الطابع المعدني للعناصر: الخصائص
يشير الطابع المعدني لعناصر الجدول الدوري إلى جميع تلك المتغيرات ، الكيميائية والفيزيائية ، التي تحدد المعادن أو تميزها عن غيرها من المواد الطبيعية. فهي عادة ما تكون ساطعة ، كثيفة ، صلبة صلبة ، مع الموصلية الحرارية والكهربائية العالية ، قابلة للنمذجة والقذائف.
ومع ذلك ، ليس كل المعادن يحمل هذه الخصائص ؛ على سبيل المثال ، في حالة الزئبق ، هذا سائل أسود ساطع. أيضا ، هذه المتغيرات تعتمد على ظروف الضغط ودرجة الحرارة على الأرض. على سبيل المثال ، يمكن للهيدروجين ، غير المعدني على ما يبدو ، أن يتصرف جسديًا مثل المعدن في الظروف القاسية.
يمكن أن تكون هذه الشروط: تحت ضغوط شديدة أو درجات حرارة شديدة البرودة تحوم على الصفر المطلق. لتحديد ما إذا كان عنصر ما معدنيًا أم لا ، من الضروري مراعاة الأنماط المخفية في أعين المراقب: الأنماط الذرية.
هذه تميز بدقة أكبر وموثوقية والتي هي العناصر المعدنية ، وحتى أي عنصر معدني أكثر من الآخر.
وبهذه الطريقة ، تعتمد الشخصية المعدنية الحقيقية لعملة ذهبية على صفات ذراتها أكثر من تلك التي تحددها كتلتها الذهبية ، ولكن كلاهما مرتبطان ارتباطًا وثيقًا.
أي من العملات المعدنية أكثر: ذهب واحد ، نحاس واحد أو بلاتينيوم واحد؟ الجواب هو البلاتين ، والتفسير يكمن في ذراته.
كيف يختلف الطابع المعدني للعناصر في الجدول الدوري؟
في الصورة العليا لدينا الخصائص الدورية للعناصر. تتوافق الصفوف مع الفترات وتتوافق الأعمدة مع المجموعات.
تنقص الشخصية المعدنية من اليسار إلى اليمين ، وتزداد في الاتجاه المعاكس. وبالمثل ، يزداد من أعلى إلى أسفل وينخفض كلما انتقلت الفترات إلى رؤساء المجموعات. يشير السهم الأزرق المائل على الجدول إلى ما ذكر أعلاه.
بهذه الطريقة ، يكون للعناصر القريبة من الاتجاه الذي يشير إليه السهم ، طابع معدني أكبر من تلك الموجودة في الاتجاه المعاكس (الكتل الصفراء).
بالإضافة إلى ذلك ، تتوافق الأسهم الأخرى مع الخصائص الدورية الأخرى ، والتي تحدد الاتجاه الذي تزيد أو تنقص فيه حيث أن العنصر "معدني". على سبيل المثال ، عناصر الكتل الصفراء ، على الرغم من أنها ذات طابع معدني منخفض ، إلا أن تقاربها الإلكتروني وطاقة التأين عالية.
في حالة أجهزة الراديو الذرية ، كلما كان حجمها أكبر ، كلما كان العنصر معدنيًا ؛ يشار إلى هذا بواسطة السهم الأزرق.
خصائص عناصر الحرف المعدنية
في الجدول الدوري ، لوحظ أن المعادن لها نصف قطر ذري كبير ، وطاقات تأين منخفضة ، وارتباطات إلكترونية منخفضة ، وهبات كهربية منخفضة. كيفية حفظ جميع هذه الخصائص؟
النقطة التي تتدفق عندها هي التفاعلية (الحساسية الكهربي) التي تحدد المعادن ، التي تتأكسد ؛ أي أنها تفقد الإلكترونات بسهولة.
عندما يفقدون الإلكترونات ، تكون المعادن كاتيونات (M +). لذلك ، فإن العناصر ذات الأحرف المعدنية الأكبر تشكل الكاتيونات بسهولة أكبر من العناصر ذات الطابع المعدني الأقل.
مثال على ما سبق هو النظر في تفاعل عناصر المجموعة 2 ، معادن الأرض القلوية. البريليوم أقل معدنًا من المغنيسيوم ، وهذا بدوره أقل معدنًا من الكالسيوم.
لذلك ، حتى تصل إلى معدن الباريوم ، الأكثر تفاعلًا في المجموعة (بعد الراديو ، العنصر المشع).
كيف يؤثر نصف القطر الذري على تفاعل المعادن؟
مع زيادة نصف القطر الذري ، تكون إلكترونات التكافؤ بعيدة عن النواة ، لذلك يتم الاحتفاظ بها بقوة أقل في الذرة.
ومع ذلك ، إذا تم نقل فترة إلى الجانب الأيمن من الجدول الدوري ، فإن النواة تضيف البروتونات إلى جسمها ، وهي الآن أكثر إيجابية ، والتي تجذب إلكترونات التكافؤ بقوة أكبر ، مما يقلل من حجم نصف القطر الذري. وهذا يؤدي إلى انخفاض في الطابع المعدني.
وبالتالي ، فإن الذرة الصغيرة جدًا ذات النواة الإيجابية جدًا تميل إلى الحصول على الإلكترونات بدلاً من فقدها (العناصر غير المعدنية) ، وتلك التي يمكنها كسب الإلكترونات وفقدانها تعتبر معادن. البورون والسيليكون والجرمانيوم والزرنيخ هي بعض من هذه المعادن.
من ناحية أخرى ، يزداد نصف القطر الذري أيضًا إذا توفرت طاقة جديدة للمدارات الأخرى ، والتي تحدث عند الهبوط في مجموعة.
لهذا السبب ، عند الهبوط في الجدول الدوري ، يصبح نصف القطر ضخمًا وتصبح النواة غير قادرة على منع الأنواع الأخرى من انتزاع الإلكترونات من طبقتها الخارجية.
في المختبر ، باستخدام عامل مؤكسد قوي - مثل حمض النتريك المخفف (HNO 3 ) - يمكن دراسة تفاعلات المعادن ضد الأكسدة.
وبنفس الطريقة ، فإن عمليات تشكيل هاليداتها المعدنية (NaCl ، على سبيل المثال) هي أيضًا تجارب تجريبية على هذه التفاعلية.
عنصر ذو طابع معدني أكبر
اتجاه السهم الأزرق في صورة الجدول الدوري يؤدي إلى عناصر الفرنسية والسيزيوم. يكون الفرنسيوم أكثر معدنًا من السيزيوم ، ولكن على عكس الأخير ، فإن الفرنسيوم اصطناعي ومشع. لهذا السبب ، يحتل السيزيوم مكان العنصر الطبيعي ذي الطابع المعدني الأكبر.
في الواقع ، واحدة من أكثر ردود الفعل المعروفة (والمتفجرة) المعروفة هي تلك التي تحدث عندما تتلامس قطعة (أو قطرات) من السيزيوم مع الماء.
تعتبر تفاعلية السيزيوم العالية ، والتي تُترجم أيضًا إلى تكوين مركبات أكثر ثباتًا ، مسؤولة عن الإطلاق المفاجئ للطاقة:
2Cs (s) + 2H 2 O → 2CsOH (aq) + H 2 (g)
تسمح المعادلة الكيميائية برؤية أكسدة السيزيوم وتقليل الهيدروجين من الماء إلى الهيدروجين الغازي.
عنصر أصغر شخصية معدنية
على الجانب المقابل ، في الزاوية اليمنى العليا من الجدول الدوري ، يتصدر الفلور (F 2 ، الصورة العليا) قائمة العناصر غير المعدنية. لماذا؟ لأنه أكثر العناصر إلكترونياً في الطبيعة والعنصر الأقل طاقة تأيناً.
بمعنى آخر ، يتفاعل مع جميع عناصر الجدول الدوري لتشكيل أيون F- وليس F +.
من غير المرجح أن يفقد الفلور الإلكترونات في أي تفاعل كيميائي ، على عكس المعادن. هذا هو السبب في أنه عنصر من أقل الشخصيات المعدنية.
