الخاصية المعدنية واللامعدنية لعناصر الجدول الدوري
- المعادن Metals وخواصها
- اللامعادن Nonmetals وخواصها
- اشباه المعادن Metalloids وخواصها
- تغير الصفات المعدنية وفق عناصر الجدول الدوري
استطاع العالم برزيليوس في أوائل القرن التاسع عشر أن يقسم العناصر إلى قسمين رئيسين وهما : المعادن واللامعادن وكان ذلك قبل معرفة أية معلومة عن بنية الذرة .
وبتطور مفهوم التشكيل الإلكتروني للعناصر، يمكن التمييز بين المعادن واللامعادن كما يلي :
1- المعادن Metals
هي العناصر الواقعة على يسار الخط المتعرج في الجدول الدوري والذي يفصلها عن العناصر اللامعدنية .
وتضم مجموعة العناصر المعدنية عناصر الفصيلتين الأولى و الثانية من النوع A باستثناء الهيدروجين وجميع عناصر الفصائل B التي تبدأ فيها الالكترونات بملء المدارات الداخلية d و f
بالإضافة إلى بعض عناصر الفصائل الثالثة و الرابعة و الخامسة من النوع A.
تشترك هذه العناصر بمجموعة من الخواص تدعى بالخواص المعدنية وهي:
- تمتاز بأنها صلبة في درجة حرارة الغرفة عدا عنصر الزئبق ويعزى ذلك إلى قوة الارتباط بين الايونات الموجبة والالكترونات المحيطة بها.
- توصل الحرارة والكهرباء ويعزى توصيلها للكهرباء إلى سهولة انتقال الكترونات التكافؤ من مكان ما في المعدن إلى مكان آخر.
- تتميز المعادن بكبر نصف قطر ذراتها مما يؤدي إلى صغر طاقة تأينها كذلك صغر قيمة ألفتها الالكترونية.
- درجات انصهارها وغليانها عالية لازدياد عدد الكترونات التكافؤ التي تستخدم في تكوين الرابطة المعدنية. واعلى درجة انصهار نجدها لعنصر التنغستين 3410 مْ ولذا فهو يستخدم في المصابيح الكهربائية.
- تتميز معظم المعادن بسطحها اللامع مثل الذهب والفضة و النحاس ويعزى ذلك إلى الحركة السريعة للالكترونات الحرة.
- كثافتها عالية حيث تتراوح بين 0.53g/ml لعنصر الليثيوم Li إلى 22.6g/ml لعنصر الاوسميوم Os
- قابلة للطرق إلى صفائح رقيقة.
- غالباً ما تكون أعداد تأكسدها موجبة في المركبات.
- قيم الكهرسلبية لها منخفضة.
2) اللامعادن Nonmetals
وهي العناصر الواقعة على يمين الخط المتعرج في الجدول الدوري وتضم مجموعة من العناصر الغازية وهي الهيدروجين و الأوكسجين و الآزوت و الفلور و الغازات النبيلة .
ويوجد عنصر واحد من النوع السائل في درجة حرارة الغرفة وهو البروم ، أما بقية عناصر المجموعة وهي الكربون و الفوسفور و الكبريت و السيلينيوم فهي صلبة في درجة حرارة الغرفة .
وتمتاز اللامعادن بمجموعة من الخواص وهي :
- رديئة التوصيل للحرارة والكهرباء ويعزى عدم توصيلها للكهرباء إلى شدة إرتباط الكترونات التكافؤ بالنواة لقربها منها، حيث أن أنصاف أقطار ذرات اللامعادن صغيرة لذا يصعب انتقال هذه الالكترونات، وتكون اللامعادن عازلة للكهرباء.
- يؤدي صغر أقطار اللامعادن إلى كبر قيمتي طاقة تأينها و ألفتها الالكترونية
- لها أعداد تأكسد موجبة و سالبة في مركباتها.
- العناصر الصلبة منها هشة وهي غير قابلة للسحب او الطرق.
- ليس لها بريق أو لمعان معدني.
3) اشباه المعادن Metalloids
هي العناصر الواقعة على جانبي الخط المتعرج وتشمل عناصر البورون B و السيلكونSi و الجرمانيوم Ge و الزرنيخ As و الانتيمون Sb و التلوريوم Te و البولونيوم Po و الألمنيوم Al. وهي مجموعة من العناصر لها مظهر المعادن ولها معظم خواص اللامعادن.
- وتتميز بأن مدار تكافؤها نصف ممتلئ تقريباً
- وان الكهرسلبية متوسطة بين المعادن و اللامعادن.
- وهي تتشابه مع المعادن أحياناً ومع اللامعادن أحياناً أخرى .
- واشباه المعادن لها استخدامات صناعية مهمة وتسمى انصاف النواقل Semiconductors وتستخدم في صناعة الأجهزة الالكترونية كما تستخدم في أجهزة الترانزستور.
تغير الصفات المعدنية وفق عناصر الجدول الدوري
بدراسة الصفة المعدنية للعناصر الموجودة في الجدول الدوري نلاحظ ما يأتي :
1- على صعيد الأدوار الأفقية :
تقل الخاصية المعدنية بالتدريج كلما اتجهنا في الدور الواحد من اليسار إلى اليمين. فنجد أن الفصيلة الأولى تحتوي على أقوى المعادن، ثم تبدأ الخاصية المعدنية تقل بالتدريج بزيادة العدد الذري لعناصر هذا الدور، حتى نصل إلى أشباه المعادن.
ثم تبدأ الخاصية اللامعدنية تزداد إلى أن تنتهي بالفصيلة السابعة التي تحتوي على أقوى اللامعادن.
2- على صعيد الفصائل العمودية :
نجد أن الخاصية المعدنية تزداد بزيادة العدد الذري كلما اتجهنا إلى الأسفل خلال الفصيلة نفسها. وبالتالي تقع أقوى المعادن في أسفل يسار الجدول الدوري. فعنصر السيزيوم Cs يعد أقوى العناصر من ناحية الخاصية المعدنية. وتقع أقوى اللامعادن في أعلى يمين الجدول الدوري، فالفلور F يعد أكثر العناصر اللامعدنية نشاطاً.
