الفلزات والروابط المعدنية

الفلز هو عنصر كيميائي يمتاز بقدرته على تشكيل أيونات موجبة عند فقدانه للإلكترونات. تربط بين ذرات الفلزات روابط تعرف بالروابط المعدنية، والتي تنجم عن التفاعل بين الأيونات الموجبة والإلكترونات السالبة، مما يشكل العنصر الأساسي في بنية البلورة المعدنية الكاملة.

خصائص الفلزات

• الصلابة والقوة: تنتج الصلابة والقوة عن انتقال الإلكترونات من المدار الخارجي إلى المدارات الداخلية؛ حيث يزيد هذا الانتقال من متانة الفلز، وتزداد هذه الخصائص كلما ارتفع عدد الإلكترونات المتحركة داخل المدارات.
• التوصيل الكهربائي والحراري: يرجع ذلك إلى وجود إلكترونات غير مرتبطة بشكل جيد في الغلاف الخارجي لكل ذرة، مما يؤدي إلى تشكيل سحابة إلكترونية حول نواة الفلز تسهل انتقال الشحنات.
• عدم الاستقرار الكيميائي: تتفاعل الفلزات مع الأكسجين في الجو؛ على سبيل المثال، يتكون الصدأ على الحديد ويقل بريق الفضة مع مرور الزمن.
• الكثافة العالية: يمكن معالجة الفلزات بسهولة في شكل أسلاك أو ألواح.
• درجة انصهار مرتفعة: تتميز الفلزات بارتفاع درجة انصهارها مقارنةً بالعديد من المواد الأخرى.
• البريق المعدني: تمتاز الفلزات بسطح لامع يتفاعل مع الضوء.

أنواع الفلزات

• الفلزات النبيلة: وهي الفلزات التي توجد في الحالة النقية في الطبيعة، مثل النحاس والذهب والفضة.
• الفلزات القلوية: تتضمن الفلزات ذات التفاعل العالي ودرجة انصهار منخفضة مثل الصوديوم والبوتاسيوم، وتعطي محاليل قلوية عند التفاعل مع الماء.
• الفلزات الانتقالية: تشمل الفلزات القوية التي تتمتع بدرجات انصهار مرتفعة مثل الذهب والحديد والكروم.
• الفلزات الضعيفة: هي مجموعة من الفلزات التي لا تُستخدم بمفردها بشكل شائع، وعادة ما تدخل في صناعة معادن أخرى مثل الألمنيوم والقصدير والرصاص.

العوامل المؤثرة في الروابط المعدنية

• كثافة الشحنة: تُحدد كثافة الشحنة بواسطة النسبة بين شحنة الأيون وحجمه، حيث تشير العلاقة بين كثافة الشحنة وقوة الرابطة المعدنية إلى أنه كلما زادت كثافة الشحنة، كانت الرابطة الفلزية أقوى.
• حجم الأيون: يرتبط حجم الأيون بعدد المدارات بشكل طردي.

خصائص الروابط المعدنية

• هي روابط كيميائية تتشكل بين عنصرين من الفلزات.
• لا تفقد الفلزات إلكترونات التكافؤ، بل تتداخل مجالات الطاقة الخارجية للذرات مكونة نماذج من الإلكترونات الحرة.
• إلكترونات الطاقة الخارجية في الفلزات تنتقل بسهولة بين الذرات، مما ينتج عنه أيونات موجبة.
• تعتمد الروابط المعدنية على التجاذب بين الجسيمات ذات الشحنات الموجبة والسالبة، وهي خاصية تتشابه مع الروابط الأيونية.
• في مرحلة الصلابة، تشكل الفلزات والمركبات الأيونية شبكة بلورية متكاملة.