تصنيف المعادن في الجدول الدوري

ال المعادن هي عناصر أكثر وفرة على ال الجدول الدوري. وهي تتميز بكونها موصلات جيدة للحرارة والكهرباء ، وتكون صلبة في درجة حرارة الغرفة (مع باستثناء الزئبق السائل) ولديهم القدرة على عكس الضوء ، لذلك لديهم صفة مميزة.

ولكن يتم تقديم هذه المجموعة الرائعة من العناصر في الجدول الدوري في مجموعات أو عائلات مختلفة تعكس أوجه التشابه والاختلاف بينهما. في هذا الدرس من المعلم سوف نرى ما تصنيف المعادن وما هي خصائص وخصائص المجموعات المختلفة المحددة في هذا التصنيف.

كما ذكرنا من قبل ، فإن المعادن هي غالبية عناصر الجدول الدوري. يتم توزيعها في رجلين عظيمين والتي تشمل ، في كل حالة ، أنواعًا فرعية مختلفة يتم تجميعها في عائلات من الكتل المختلفة للجدول الدوري.

نقدم أدناه مخططًا موجزًا ​​لهذا التصنيف ، والذي سنقوم بتطويره بمزيد من التفصيل في الأقسام التالية.

• 1. المعادن التمثيلية: كتلة من الجدول الدوري.
• 1.1 عائلة الفلزات القلوية
• 1.2 عائلة المعادن الأرضية القلوية
• 2. المعادن الانتقالية: بلوك د من الجدول الدوري.
• 3. المعادن الانتقالية الداخلية: block f من الجدول الدوري.
• 3.1. اللانثانيدات: عناصر الفترة السادسة من الجدول.
• 3.2. الأكتينيدات: عناصر الفترة 7 من الجدول.
• 4. معادن ما بعد الانتقالية: p كتلة من الجدول الدوري.

العناصر التمثيلية أو العناصر الرئيسية هي تلك العناصر الموجودة أكثر وفرة في الطبيعة. من بين العناصر المعدنية ، العناصر التمثيلية هي معادن كتلة ق، وهذا يعني العناصر القلوية (الأسرة 1 من الجدول الدوري) وعناصر الأرض القلوية (الأسرة 2 من الجدول الدوري).

في هاتين المجموعتين نجد عناصر تفاعلية للغاية ، مع ميل قوي للأكسدة (تفقد إلكتروناتها من غلاف التكافؤ) وبالتالي فهي مخفضات قوية لعناصر أخرى. توجد في الطبيعة على شكل أملاح أيونية شديدة الذوبان في الماء أو أكاسيد أو هيدروكسيدات (قواعد قوية).

الفلزات القلوية (المجموعة 1 من الجدول الدوري)

• تمثل الفلزات القلوية 5٪ من قشرة الأرض. الصوديوم (نا) والبوتاسيوم (ك) هم الأكثر وفرة.
• هم انهم عناصر لامعة فضي في المظهر ، منخفض الكثافة ، معادن ناعمة ، شديد التفاعل. نظرًا لفاعلية عالية ، لا توجد في حالتها النقية في الطبيعة. نقاط الغليان أو التبخر للمعادن القلوية منخفضة نسبيًا وهي موصلة جيدة للحرارة والكهرباء.
• من وجهة نظر تكوينها الإلكتروني ، فهي عناصر تقدم ملف إلكترون واحد تحتل المدار s لقذيفة التكافؤ. لديهم قوة مجمعة 1 (تكافؤ) ورقم أكسدة +1. يظهرون ميلًا كبيرًا لفقد الإلكترون من الغلاف الخارجي لتكوين الكاتيونات.
• كعناصر حيوية ، تتطور الفلزات القلوية أ دور مهم في الكائنات الحية ، خاصةً الصوديوم والبوتاسيوم ، اللذان يلعبان دورًا أساسيًا في انتقال الأعصاب ، وفي حالة البوتاسيوم ، في تنظيم نشاط الإنزيم.
• هذه المعادن لها استخدامات متعددة في الصناعة. على سبيل المثال ، يتم استخدام الليثيوم (Li) لإنتاج سبائك الألومنيوم عالية القوة ، أو في إنتاج السيراميك ، أو كمكونات للبطارية. كما أن له استخدامات طبية لأنه يشكل مكونًا من مكونات الجهاز العصبي ونقصه يسبب أمراضًا نفسية.

ملحوظة: تتضمن المجموعة 1 في الجدول الدوري أيضًا الهيدروجين ، وهو ليس معدنًا.

معادن الأرض القلوية (المجموعة 2 من الجدول الدوري):

• تمثل الفلزات القلوية الترابية 4٪ من تكوين القشرة الأرضية. هم وفيرة بشكل خاص الكالسيوم (Ca) والمغنيسيوم (Mg).
• مثل الفلزات القلوية ، هذه المعادن هم رد فعل جدا لذلك ، لم يتم العثور عليها في شكل حر في الطبيعة.
• على الرغم من أن لها خصائص فيزيائية كيميائية مماثلة للمعادن القلوية ، إلا أنها تميل إلى أن تكون أكثر صلابة وأقل تفاعلًا من الفلزات القلوية. لديهم كثافة منخفضة وصلابة ونقاط انصهار أعلى من تلك المعادن القلوية.
• من وجهة نظر تكوين الإلكترون ، فهي تتميز بـ اعرض المدار s لقذيفة التكافؤ المملوءة (أي يشغلها زوج من الإلكترونات). لذلك ، لديهم قوة مجمعة 2 (تكافؤ) وعدد أكسدة +2. تتفاعل بسهولة مع الهالوجينات (المجموعة 17 من الجدول الدوري) لتكوين أملاح أيونية.
• دورك كـ مكونات الكائنات الحية إنه مهم بشكل خاص في حالة الكالسيوم (Ca) والمغنيسيوم (Mg). أيونات المغنيسيوم والكالسيوم هي الأيونات الأكثر وفرة في مياه البحر مع أيون الكلوريد (Cl^-).
• يوجد 99٪ من الكالسيوم في أجسامنا في الهيكل العظمي ، ولكن في شكله الأيوني له دور أساسي في نقل الأعصاب والوظيفة العصبية العضلية والتنظيم الأنزيمية.
• المغنيسيوم ، في شكله الأيوني ، يؤدي وظائف بيولوجية مهمة في الكائنات الحية ، بما في ذلك الأبرز ، دورها الأساسي في التمثيل الضوئي للنباتات كعنصر من مكونات الكلوروفيل.
• تتنوع الاستخدامات الصناعية للمعادن الأرضية القلوية. والأكثر صلة هو استخدام الكالسيوم كعنصر من مكونات الأسمنت ، واستخدام المغنيسيوم في إشعال الحرائق اصطناعية ، كطلاء لهياكل حديدية لمنع أكسدة أو كعنصر من مكونات السبائك والفولاذ ضوء.

ضمن تصنيف المعادن ، يجب أن نتحدث عن المعادن الانتقالية أو معادن كتلة د، هي المجموعة الأكثر وفرة من المعادن ويتم تجميعها في ما مجموعه 10 مجموعات أو عائلات من الجدول الدوري.

• معظم المعادن الانتقالية لها خصائص مشابهة للمعادن التمثيلية: فهي جيدة موصلات الحرارة والكهرباء وتعكس الضوء.
• إنها تظهر تباينًا كبيرًا من حيث الصلابة ودرجات الغليان والانصهار ، ولكنها بشكل عام كذلك أكثر صلابة ولها نقاط انصهار وغليان أعلى من المعادن القلوية و الأتربة القلوية.
• من وجهة نظر كيميائية وهي تتميز بـ: وجود أرقام تنسيق متعددة (تكافؤات) أو حالات أكسدة ، فهي عادة ما تكون محفزات جيدة (القدرة على زيادة أو تقليل معدل التفاعلات الكيميائية) وتكوين مركبات ذات لون ولها القدرة على ذلك معقدات تنسيق الشكل (مركبات كيميائية مع أيون معدني في المركز ، مرتبطة بسلسلة من الروابط مرتبة عندها حول). لهذا السبب ، تشكل المعادن الانتقالية كاتيونات بشحنات مختلفة.
• الكثافة متغيرة للغاية في هذه الكتلة من العناصر ، من السترونشيوم ذو الكثافة المنخفضة إلى الأوزميوم (Os) ، وهو العنصر ذو الكثافة الأعلى في الجدول الدوري.
• إذا نظرنا إلى التكوين الإلكتروني للمعادن الانتقالية ، فإنها تتميز بالتقديم مدارات d مملوءة جزئيًا. يقدم ملء المدارات في هذه الكتلة من الجدول الدوري سلسلة من المخالفات تنعكس في أعداد الأكسدة المتعددة التي تحصل عليها المعادن في هذه الكتلة من الجدول دوري.

الحديد (Fe) والتيتانيوم (Ti): معادن انتقالية أكثر وفرة

• الحديد هو الأكثر وفرة ويمثل حوالي 5٪ من وزن القشرة الأرضية. من النادر أن تجدها في شكلها الأولي في الطبيعة ، حيث توجد عادة مكونة أكاسيد وكربونات.
• للحديد النقي استخدامات قليلة ، لكن سبائكه مع مواد أخرى لها استخدامات متعددة. إن الأشكال المفيدة لسبائك الحديد هي الحديد المطاوع (وهو سبيكة حديد تتميز بانخفاض محتوى الكربون ومحتوى الحديد العالي. يتميز بخاصية أنه يمكن تشكيله بالحرارة الحمراء ويتصلب عند التبريد السريع) ، والحديد الزهر (المعروف أيضًا باسم اسم الحديد الزهر الرمادي أو الحديد الزهر ، وهو سبيكة من الحديد والسيليكون والكربون تحتوي على كميات صغيرة من المنجنيز والفوسفور و الكبريت. فيها الكربون على شكل جرافيت) والصلب (سبيكة من الحديد المنقى والكربون).
• المعادن الانتقالية الأخرى المستخدمة على نطاق واسع في الصناعة هي النحاس والفضة. بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدام العديد من المعادن الانتقالية في الصناعة كمحفزات للتفاعلات الكيميائية.
• على المستوى البيولوجي ، الحديد في شكله الأيوني له دور أساسي في نقل الأكسجين ، لأنه جزء من المركز النشط للهيموجلوبين والميوجلوبين.

المعادن أو المعادن الانتقالية الداخلية من كتلة وويطلق عليهم أيضًا اسم الأتربة النادرة. يتم تجميعهم في عائلتين من العناصر: اللانثانيدات و ال الأكتينيدات. إنها تلك العناصر المعدنية التي توجد فيها الإلكترونات تحتل المدارات f. احتلت عناصر مجموعة اللانثانيدات جزئيًا المدارات f من المستوى 4 والأكتينيدات الموجودة في المستوى 5.

اللانثانيدات أو اللانثانيدات

• هم العناصر الخمسة عشر للانتقال الداخلي التي هي جزء من الفترة 6 من الجدول الدوري للعناصر.
• هذه المجموعة من العناصر لها خصائص مميزة مشتركة. يتعلق الامر ب معادن ناعمة ومشرقة بالفضة ، موصلية الحرارة والكهرباء منخفضة نسبيًا مقارنة بالمعادن الأخرى. إنها معادن ذات كثافة أقل من المعادن الانتقالية.
• في الطبيعة ، توجد بنسب منخفضة ، وتشكل جزءًا من العديد المعادن. تتمتع اللانثانيدات بقدرة عالية على المغنطة أو المغنطة وتتميز أيضًا بتألق كاتيوناتها.
• Lanthanides لها استخدامات متعددة في الصناعة في إنتاج المغناطيس الدائم القوي والبطاريات القابلة لإعادة الشحن وتصنيع المواد فائقة التوصيل. لها تطبيقات متعددة في البصريات (تصنيع الأنابيب الفلورية والمصابيح ، شاشات الكريستال السائل والليزر). كما أنها تستخدم كمحفزات للتفاعلات الكيميائية أو كأصباغ.

الأكتينيدات أو الأكتينويد

• هم العناصر الخمسة عشر التي تتكون منها الفترة 7 من الجدول الدوري.
• تم تصنيع العديد منها بشكل مصطنع ، ولكنها توجد أيضًا في الطبيعة بنسب صغيرة جدًا.
• لقد أظهروا سلوكًا مشابهًا لسلوك المعادن الانتقالية (الكتلة د) ومختلفًا عن سلوك اللانثانيدات. كما في حالة العديد من المعادن ، لها لمعان فضي مميز.
• كمجموعة ، تكمن أهميتها في حقيقة أنهم جميعًا العناصر المشعة. أي أن هذه العناصر تتفكك نواتها غير المستقرة ، وتطلق الطاقة (الطاقة النووية) وتؤدي إلى عناصر كيميائية أخرى ذات نواة أكثر استقرارًا. جميع نظائر العناصر في هذه المجموعة مشعة ولها نصف عمر قصير. أكثر الأكتينيدات وفرة في الطبيعة هي اليورانيوم (U) والثوريوم (Th).