انظر حولك لثانية … كم عدد الأشياء المعدنية التي يمكنك رؤيتها؟ عادة عندما نفكر في المعادن ، فإننا نفكر في المواد اللامعة والمتينة. ومع ذلك ، فهي موجودة أيضًا في طعامنا وفي أجسامنا. دعنا نلقي نظرة على القائمة الكاملة للمعادن المعروفة للعلم ، ونتعرف على خصائصها الأساسية ونكتشف سبب تميزها.
ما هي المعادن؟
العناصر التي تفقد الإلكترونات بسهولة ، والتي تكون لامعة (عاكسة) ، قابلة للطرق (يمكن تشكيلها في أشكال أخرى) ، وتعتبر موصلات جيدة للحرارة والكهرباء تسمى المعادن. إنها ضرورية لطريقة حياتنا ، لأنها ليست فقط جزءًا من الهياكل والتقنيات ، ولكنها أيضًا ضرورية لإنتاج جميع العناصر تقريبًا. المعدن حتى في جسم الإنسان. بالنظر إلى ملصق مكونات الفيتامينات المتعددة ، سترى عشرات المركبات المدرجة.
ربما لم تكن تعلم أن عناصر مثل الصوديوم والكالسيوم والمغنيسيوم والزنك ضروريةالحياة ، وإذا تغيبوا عن أجسادنا ، فإن صحتنا يمكن أن تكون في خطر شديد. على سبيل المثال ، الكالسيوم ضروري لصحة العظام والمغنيسيوم لعملية التمثيل الغذائي. يعزز الزنك وظيفة الجهاز المناعي ، بينما يساعد الحديد خلايا الدم على حمل الأكسجين في جميع أنحاء الجسم. ومع ذلك ، تختلف المعادن الموجودة في أجسامنا عن المعدن الموجود في الملعقة أو الجسر الفولاذي من حيث فقد الإلكترونات. يطلق عليهم الكاتيونات.
تحتوي المعادن أيضًا على خصائص المضادات الحيوية ، لذلك غالبًا ما يتم تصنيع الدرابزين والمقابض في الأماكن العامة من هذه العناصر. من المعروف أن العديد من الأدوات مصنوعة من الفضة لمنع نمو البكتيريا. المفاصل الاصطناعية مصنوعة من سبائك التيتانيوم ، والتي تمنع العدوى وتقوي المتلقي.
المعادن في الجدول الدوري
جميع العناصر في النظام الدوري لديمتري مندليف مقسمة إلى مجموعتين كبيرتين: المعادن وغير المعدنية. الأول هو الأكثر عددًا. معظم العناصر من المعادن (الأزرق). تظهر المواد غير المعدنية في الجدول على خلفية صفراء. هناك أيضًا مجموعة من العناصر التي تم تصنيفها على أنها أشباه فلزات (أحمر). يتم تجميع جميع المعادن على الجانب الأيسر من الجدول. لاحظ أن الهيدروجين مُجمع مع معادن في الزاوية اليسرى العليا. على الرغم من ذلك ، فهو يعتبر غير معدني. ومع ذلك ، يعتقد بعض العلماء أنه قد يكون هناك هيدروجين معدني في قلب كوكب المشتري.
ربط معدني
العديد من الصفات الرائعة والمفيدةيرتبط العنصر بكيفية اتصال ذراته ببعضها البعض. هذا يخلق بعض الروابط. يؤدي التفاعل المعدني للذرات إلى تكوين هياكل معدنية. كل مثيل لهذا العنصر في الحياة اليومية ، من سيارة إلى عملات معدنية في الجيب ، يتضمن وصلة معدنية.
خلال هذه العملية ، تشارك ذرات المعدن إلكتروناتها الخارجية بالتساوي مع بعضها البعض. تنقل الإلكترونات المتدفقة بين الأيونات الموجبة الشحنة الحرارة والكهرباء بسهولة ، مما يجعل هذه العناصر موصلات جيدة للحرارة والكهرباء. تستخدم الأسلاك النحاسية لإمداد الطاقة.
تفاعلات المعادن
تشير التفاعلية إلى ميل العنصر للتفاعل مع المواد الكيميائية في بيئته. هي مختلفة. بعض المعادن ، مثل البوتاسيوم والصوديوم (في العمودين 1 و 2 من الجدول الدوري) ، تتفاعل بسهولة مع العديد من المواد الكيميائية المختلفة ونادرًا ما توجد في شكلها النقي والعنصري. كلاهما موجودان فقط في مركبات (مرتبطة بعنصر واحد أو أكثر) أو كأيونات (نسخة مشحونة من شكلها الأولي).
من ناحية أخرى ، هناك معادن أخرى ، وتسمى أيضًا بالمجوهرات. الذهب والفضة والبلاتين ليست شديدة التفاعل وعادة ما تظهر في شكلها النقي. تفقد هذه المعادن الإلكترونات بسهولة أكبر من اللافلزات ، ولكن ليس بنفس سهولة المعادن التفاعلية مثل الصوديوم. البلاتين نسبياغير متفاعل ومقاوم للغاية للتفاعلات مع الأكسجين.
خصائص العنصر
عندما درست الأبجدية في المدرسة الابتدائية ، اكتشفت أن كل الحروف لها مجموعة خصائصها الفريدة. على سبيل المثال ، كان لبعضها خطوط مستقيمة ، والبعض الآخر منحنيات ، والبعض الآخر به كلا النوعين من الخطوط. يمكن قول الشيء نفسه عن العناصر. كل واحد منهم لديه مجموعة فريدة من الخصائص الفيزيائية والكيميائية. الخصائص الفيزيائية هي صفات متأصلة في بعض المواد. لامعة أم لا ، ما مدى جودة توصيلها للحرارة والكهرباء ، ودرجة الحرارة التي تذوب فيها ، ومدى كثافتها.
تشمل الخصائص الكيميائية تلك الصفات التي يتم ملاحظتها عندما تتفاعل مع التعرض للأكسجين إذا احتترقت (ما مدى صعوبة الاحتفاظ بإلكتروناتها أثناء تفاعل كيميائي). يمكن أن تشترك العناصر المختلفة في الخصائص المشتركة. على سبيل المثال ، يعتبر كل من الحديد والنحاس عنصرين يقومان بتوصيل الكهرباء. ومع ذلك ، ليس لديهم نفس الخصائص. على سبيل المثال ، عندما يتعرض الحديد للهواء الرطب ، فإنه يصدأ ، ولكن عندما يتعرض النحاس لنفس الظروف ، فإنه يكتسب طلاء أخضر محدد. هذا هو السبب في أن تمثال الحرية أخضر وليس صدئًا. وهي مصنوعة من النحاس وليس الحديد).
تنظيم العناصر: المعادن واللافلزات
حقيقة أن العناصر لها بعض الخصائص الشائعة والفريدة تسمح لهم بفرزهم في مخطط أنيق وأنيقيسمى الجدول الدوري. ينظم العناصر بناءً على عددها الذري وخصائصها. لذلك ، في الجدول الدوري ، نجد عناصر مجمعة معًا لها خصائص مشتركة. الحديد والنحاس قريبان من بعضهما البعض ، وكلاهما من المعادن. يرمز الحديد بالرمز "Fe" والنحاس يرمز له بالرمز "Cu".
معظم العناصر الموجودة في الجدول الدوري هي معادن ، وتميل إلى أن تكون في الجانب الأيسر من الجدول. يتم تجميعها معًا لأن لها خصائص فيزيائية وكيميائية معينة. على سبيل المثال ، المعادن كثيفة ولامعة ، وهي موصلة جيدة للحرارة والكهرباء ، وتفقد الإلكترونات بسهولة في التفاعلات الكيميائية. في المقابل ، فإن اللافلزات لها خصائص معاكسة. فهي ليست كثيفة ، ولا توصل الحرارة والكهرباء ، وتميل إلى اكتساب الإلكترونات بدلاً من التخلي عنها. عندما ننظر إلى الجدول الدوري ، نرى أن معظم العناصر غير الفلزية مجمعة على اليمين. هذه عناصر مثل الهيليوم والكربون والنيتروجين والأكسجين.
ما هي المعادن الثقيلة؟
قائمة المعادن عديدة جدًا. يمكن أن يتراكم بعضها في الجسم ولا يسبب أي ضرر ، مثل السترونتيوم الطبيعي (صيغة الأب) ، وهو نظير للكالسيوم ، حيث يترسب بشكل منتج في أنسجة العظام. أي منهم يسمى ثقيل ولماذا؟ تأمل أربعة أمثلة: الرصاص والنحاس والزئبق والزرنيخ.
أين تقع هذه العناصر وكيف تؤثر على البيئة وصحة الإنسان؟ ثقيلالمعادن عبارة عن مركبات فلزية توجد بشكل طبيعي ولها كثافة عالية جدًا مقارنة بالمعادن الأخرى - على الأقل خمسة أضعاف كثافة الماء. إنها سامة للإنسان. حتى الجرعات الصغيرة يمكن أن تؤدي إلى عواقب وخيمة.
- الرصاص. إنه معدن ثقيل سام للإنسان وخاصة الأطفال. يمكن أن يؤدي التسمم بهذه المادة إلى مشاكل عصبية. على الرغم من أنه كان في يوم من الأيام جذابًا للغاية نظرًا لمرونته وكثافته العالية وقدرته على امتصاص الإشعاع الضار ، فقد تم التخلص التدريجي من الرصاص بعدة طرق. هذا المعدن الفضي الناعم الموجود على الأرض خطير على البشر ويتراكم في الجسم بمرور الوقت. أسوأ شيء هو أنه لا يمكنك التخلص منه. يجلس هناك ، ويتراكم ويسمم الجسم تدريجيًا. الرصاص سام للجهاز العصبي ويمكن أن يسبب تلفًا شديدًا في الدماغ لدى الأطفال. تم استخدامه على نطاق واسع في القرن التاسع عشر لصنع الماكياج وحتى عام 1978 كان يستخدم كأحد مكونات صبغ الشعر. اليوم ، يستخدم الرصاص بشكل أساسي في البطاريات الكبيرة ، كدروع واقية من الأشعة السينية ، أو كعزل للمواد المشعة.
- نحاس. وهو معدن ثقيل بني محمر له استخدامات عديدة. لا يزال النحاس من أفضل الموصلات للكهرباء والحرارة ، والعديد من الأسلاك الكهربائية مصنوعة من هذا المعدن ومغطاة بالبلاستيك.العملات المعدنية ، غالبًا ما تكون صغيرة ، يتم إجراؤها أيضًا من هذا العنصر من النظام الدوري. التسمم الحاد بالنحاس نادر الحدوث ، ولكن مثل الرصاص ، يمكن أن يتراكم في الأنسجة ، مما يؤدي في النهاية إلى تسمم. الأشخاص الذين يتعرضون لكميات كبيرة من النحاس أو غبار النحاس معرضون أيضًا للخطر.
- عطارد. هذا المعدن سام بأي شكل من الأشكال ويمكن حتى أن يمتصه الجلد. تفرده يكمن في حقيقة أنه سائل في درجة حرارة الغرفة ، ويطلق عليه أحيانًا "الفضة السريعة". يمكن رؤيته في مقياس حرارة لأنه ، كسائل ، يمتص الحرارة ، ويغير الحجم مع أدنى اختلاف في درجة الحرارة. هذا يسمح للزئبق بالارتفاع أو الانخفاض في الأنبوب الزجاجي. نظرًا لأن هذه المادة عبارة عن سم عصبي قوي ، فإن العديد من الشركات تتحول إلى موازين الحرارة الكحولية ذات اللون الأحمر.
- الزرنيخ. من العصر الروماني حتى العصر الفيكتوري ، كان الزرنيخ يُعتبر "ملك السموم" وأيضًا "سم الملوك". التاريخ مليء بأمثلة لا حصر لها على كل من الملوك والعامة الذين يرتكبون جرائم القتل لتحقيق مكاسب شخصية ، باستخدام مركبات الزرنيخ التي كانت عديمة الرائحة وعديمة اللون والمذاق. على الرغم من كل التأثيرات السلبية ، فإن هذا الفلزات له استخداماته أيضًا ، حتى في الطب. على سبيل المثال ، ثالث أكسيد الزرنيخ دواء فعال للغاية يستخدم لعلاج الأشخاص المصابين بابيضاض الدم النخاعي الحاد.
ما هو المعدن الثمين؟
المعدن الثمين هو المعدن الذيقد تكون نادرة أو يصعب الحصول عليها ، وذات قيمة اقتصادية كبيرة. ما هي قائمة المعادن الثمينة؟ هناك ثلاثة في المجموع:
- بلاتين. على الرغم من صلابته ، فإنه يستخدم في المجوهرات والإلكترونيات والسيارات والعمليات الكيميائية وحتى الطب.
- ذهب. يستخدم هذا المعدن الثمين في صنع المجوهرات والعملات الذهبية. ومع ذلك ، لديها العديد من الاستخدامات الأخرى. يستخدم في الطب والتصنيع ومعدات المختبرات
- فضي. هذا المعدن النبيل أبيض فضي اللون وهو مرن للغاية. في شكله النقي ثقيل جدا فهو أخف من الرصاص ولكنه أثقل من النحاس
المعادن: أنواع وخصائص
يمكن اعتبار معظم العناصر معادن. يتم تجميعها في المنتصف على الجانب الأيسر من الطاولة. المعادن هي القلويات ، والأرض القلوية ، والانتقال ، واللانثانيدات والأكتينيدات.
لديهم جميعًا بعض الأشياء المشتركة ، وهذه هي:
- صلب في درجة حرارة الغرفة (باستثناء الزئبق) ؛
- عادة لامعة ؛
- نقطة انصهار عالية
- موصل جيد للحرارة و الكهرباء
- قدرة تأين منخفضة
- منخفضة الكهربية ؛
- مرن (قادر على اتخاذ شكل معين) ؛
- بلاستيك (يمكن سحبها إلى سلك) ؛
- كثافة عالية
- مادة تفقد الإلكترونات في التفاعلات.
قائمة المعادن المعروفة في العلم
- الليثيوم ؛
- البريليوم
- صوديوم
- مغنيسيوم ؛
- الألومنيوم ؛
- بوتاسيوم
- الكالسيوم ؛
- سكانديوم ؛
- تيتانيوم ؛
- الفاناديوم ؛
- كروم ؛
- منجنيز ؛
- حديد ؛
- كوبالت
- نيكل ؛
- نحاس ؛
- زنك ؛
- غاليوم ؛
- روبيديوم ؛
- السترونتيوم ؛
- الإيتريوم ؛
- الزركونيوم ؛
- نيوبيوم ؛
- الموليبدينوم ؛
- تكنيتيوم ؛
- الروثينيوم ؛
- روديوم ؛
- البلاديوم ؛
- فضة ؛
- كادميوم ؛
- إنديوم ؛
- كوبرنيكوس ؛
- السيزيوم ؛
- الباريوم ؛
- قصدير ؛
- حديد ؛
- البزموت ؛
- يؤدي ؛
- عطارد ؛
- التنغستن ؛
- ذهب ؛
- بلاتيني ؛
- أوزميوم ؛
- الهافنيوم
- الجرمانيوم ؛
- إيريديوم ؛
- نيوبيوم ؛
- الرينيوم ؛
- الأنتيمون ؛
- الثاليوم ؛
- التنتالوم ؛
- الفرنسية ؛
- ليفرموريوم.
في المجموع ، هناك حوالي 105 عنصر كيميائي معروف ، معظمها من المعادن. هذا الأخير عنصر شائع جدًا في الطبيعة ، والذي يحدث في شكل نقي وكجزء من مركبات مختلفة.
توجد المعادن في أحشاء الأرض ، ويمكن العثور عليها في مختلف المسطحات المائية ، وفي تكوين أجسام الحيوانات والبشر ، وفي النباتات وحتى في الغلاف الجوي. في الجدول الدوري ، يتم تحديد موقعهم بدءًا من الليثيوم (معدن مع الصيغة Li) وتنتهي ب ليفيرموريوم (Lv). يستمر تزويد الجدول بعناصر جديدة ، ومعظمها من المعادن.
