برای یک ثانیه به اطراف نگاه کنید… چند چیز فلزی را می توانید ببینید؟ معمولا وقتی به فلزات فکر می کنیم به موادی فکر می کنیم که براق و بادوام هستند. با این حال، آنها در غذا و در بدن ما نیز یافت می شوند. بیایید نگاهی به لیست کامل فلزات شناخته شده در علم بیندازیم، خواص اساسی آنها را یاد بگیریم و دریابیم که چرا آنها بسیار خاص هستند.
فلزات چیست؟
عناصری که به راحتی الکترون ها را از دست می دهند، براق (بازتابنده)، چکش خوار (قابل قالب گیری به اشکال دیگر)، و رسانای خوب گرما و الکتریسیته در نظر گرفته می شوند، فلزات نامیده می شوند. آنها برای شیوه زندگی ما بسیار مهم هستند، زیرا نه تنها بخشی از ساختارها و فناوری ها هستند، بلکه برای تولید تقریباً همه اقلام ضروری هستند. فلز حتی در بدن انسان نیز وجود دارد. با نگاهی به برچسب مواد تشکیل دهنده مولتی ویتامین، ده ها ترکیب را مشاهده خواهید کرد.
شاید نمی دانستید که عناصری مانند سدیم، کلسیم، منیزیم و روی برایزندگی، و اگر آنها در بدن ما وجود نداشته باشند، سلامتی ما می تواند در خطر جدی قرار گیرد. به عنوان مثال، کلسیم برای استخوان های سالم، منیزیم برای متابولیسم ضروری است. روی عملکرد سیستم ایمنی را تقویت می کند، در حالی که آهن به سلول های خونی کمک می کند تا اکسیژن را در سراسر بدن حمل کنند. با این حال، فلزات موجود در بدن ما با فلز قاشق یا پل فولادی تفاوت دارند زیرا الکترون‌های خود را از دست داده‌اند. آنها کاتیون نامیده می شوند.
فلزات همچنین دارای خواص آنتی بیوتیکی هستند، بنابراین نرده ها و دستگیره ها در مکان های عمومی اغلب از این عناصر ساخته می شوند. شناخته شده است که بسیاری از ابزارها از نقره برای جلوگیری از رشد باکتری ها ساخته شده اند. مفاصل مصنوعی از آلیاژهای تیتانیوم ساخته شده اند که هم از عفونت جلوگیری می کند و هم گیرنده ها را قوی تر می کند.
فلزات در جدول تناوبی
همه عناصر در سیستم تناوبی دمیتری مندلیف به دو گروه بزرگ تقسیم می شوند: فلزات و نافلز. اولین مورد از همه بیشتر است. بیشتر عناصر فلزی (آبی) هستند. غیر فلزات در جدول بر روی زمینه زرد نشان داده شده است. گروهی از عناصر نیز وجود دارند که به عنوان متالوئید (قرمز) طبقه بندی می شوند. تمام فلزات در سمت چپ جدول گروه بندی می شوند. توجه داشته باشید که هیدروژن با فلزات در گوشه سمت چپ بالا گروه بندی شده است. با وجود این، غیر فلزی در نظر گرفته می شود. با این حال، برخی از دانشمندان این نظریه را مطرح می کنند که ممکن است هیدروژن فلزی در هسته سیاره مشتری وجود داشته باشد.
پیوند فلزی
خیلی از ویژگی های شگفت انگیز و مفیدیک عنصر با نحوه اتصال اتم های آن به یکدیگر ارتباط دارد. این باعث ایجاد ارتباطات خاصی می شود. برهمکنش فلزی اتم ها منجر به ایجاد ساختارهای فلزی می شود. هر نمونه ای از این عنصر در زندگی روزمره، از ماشین گرفته تا سکه در جیب، شامل یک اتصال فلزی است.
در طول این فرآیند، اتم های فلز الکترون های بیرونی خود را به طور مساوی با یکدیگر به اشتراک می گذارند. الکترون‌هایی که بین یون‌های دارای بار مثبت جریان دارند، به راحتی گرما و الکتریسیته را انتقال می‌دهند و این عناصر را رسانای خوبی برای گرما و الکتریسیته می‌کنند. سیم های مسی برای منبع تغذیه استفاده می شود.
واکنش فلزات
واکنش پذیری به تمایل یک عنصر به واکنش با مواد شیمیایی در محیط خود اشاره دارد. او متفاوت است. برخی از فلزات، مانند پتاسیم و سدیم (در ستون‌های 1 و 2 جدول تناوبی)، به آسانی با بسیاری از مواد شیمیایی مختلف واکنش نشان می‌دهند و به ندرت به شکل خالص و عنصری یافت می‌شوند. هر دو معمولاً فقط در ترکیبات (پیوند به یک یا چند عنصر دیگر) یا به صورت یون (نسخه باردار شکل عنصری آنها) وجود دارند.
از طرف دیگر فلزات دیگری نیز وجود دارند که به آنها جواهرات نیز می گویند. طلا، نقره و پلاتین خیلی واکنش پذیر نیستند و معمولاً به شکل خالص ظاهر می شوند. این فلزات نسبت به غیر فلزات راحت‌تر الکترون‌های خود را از دست می‌دهند، اما نه به راحتی فلزات واکنش‌پذیر مانند سدیم. پلاتین نسبتاغیر واکنشی و بسیار مقاوم در برابر واکنش با اکسیژن.
ویژگی های عنصر
وقتی الفبا را در مدرسه ابتدایی مطالعه کردید، متوجه شدید که همه حروف مجموعه ای از ویژگی های منحصر به فرد خود را دارند. به عنوان مثال، برخی دارای خطوط مستقیم، برخی دارای منحنی و برخی دیگر دارای هر دو نوع خط بودند. همین را می توان در مورد عناصر نیز گفت. هر یک از آنها مجموعه ای منحصر به فرد از خواص فیزیکی و شیمیایی دارند. خواص فیزیکی کیفیت هایی هستند که در مواد خاصی وجود دارند. براق یا نه، چقدر گرما و الکتریسیته را خوب هدایت می کند، در چه دمایی ذوب می شود، چقدر متراکم است.
خواص شیمیایی شامل آن دسته از خصوصیاتی است که در هنگام سوختن در معرض اکسیژن واکنش نشان می دهند (چقدر سخت است که الکترون های خود را در طول یک واکنش شیمیایی حفظ کنند). عناصر مختلف می توانند ویژگی های مشترکی را به اشتراک بگذارند. به عنوان مثال، آهن و مس هر دو عناصری هستند که الکتریسیته را هدایت می کنند. با این حال، آنها خواص یکسانی ندارند. به عنوان مثال، هنگامی که آهن در معرض هوای مرطوب قرار می گیرد، زنگ می زند، اما زمانی که مس در معرض همان شرایط قرار می گیرد، پوشش سبز خاصی پیدا می کند. به همین دلیل است که مجسمه آزادی سبز است و زنگ زده نیست. از مس ساخته شده است نه آهن).
سازمان عناصر: فلزات و غیرفلزات
این واقعیت که عناصر دارای برخی ویژگی‌های مشترک و منحصر به فرد هستند، به آنها اجازه می‌دهد تا در یک نمودار زیبا و منظم دسته‌بندی شوند.جدول تناوبی نامیده می شود. این عناصر را بر اساس تعداد اتمی و خواص آنها سازماندهی می کند. بنابراین، در جدول تناوبی، عناصری را می یابیم که با هم گروه بندی شده اند که دارای ویژگی های مشترک هستند. آهن و مس نزدیک به هم هستند، هر دو فلز هستند. آهن با نماد "Fe" و مس با نماد "Cu" نشان داده می شود.
بیشتر عناصر جدول تناوبی فلز هستند و تمایل دارند در سمت چپ جدول قرار بگیرند. آنها به دلیل داشتن خواص فیزیکی و شیمیایی خاصی با هم گروه بندی می شوند. به عنوان مثال، فلزات متراکم، براق هستند، رسانای خوبی برای گرما و الکتریسیته هستند و در واکنش های شیمیایی به راحتی الکترون خود را از دست می دهند. در مقابل، غیر فلزات دارای خواص متضادی هستند. آنها متراکم نیستند، گرما و الکتریسیته را هدایت نمی کنند و به جای اینکه الکترون ها را از بین ببرند، تمایل دارند که الکترون ها را به دست آورند. وقتی به جدول تناوبی نگاه می کنیم، می بینیم که بیشتر نافلزها در سمت راست گروه بندی شده اند. اینها عناصری مانند هلیوم، کربن، نیتروژن و اکسیژن هستند.
فلزات سنگین چیست؟
فهرست فلزات بسیار زیاد است. برخی از آنها می توانند در بدن انباشته شوند و هیچ آسیبی نداشته باشند، مانند استرانسیوم طبیعی (فرمول Sr)، که مشابه کلسیم است، زیرا به طور موثر در بافت استخوانی رسوب می کند. به کدام یک از آنها سنگین می گویند و چرا؟ چهار مثال را در نظر بگیرید: سرب، مس، جیوه و آرسنیک.
این عناصر در کجا قرار دارند و چگونه بر محیط زیست و سلامت انسان تأثیر می گذارند؟ سنگینفلزات ترکیبات فلزی و طبیعی هستند که چگالی بسیار بالایی در مقایسه با سایر فلزات دارند - حداقل پنج برابر چگالی آب. آنها برای انسان سمی هستند. حتی دوزهای کوچک می تواند منجر به عواقب جدی شود.
- سرب. این فلز سنگینی است که برای انسان و به خصوص کودکان سمی است. مسمومیت با این ماده می تواند منجر به مشکلات عصبی شود. اگرچه زمانی به دلیل انعطاف پذیری، چگالی بالا و توانایی جذب تشعشعات مضر بسیار جذاب بود، اما سرب از بسیاری جهات حذف شده است. این فلز نرم و نقره ای رنگی که روی زمین یافت می شود برای انسان خطرناک است و به مرور زمان در بدن تجمع می یابد. بدترین چیز این است که نمی توانید از شر آن خلاص شوید. آنجا می نشیند، جمع می شود و کم کم بدن را مسموم می کند. سرب برای سیستم عصبی سمی است و می تواند باعث آسیب شدید مغزی در کودکان شود. در دهه 1800 به طور گسترده ای برای ایجاد آرایش استفاده می شد و تا سال 1978 به عنوان یکی از مواد تشکیل دهنده رنگ مو استفاده می شد. امروزه، سرب عمدتاً در باتری‌های بزرگ، به عنوان سپر اشعه ایکس، یا به عنوان عایق برای مواد رادیواکتیو استفاده می‌شود.
- مس. این فلز سنگین قهوه ای مایل به قرمز است که کاربردهای زیادی دارد. مس هنوز هم یکی از بهترین هادی های الکتریسیته و گرما است و بسیاری از سیم های الکتریکی از این فلز ساخته می شوند و با پلاستیک پوشانده می شوند.سکه ها، عمدتاً تغییر اندک، نیز از این عنصر سیستم تناوبی ساخته می شوند. مسمومیت حاد مس نادر است، اما مانند سرب، می تواند در بافت ها تجمع یابد و در نهایت منجر به مسمومیت شود. افرادی که در معرض مقادیر زیادی گرد و غبار مس یا مس هستند نیز در معرض خطر هستند.
- عطارد. این فلز به هر شکلی سمی است و حتی می تواند جذب پوست شود. منحصر به فرد بودن آن در این واقعیت است که در دمای اتاق مایع است، گاهی اوقات به آن "نقره سریع" می گویند. این را می توان در دماسنج دید زیرا به عنوان یک مایع، گرما را جذب می کند و حتی با کوچکترین تفاوت دما تغییر حجم می دهد. این اجازه می دهد تا جیوه در لوله شیشه ای بالا یا پایین بیاید. از آنجایی که این ماده یک نوروتوکسین قوی است، بسیاری از شرکت ها به دماسنج های الکلی قرمز رنگ روی می آورند.
- آرسنیک. از زمان روم تا دوران ویکتوریا، آرسنیک به عنوان "پادشاه سموم" و همچنین "سم پادشاهان" در نظر گرفته می شد. تاریخ مملو از نمونه‌های بی‌شماری از خانواده‌های سلطنتی و افراد عادی است که با استفاده از ترکیبات آرسنیک بی‌بو، بی‌رنگ و بی‌مزه، برای نفع شخصی دست به قتل می‌زنند. با وجود تمام تأثیرات منفی، این متالوئید حتی در پزشکی نیز کاربرد دارد. به عنوان مثال، تری اکسید آرسنیک یک داروی بسیار موثر برای درمان افراد مبتلا به لوسمی پرومیلوسیتیک حاد است.
فلز گرانبها چیست؟
فلز گرانبها فلزی است کهممکن است نادر یا به سختی بدست آید و از نظر اقتصادی بسیار ارزشمند باشد. لیست فلزات گرانبها چیست؟ در کل سه عدد وجود دارد:
- پلاتین. علیرغم نسوز بودن، در جواهرات، الکترونیک، خودرو، فرآیندهای شیمیایی و حتی پزشکی استفاده می شود.
- طلا. از این فلز گرانبها برای ساخت جواهرات و سکه های طلا استفاده می شود. با این حال، کاربردهای بسیار دیگری نیز دارد. در پزشکی، تولید و تجهیزات آزمایشگاهی استفاده می شود.
- نقره. این فلز نجیب به رنگ سفید نقره ای و بسیار چکش خوار است. در شکل خالص آن بسیار سنگین است، از سرب سبک تر است، اما از مس سنگین تر است.
فلزات: انواع و خواص
بیشتر عناصر را می توان فلز در نظر گرفت. آنها در وسط سمت چپ جدول گروه بندی شده اند. فلزات قلیایی، قلیایی خاکی، انتقالی، لانتانیدها و اکتینیدها هستند.
همه آنها چند چیز مشترک دارند، اینها عبارتند از:
- جامد در دمای اتاق (به استثنای جیوه)؛
- معمولا براق؛
- نقطه ذوب بالا؛
- رسانای خوب گرما و الکتریسیته؛
- ظرفیت یونیزاسیون کم؛
- الکترونگاتیوی کم؛
- انعطاف پذیر (قابلیت گرفتن شکل معین)؛
- پلاستیک (می توان به داخل سیم کشید)؛
- چگالی بالا؛
- ماده ای که در واکنش ها الکترون ها را از دست می دهد.
فهرست فلزات شناخته شده برای علم
- لیتیوم؛
- بریلیم؛
- سدیم؛
- منیزیم؛
- آلومینیوم؛
- پتاسیم؛
- کلسیم؛
- اسکاندیوم;
- تیتانیوم؛
- وانادیوم؛
- chrome;
- منگنز؛
- آهن;
- کبالت؛
- نیکل؛
- مس;
- روی؛
- گالیوم;
- روبیدیم؛
- استرانسیوم;
- ایتریوم;
- زیرکونیوم؛
- نیوبیوم;
- مولیبدن؛
- تکنسیوم؛
- روتنیوم؛
- rhodium;
- پالادیوم؛
- نقره;
- کادمیم؛
- ایندیوم؛
- کوپرنیک؛
- سزیم;
- باریم؛
- tin;
- آهن;
- بیسموت؛
- Lead;
- جیوه;
- تنگستن;
- طلا;
- پلاتین؛
- اسمیوم;
- hafnium;
- ژرمانیوم;
- iridium;
- نیوبیوم;
- رنیم؛
- آنتیموان;
- تالیم؛
- تانتالوم؛
- فرانسه؛
- livermorium.
در مجموع حدود 105 عنصر شیمیایی شناخته شده است که بیشتر آنها فلزات هستند. دومی یک عنصر بسیار رایج در طبیعت است که هم به صورت خالص و هم به عنوان بخشی از ترکیبات مختلف وجود دارد.
فلزات در روده های زمین وجود دارند، آنها را می توان در آب های مختلف، در ترکیب بدن حیوانات و انسان، در گیاهان و حتی در جو یافت کرد. در جدول تناوبی، آنها با شروع با لیتیوم (فلزی با فرمول Li) وبا لیورموریوم (Lv) ختم می شود. جدول همچنان با عناصر جدید پر می شود، و بیشتر اینها فلزات هستند.
