أين توجد المعادن في الجدول الدوري؟ الأنواع والخصائص

الجدول الدوري للعناصر هو أحد الأدوات الأكثر شهرة وفائدة في مجال الكيمياء. في الوقت الحاضر، هناك 118 عنصرًا معروفًا لها أوجه تشابه واختلاف في خصائصها. يتم تصنيف هذه العناصر على أساس هذه الخصائص ويتم تسميتها عمومًا بالمعادن واللافلزات وشبه المعادن في الجدول الدوري. ستستكشف هذه المقالة خصائص هذه العناصر وأوجه التشابه والاختلاف والجوانب المهمة الأخرى لهذه العناصر

ما هي المعادن؟

المعادن هي موصلات يمكنها أن تفقد الإلكترونات وتعطي كاتيونات. تتمتع المعادن بتوصيل حراري وكهربائي عالي. وهي قابلة للطرق والسحب وتستخدم كمعادن صناعية. وهي صلبة في درجة حرارة الغرفة. كما أن لها نقاط انصهار وغليان عالية باستثناء الصوديوم والبوتاسيوم. كما تمتلك كثافات عالية باستثناء هذين العنصرين. حالات أكسدة المعادن موجبة لأنها تفاعلية ويمكن أن تفقد الإلكترونات بسهولة. تشكل المعادن مركبات أيونية.

أين تقع المعادن في الجدول الدوري؟

تقع هذه العناصر على الجانب الأيسر ومنتصف الجدول الدوري. تتمتع المعادن الموجودة في أقصى الجانب الأيسر بأكبر قدر من الخصائص المعدنية.

كيفية التعرف على المعادن في الجدول الدوري؟

الجانب الأيسر مخصص للمعادن في الجدول الدوري واللافلزات في الجزء العلوي الأيمن. وهي مقسمة إلى أشباه معادن توجد في شريط قطري.

ما هي المعادن الموجودة في العناصر من 1 إلى 30؟

المعادن الموجودة في العناصر من 1 إلى 30 هي:

ما هو العنصر شبه المعدني من بين العناصر العشرين الأولى؟

أنواع المعادن في الجدول الدوري

تنقسم المعادن إلى أنواع أخرى بناءً على الخصائص الكيميائية والخصائص الفيزيائية

الفلزات القلوية (المجموعة 1)

تقع الفلزات القلوية من الفترات الأولى إلى السابعة. وهي الليثيوم والصوديوم والبوتاسيوم والروبيديوم والسيزيوم والفرانسيوم. ولها تكوين إلكتروني يتوافق مع [الغاز النبيل] ns1. يشير القلوي إلى الطبيعة الأساسية لهيدروكسيدات المعادن. عندما تتفاعل الفلزات القلوية مع الماء، فإنها تشكل قلويات وهي قاعدة قوية ويمكنها تحييد الأحماض.

الفلزات القلوية الأرضية (المجموعة 2)

هذه هي العناصر الكيميائية الستة: البريليوم والمغنيسيوم والكالسيوم والسترونشيوم والباريوم والراديوم. وهي موصلات جيدة جدًا للحرارة والكهرباء. وعادة ما يكون لها مظهر رمادي-أبيض لامع. وهي أثقل العناصر في المجموعات. ونقاط انصهارها وغليانها أعلى من نقاط انصهار وغليان المعادن القلوية.

المعادن الانتقالية (المجموعات 3-12)

تحتوي المعادن الانتقالية على حالات أكسدة أو إلكترونات تكافؤ في غلافها الخارجي. ويمكن لهذه الإلكترونات تكوين روابط كيميائية بسهولة مع إلكترونات تكافؤ أو حالات أكسدة أخرى مثل كلوريد الصوديوم (NaCl). وهي صلبة وقوية ولها مظهر لامع. كما أن لها نقاط انصهار وغليان عالية. وهي أيضًا موصل جيد جدًا للحرارة والكهرباء.

معادن أخرى

تتمتع المعادن الانتقالية مثل الألومنيوم والتيتانيوم بمجموعة من التطبيقات وهي معادن صناعية. ويمكن استخدامها كمحفزات في صناعات البترول والبوليمر. وتنقسم المحفزات إلى نوعين: متجانسة (مذابة في المحلول) وغير متجانسة (غير قابلة للذوبان في المحلول).

اللانثانيدات: المعادن الأرضية النادرة

هذه العناصر هي عائلة مكونة من 15 عنصرًا تتراوح أعدادها الذرية بين 57 و71 بعد عنصر اللانثانوم. تم اكتشاف كل هذه العناصر في خام معدني يسمى الغادولينيت. اللانثانيدات هي معادن أرضية نادرة وتنتمي إلى الفترة 6.

الأكتينيدات: المعادن المشعة

الأكتينيدات هي عائلة مكونة من 14 عنصرًا تتراوح أعدادها الذرية بين 89 و103. وهي عناصر ذات نشاط إشعاعي مرتفع ونواة غير مستقرة. ويمكن أن تتحلل إلى عناصر أخرى وجسيمات أخرى.

خصائص المعادن

سيتم مناقشة الخصائص الفيزيائية والكيميائية للمعادن أدناه

الخصائص الفيزيائية

الخصائص الفيزيائية للمعادن هي كما يلي:

• له مظهر لامع وبراق
• موصلات جيدة للحرارة والكهرباء وتستخدم كمعادن صناعية
• لها نقاط انصهار وغليان عالية وكثافة عالية
• إنها ناعمة نسبيًا وقابلة للطرق والسحب
• إنها صلبة في درجة حرارة الغرفة باستثناء الزئبق
• إنها كثيفة وصلبة ومعتمة

الخواص الكيميائية

الخصائص الكيميائية للمعادن هي كما يلي:

• هذه هي المواد المسببة للتآكل
• يميل إلى فقدان الإلكترون بسهولة
• إنها ترتبط بشكل أيوني وتشكل مركبات أيونية
• عادة ما يكون لها أكاسيد أساسية
• تمتلك سالبية كهربائية منخفضة
• هذه هي عوامل الاختزال الجيدة

كيف تتآكل المعادن وكيفية منعها

يحدث التآكل عادة عندما تتأكسد الذرات الموجودة على سطح المعدن. ويؤدي هذا إلى إتلاف السطح بالكامل بالتآكل. تتمتع المعادن بتفاعلية عالية ويمكنها أن تفقد الإلكترونات بسهولة لتكوين مركبات أيونية. ولهذا السبب فهي تآكلية. تفقد الإلكترونات للأكسجين أو الهواء أو الماء. الأكسجين عامل اختزال، لذا فهو يؤكسد المعدن. يمكن منع التآكل في المعادن الصناعية عن طريق الطلاء والتشحيم والجلفنة والطلاء الكهربائي والسبائك والطلاء التضحوي.

تفاعلية المعادن

لا تتشابه تفاعلية المعادن لدى جميع العناصر، فهي تتغير وفقًا لاتجاهات الجدول الدوري.

لماذا تزداد التفاعلية عند أسفل المجموعة؟

إن تفاعلية المجموعة 1 هي الأقل وتزداد كلما اتجهت إلى الأسفل وذلك لأن حجم الذرة يصبح أكبر، حيث يبتعد الإلكترون الخارجي عن النواة وتصبح قوة الجذب أضعف، وبالتالي يمكن للإلكترونات أن تفقد بسهولة في العناصر لتكوين مركبات أيونية تقع في أسفل المجموعة.

سلسلة تفاعلية المعادن

سلسلة التفاعلات المعدنية هي ترتيب العناصر بترتيب تنازلي لتفاعلها. وتسمى أيضًا سلسلة نشاط المعادن. ترتيب المعادن حسب سلسلة التفاعل هو Fe > Ni > Sn > Pb > H > Cu > Ag > Au.

ما هي المعادن الأقل تفاعلية؟

المعادن الأقل تفاعلية هي الذهب والبلاتين والفضة والبلاديوم والأوزميوم والفضة.

المركبات المعدنية والرابطة الأيونية

ترتبط الفلزات بروابط أيونية، وهي قوة تجاذب كهروستاتيكية بين الفلزات واللافلزات. الفلزات أيونات موجبة الشحنة في حالات الأكسدة مثل الصوديوم (Na ⁺ )، بينما اللافلزات أيونات سالبة الشحنة مثل الكلوريد (Cl- ⁾ . تشكل هذه الروابط مركبات أيونية. تكتسب الفلزات شحنتها الموجبة نتيجة فقدانها للإلكترونات واستقرارها الأيوني.

السالبية الكهربية في المعادن وأثرها على الترابط

تُعرَّف السالبية الكهربية بأنها قياس ميل الذرة إلى جذب الإلكترونات نحو نفسها. وهي تقيس توزيع الإلكترونات المشتركة بين ذرتين في رابطة. تصبح السالبية الكهربية أكبر إذا كانت الذرات قادرة على جذب الإلكترونات بقوة في الرابطة.

المعادن وشحناتها

تتحد المعادن واللافلزات وتتكون رابطة أيونية. يفقد المعدن إلكترونًا ويصبح أيونًا موجب الشحنة. بينما يكتسب اللافلز الإلكترونات ويصبح سالب الشحنة. تسمى الشحنات الموجبة كاتيونات. والأنيونات تكون سالبة الشحنة في حالات الأكسدة.

الفلزات: خصائصها ودورها في الجدول الدوري

أشباه الفلزات هي العناصر السبعة في الجدول الدوري. وهي مرتبة قطريًا بين الفلزات واللافلزات. وهي البورون والسيليكون والجرمانيوم والأنتيمون والزرنيخ والتيلوريوم والبولونيوم. تظهر أشباه الفلزات أو أشباه الفلزات فيزيائيًا كمعادن ولكنها هشة. كما أنها موصلات خفيفة. تتصرف هذه العناصر كيميائيًا كلافلزات.

السبائك: دمج المعادن لتحسين الخصائص

السبائك هي العملية التي يتم فيها دمج معدنين أو أكثر مع معدن أو لا معدن. يتم إنشاء مادة جديدة لها خصائص كلا العنصرين. تعمل السبائك على تغيير الخصائص الكيميائية والفيزيائية للعنصر وتحسين قوته ومقاومته للتآكل وخصائصه الميكانيكية الأخرى.

المعادن مقابل اللافلزات: الاختلافات الرئيسية

الفروقات الرئيسية بين المعدن واللافلز هي كما يلي: