الفلزات

ذكرنا سابقا أن الجدول الدوري هو أس الكيمياء ولذا يجدر بنا أن نساط الضوء عليه.

في فبراير عام 1869 وضع العالم مندلييف بطاقة لكل عنصر مكتشف ورتب هذه العناصر حسب أوزانها الذرية وراح يراقب تكرار خواصها.

وفي مارس من نفس العام كتب مندلييف مايلي" خطر في بالي صدفة أنه لابد من وجود علاقة بين الكتلة والخواص الكيميائية ، وطالما أن كتلة المادة تقدر نهائيا بأوزان الذرات ، فان من الضروري البحث عن ترابط وظيفي بين الخواص الذاتيةللعناصر ... وسرعان ماتوصلت الى نتيجة مفادها أن خواص العناصر ترتبط دوريا بأوزانها الذرية."

• العناصر الرئيسية: وهي العناصر التي تتحدد خصائصها الكيميائية عن طريق الكترونات المدار S , P وتشغل الأعمدة IA,IIA,IIIA,IVA,VA,VIA,VIIA,VIIIA في الجدول الدوري ، وهي على ثلاث أصناف:

1) فلزات : وهي العناصر التي تقع على يسار الجول الدوري باستثاء الهيدروجين ، وتتميز الفلزات بانها تفقد الكتروناتها لتصل الى حالة الاستقرار ويكون التوزيع الالكتروني لها هو التوزيع الالكتروني للعنصر النبيل الذي يسبقها ، ومن الملاحظ انه كلما نزلنا الى أسفل الصف نجد أن الخصائص الفلزية تزداد وضوحا ، فطاقة التأين تقل وكذلك السالبية الكهربائية.

2) اللافلزات: وهي العناصر الموجودة على يمين الجول الدوري وهي عادة ماتكتسب الكترنات مكونات أيونات سالبة ، ويكون التوزيع الالكتروني لها هو التوزيع الالكتروني للغاز النبيل الذي يليها في الدورة.

3) شبه الفلزات: وهي العناصر B,Si,Ge,As,Sb,Te,Po,At وهي ذات خصائص متوسطة بين الفلزات واللافلزات.

• عناصر المجموعة الأولى : وهذه المجموعة تضم كل من Li,Na,K,Rb,Cs واليك بعضا من خصائص هذه المجموعة:

أ) يزداد نصف قطر الذرة كلما نزلنا أسفل المجموعة أي أن الكترونات المدار الأخير تزداد بعدا عن النواة ، لذا فيقل قوة جذب البروتونات لها ولهذا:

• تقل طاقة االتأين كلما اتجهنا أسفل المجموعة .

• تقل السالبية الكهربائية كذلك.

• تزداد الخواص الفلزية وضوحا كلما اتجهنا الى أسفل المجموعة.

ب) هناك فرق واضح بين نصف قطر ذرات العناصر وأيوناتها , حيث أن نصف قطر أيون هذه المجموعة يقل عن نصف قطر ذراتها والسبب في ذلك أن الذرة عندما تفقد الكترونا واحدا فان مدارا كاملا سوف يقل ، لذا فيكون الفرق بين نصف قطر الذرة والأيون كبيرا.

ج) تعتبر هذه العناصر من أكثر العناصر نشاطا، نظرا لأن السالبية الكهربائية لها منخفضة جدا.

د) الجدول التالي يوضح مصادر هذه العناصر وطرق تحضيرها:

• عناصر المجموعة الثالثة: وتضم كل من B,Al,Ga,In,TI واليك بعضا من خصائص هذه المجموعة:

أ) تزداد الصفة الفلزية في هذه المجموعة مع زيادة العدد الذري

ب) من الملاحظ أن السالبية الكهربائية تزيد في الـ Ga عن الألومنيوم والمتوقع العكس اذ أنه من المتوقع أن تقل السالبية الكهربائية كلما نزلنا أسفل المجموعة فكيف يمكن لنا أن نفسر ذلك؟

والجواب لنرجع الى التوزيع الالكتروني لكل من الومنيوم و الجاليوم

Al: 1S²2S²2P⁶3S²3P¹

Ga^: 1S²2S²2P⁶3S²3P6³d¹⁰4S²4P¹

والذي يحدث أن الالكترونات الموجودة في المدار 3d لا تحجب بالكامل تاثير البروتونات العشر المضافة في النواة ، وهذا يؤدي الى زيادة قوة جذب النواة للالكترونات في المدارين 4S,4P وبالتاي الى زيادة السالبية الكهربائية.

• التحليل النوعي : لنفترض ان لديك محلولا يحتوي الأيونات التالية :

Hg²⁺ , Ag⁺ , Pb²⁺, Cd²⁺, Bi³⁺ , Cu ²⁺ , Sn ⁴⁺ , Co ²⁺, Zn ²⁺, Mn²⁺, Ni²⁺ , Fe²⁺, Cr³⁺, Al³⁺, Ca²⁺, Ba²⁺, Mg²⁺ NH₄⁺, K⁺ all these iones in 100 ml beakers.

فكيف تفصلهم عن بعض.

الخطوة الآولى : أضف محلول HCl لتحصل على الرواسب التالية AgCL, PbCl2

الخطوة الثانية: أضف محلول H2S لتحصل على الرواسب التالية: Bi2S3, CuS, SnS2

الخطوة الثالثة: أضف محلول NaOH لتحصل على الرواسب التالية: CoS,ZnS, MnS,NiS,FeS,Cr(OH) 3, Al(OH)3

الخطوة الرابعة: أضف محلول Na₂CO₃ لتحصل على الرواسب التالية: CaCO3, BaCO3, MgCO3

الخطوة الخامسة : يبقى في المحلول ايون NH₃ وأيون البوتاسيوم فقط.