموصلات, الألياف الضوئية |
| الزرنيخ | مثل | 33 | 74.92 | 5.73 | 817 (سامية) | 614 (سامية) | ~3.0 × 10⁴ | +5, +3, -3 | المبيدات الحشرية, المواد الحافظة للخشب |
| الأنتيمون | بينالي الشارقة | 51 | 121.76 | 6.68 | 630.6 | 1587 | ~2.5 × 10⁵ | +3, +5 | مثبطات اللهب, سبائك |
| التيلوريوم | ال | 52 | 127.60 | 6.24 | 449.5 | 988 | ~1.0 × 10⁻⁶ | -2, +4, +6 | الأجهزة الحرارية, علم المعادن |
| البولونيوم | بعد | 84 | 209 | 9.32 | 254 | 962 | غير محددة بشكل جيد بسبب ندرتها | +2, +4 | نادرا ما تستخدم, شديدة الإشعاع |
خاتمة
ختاماً, خصائص الفلزات هي مزيج من الخصائص المعدنية وغير المعدنية. إنها صلبة بشكل أساسي في درجة حرارة الغرفة ولها سطح لامع. وهي بشكل عام هشة وتقوم بتوصيل الكهرباء. علاوة على ذلك, يمكنهم تكوين روابط تساهمية وتظهر حالات أكسدة متعددة. وهذا يسمح لهم بالمشاركة في مجموعة متنوعة من التفاعلات الكيميائية. تحتوي أشباه الفلزات على طاقات تأين متوسطة وسالبية كهربية, وضعها بين المعادن واللافلزات من حيث التفاعل. لذا, من خلال النظر في هذه الخصائص من الفلزات, لديهم العديد من التطبيقات في مختلف الصناعات.
أسئلة مكررة
س1. لماذا تعتبر أشباه الفلزات مهمة في صناعة الإلكترونيات?
بعض أشباه الفلزات مثل السيليكون والجرمانيوم تظهر خصائص شبه موصلة. ولهذا السبب فهي مفيدة للصناعات التي تنتج العناصر الإلكترونية. يمكن أن تكون هذه العناصر عبارة عن شرائح كمبيوتر, الترانزستورات, والخلايا الشمسية.
Q2. ما الذي يجعل أشباه الفلزات مختلفة عن المعادن واللافلزات?
أشباه الفلزات هي عناصر لها خصائص متوسطة بين المعادن واللافلزات. يمكنهم نقل الكهرباء ولكن ليس بنفس فعالية المعادن. إلى جانب ذلك, أنها روابط تساهمية تماما مثل غير المعادن. مثل المعادن, كما أنها تمتلك مظهرًا معدنيًا ولكنها صلبة وهشة جدًا.
س3. يمكن أن تشكل الفلزات مركبات مع عناصر أخرى?
نعم, يمكن أن يشكل اثنان من أشباه الفلزات عدة مركبات أخرى حيث يحافظان على أكثر من تكافؤ واحد ويشكلان روابط تساهمية. بسبب هذا, يتم تطبيقها في التفاعلات والصناعات الكيميائية.
اتصل بنا للمزيد من المعلومات.
