الفلزات واللافلزات وأشباه الفلزات: ما الفرق؟

موضع كل نوع

يمتد خط على شكل درج على طول الجانب الأيمن من الجدول الرئيسي، يبدأ من البورون وينحدر نحو اليمين باتجاه البولونيوم والأستاتين. العناصر الواقعة على يسار الخط فلزات، والعناصر في أعلى اليمين لافلزات، ومعظم العناصر على امتداد الخط أشباه فلزات.

الفلزات هي أكبر مجموعة بفارق كبير: فأكثر من 80 عنصراً من العناصر الـ 118 فلزات، ومنها الفلزات القلوية والقلوية الترابية، والفلزات الانتقالية، واللانثانيدات والأكتينيدات، والفلزات ما بعد الانتقالية مثل الألومنيوم والقصدير والرصاص. والهيدروجين هو الاستثناء الرئيسي في هذا التوزيع. فهو يقع في أعلى المجموعة 1 لكنه لافلز.

خصائص الفلزات

الفلزات عادةً لامعة (لها بريق)، وجيدة التوصيل للحرارة والكهرباء، وقابلة للطرق والسحب، أي يمكن طرقها إلى صفائح وسحبها إلى أسلاك. وجميعها تقريباً صلبة في درجة حرارة الغرفة. والزئبق هو الفلز الوحيد السائل في درجة حرارة الغرفة، وينصهر الغاليوم عند نحو 29.8 °C، أي أعلى قليلاً من درجة حرارة الغرفة.

من الناحية الكيميائية، للفلزات إلكترونات تكافؤ قليلة وكهرسلبية منخفضة، لذا تميل إلى فقد الإلكترونات وتكوين أيونات موجبة مثل Na⁺ وMg²⁺ وAl³⁺ وFe²⁺ وFe³⁺. وأكاسيدها عادةً قاعدية: فأكسيد الكالسيوم (CaO) مثلاً يتفاعل مع الماء ليكوّن هيدروكسيد الكالسيوم Ca(OH)₂.

خصائص اللافلزات

تشمل اللافلزات الهيدروجين والكربون والنيتروجين والأكسجين والفوسفور والكبريت والسيلينيوم، إضافة إلى الهالوجينات والغازات النبيلة. وإحدى عشر منها غازات في درجة حرارة الغرفة (الهيدروجين والنيتروجين والأكسجين والفلور والكلور والغازات النبيلة من الهيليوم إلى الرادون)، والبروم سائل، والباقي، مثل الكربون والكبريت واليود، صلب.

اللافلزات الصلبة عادةً معتمة وهشة، واللافلزات عموماً ضعيفة التوصيل للحرارة والكهرباء. والغرافيت، وهو شكل من أشكال الكربون، استثناء بارز لأنه يوصل الكهرباء. وللافلزات كهرسلبية عالية، لذا تكتسب إلكترونات لتكوّن أيونات سالبة مثل O²⁻ وCl⁻ عندما تتفاعل مع الفلزات، أو تتشارك الإلكترونات في روابط تساهمية فيما بينها، كما في H₂O وCO₂. وتميل أكاسيدها إلى أن تكون حمضية: فثاني أكسيد الكربون يذوب في الماء ليكوّن حمض الكربونيك.

أشباه الفلزات: في المنتصف

لأشباه الفلزات خليط من الخصائص الفلزية واللافلزية. والعناصر الستة التي تُعدّ في الغالب أشباه فلزات هي البورون والسيليكون والجرمانيوم والزرنيخ والأنتيمون والتيلوريوم؛ وتضيف بعض المصادر البولونيوم أو الأستاتين.

يبدو السيليكون لامعاً كالفلزات لكنه هش، ويوصل الكهرباء أفضل من اللافلز لكن أسوأ بكثير من الفلز. وهذه المنزلة الوسطى تجعل السيليكون والجرمانيوم أشباه موصلات، وهي المواد التي تقع في قلب رقاقات الحاسوب والخلايا الشمسية. ويمكن ضبط توصيلها بإضافة كميات ضئيلة من عناصر أخرى، وهي عملية تسمى التطعيم.

كيف تميّز بينها

الكهرسلبية دليل مفيد. فللفلزات قيم منخفضة، مثل السيزيوم (0.79) والصوديوم (0.93). وللافلزات قيم عالية، مثل الأكسجين (3.44) والفلور (3.98). وتقع أشباه الفلزات بينهما، عند نحو 1.9 إلى 2.2، من السيليكون (1.90) إلى الزرنيخ (2.18).

تزداد الصفة الفلزية باتجاه أسفل يسار الجدول، لذا فالانتقال من فلز إلى لافلز تدريجي وليس جداراً حاداً. وتُظهر المجموعة 14 المدى كله في عمود واحد: الكربون لافلز، والسيليكون والجرمانيوم أشباه فلزات، والقصدير والرصاص فلزان.