القلويات

يشير مصطلح القلويات إلى أي مادة تمتاز برقم هيدروجيني يزيد عن 7، وهذه المواد تشكّل أملاحاً كيميائية عند تفاعلها مع الأحماض. كما أنها تنتج أيونات الهيدروكسيد عند انحلالها في الماء.

الفلزات القلوية

الفلزات القلوية (بالإنجليزية: Alkali metals) هي عناصر المجموعة الأولى في الجدول الدوري، باستثناء الهيدروجين، وتشمل عناصر مثل الليثيوم (Li)، والصوديوم (Na)، والبوتاسيوم (K)، والروبيديوم (Rb)، والسيزيوم (Cs)، والفرانسيوم (Fr). وتتسم الفلزات القلوية بالخصائص التالية:

• عند تفاعل هذه الفلزات مع الماء، يتم انطلاق ذرة الهيدروجين من جزيء الماء لإنتاج الهيدروجين، بينما ترتبط ذرة الهيدروجين الأخرى مع الأكسجين لتوليد الهيدروكسيد.
• تحتوي جميع عناصر المجموعة الأولى في الجدول الدوري على إلكترون تكافؤ واحد، وتوزيعها الإلكتروني هو s1، مما يسهل مشاركتها في التفاعلات الكيميائية.
• تتميز الفلزات القلوية بمظهرها اللامع وكونها طرية بما يكفي للتقطيع بواسطة سكين. عادةً ما تكون بلون أبيض، إلا أن السيزيوم يمتاز بلونه الأبيض المائل للصفر. كما يُنتج كل عنصر عندما يتم تسخينه ألواناً مميزة؛ على سبيل المثال، يتوهج الليثيوم باللون الأحمر الفاتح، والصوديوم يظهر لوناً أصفر زاهي، بينما يفرز البوتاسيوم المسخن اللون البنفسجي، والروبيديوم يُظهر اللون الأحمر الداكن، والسيزيوم يُنتج اللون الأزرق الفاتح، مما يتيح تمييزها بناءً على الألوان الناتجة.
• يُعتبر الصوديوم العنصر السادس من حيث الوفرة على الأرض بنسبة 2.6%، في حين يحتل البوتاسيوم المركز السابع بنسبة 2.4%. أما الليثيوم والروبيديوم فهما أقل وفرة بشكل واضح، في حين أن السيزيوم يُعد من العناصر النادرة جداً، ومن النادر جداً العثور على الفرانسيوم بشكل طبيعي، حيث يتواجد بكميات ضئيلة جداً في خامات اليورانيوم.
• تُعتبر الفلزات القلوية عناصر شديدة التفاعل، مما يعني أنها توجد في الطبيعة مرتبطًة بعناصر أخرى. وتوجد بعض المعادن البسيطة التي تحتوي عليها، مثل الهاليت (كلوريد الصوديوم)، والسيلفيت (كلوريد البوتاسيوم)، والكارناليت (كلوريد البوتاسيوم، وكلوريد المغنيسيوم) في شكل ذائب في الماء، مما يسهل عملية استخلاصها وتنقيتها. على الرغم من ذلك، تُعتبر المعادن المعقدة وغير القابلة للذوبان الأكثر توافراً في القشرة الأرضية.
• تتفاعل الفلزات القلوية بسهولة مع الأكسجين وبخار الماء في الجو (حيث يتفاعل الليثيوم أيضاً مع النيتروجين الجوي)، وتكون تفاعلاتها قوية وغالباً ما تكون بعنف مع الماء، مما ينتج عنه الهيدروجين وتكوين محاليل قلوية قوية. كما تتفاعل هذه الفلزات مع معظم المواد غير الفلزية الشائعة مثل الهالوجينات، والكبريت، وأحماض الهالوجينات، والفسفور، بالإضافة إلى العديد من المركبات العضوية، خصوصاً تلك التي تحتوي على هالوجين، أو ذرات هيدروجين يمكن استبدالها بسهولة.
• تميل الفلزات القلوية إلى تكوين أيونات موجبة الشحنة (كاتيونات) عند تفاعلها مع اللافلزات، مما يؤدي لانتاج مركبات ذات درجات انصهار عالية، والتي تكون عبارة عن بلورات صلبة ترتبط فيما بينها من خلال الروابط الأيونية الناتجة عن القوة الجذبية بين الشحنات الكهربائية الموجبة والسالبة.

الفلزات القلوية الترابية

الفلزات القلوية الترابية تُعرف بأنها عناصر المجموعة الثانية في الجدول الدوري، وتشمل البيريليوم (Be)، والمغنيسيوم (Mg)، والكالسيوم (Ca)، والسترونتيوم (Sr)، والباريوم (Ba)، والراديوم (Ra). ومن سمات الفلزات القلوية الترابية ما يلي:

• تشكل جميع الفلزات القلوية الترابية، ما عدا البيريليوم، هيدروكسيدات قلوية أكالة.
• تُستخدم جميع الفلزات القلوية الترابية ومركباتها، باستثناء الراديوم، في تطبيقات تجارية، بما في ذلك سبائك المغنيسيوم وأنواع مختلفة من مركبات الكالسيوم.
• تُعتبر الفلزات القلوية الترابية عناصر شديدة التفاعل، على الرغم من أنها أقل تفاعلاً مقارنةً بالفلزات القلوية.
• نظرًا لمدى تفاعل الفلزات القلوية الترابية، فإنه لا يمكن أن توجد في الطبيعة بشكل حر، لكنها موجودة بشكل شائع في مجموعة كبيرة من المركبات والمعادن. على سبيل المثال، تعتبر عناصر الكالسيوم والمغنيسيوم من بين العناصر الستة الأكثر وفرة في الأرض، ولهما دور مهم في العمليات البيولوجية والجيولوجية.
• يُعتبر الراديوم استثناءً، حيث إنه عنصر نادر، وجميع نظائره مشعة، ولا يوجد له استخدامات تجارية، على الرغم من أنه تم استخدام مركباته في علاج السرطان بشكل متكرر خلال النصف الأول من القرن العشرين، وقد استُبدلت ببدائل أقل تكلفة بكثير.
• تمتلك الفلزات القلوية الترابية إلكترون تكافؤ في غلافها الخارجي، ويكون الفلك s الخارجي مكتملاً.
• تتميز الفلزات القلوية الترابية بانخفاض الألفة الإلكترونية (بالإنجليزية: electron affinities) والكهروسلبية (بالإنجليزية: electronegativities).
• تمتلك الفلزات القلوية الترابية كثافة منخفضة نسبيًا.
• تمتلك الفلزات القلوية الترابية نقاط انصهار ونقاط غليان منخفضة نسبيًا مقارنةً مع الفلزات الأخرى.
• تتشكّل عناصر هذه المجموعة بسهولة كاتيونات ثنائية التكافؤ مثل Ca+2 وMg+2.
• عادة ما تكون الفلزات القلوية الترابية لينة، ومرنة، ولكنها تعتبر قوية نسبياً.
• تتفاعل جميع الفلزات القلوية الترابية مع الهالوجينات لتكوين الهاليدات، التي تعد بلورات أيونية، باستثناء كلوريد البريليوم الذي يشكل مركبًا تساهميًا.
• تعتبر الفلزات القلوية الترابية موصلات جيدة للكهرباء.
• عادةً ما تتميز الفلزات القلوية الترابية النقية بلمعانها ولونها الأبيض الفضي، لكنها تتفاعل بسرعة مع الهواء لتكوين طبقات أكسيد خارجية.
• يمكن استخدام اختبار اللهب للفلزات القلوية الترابية كأداة لتحديد المركبات المحتوية عليها، فعلى سبيل المثال، يحترق الكالسيوم ليُنتج لوناً أحمر برتقالي، بينما يحترق السترونتيوم لينتج لوناً قُرمزياً، والباريوم ينتج اللون الأخضر، وتُستخدم هذه الفلزات في الألعاب النارية.
• يُستخدم الباريوم عادةً من قبل المرضى الذين يعانون من مشاكل في الجهاز الهضمي، حيث يتم إعطاؤهم محلولاً طباشيرياً مصنوعاً من الباريوم ليشربوه، والذي يظهر بوضوح عند إجراء الأشعة السينية.