فلز

ماده‌ای با رسانایی الکتریکی و گرمایی بالا

فلز ماده‌ای است که قابلیت جلا، رسانش برق و گرما و چکش‌خواری را داراست. در تعریف فیزیکی فلز ماده ای است که در دمای صفر مطلق (حدود -۲۷۳ درجه)، توانایی عبور جریان الکتریکی از خود را دارد. فلزها دسته‌ای خاص از مواد هستند که جلای فلزی داشته و معمولاً محکم هستند. از ۱۱۸ عنصر موجود در جدول تناوبی، ۹۵ عنصر فلز شناخته می‌شوند که تفاوت نظرات زیادی دربارهٔ تعداد آنها مطرح می‌باشند. به‌طور تقریبی ۲۵٪ پوسته کره زمین را فلزات تشکیل می‌دهند. فلز آهن بیشترین درصد را در پوسته دارد. هر فلز دارای علامت یا نماد شیمیایی خاصی است که در واکنش‌های شیمیایی فلز مورد نظر را با آن علامت شیمیایی نشان می‌دهند. فلزات مختلف با هم متفاوت هستند و هر کدام خواص شیمیایی و فیزیکی جداگانه ای دارند. برای مثال فلز پتاسیم (عدد اتمی ۱۹) با آب واکنش نشان داده و هیدورکسید پتاسیم و گاز هیدروژن تولید می‌کند، اما فلزی مانند طلا با اکسیژن هوا نیز واکنش نشان نداده و به صورت رگه‌ای در پوسته زمین به‌طور خالص یافت می‌شود. با توجه به چکش خواری فوق‌العاده طلا می‌توان ضخامت آن را تا حد بسیار زیادی (حدود نانو متر و بیشتر) تغییر داد. فلزها هدایت حرارتی و الکتریکی خوبی دارند. ویژگی مهم فلزها داشتن دریای الکترون آزاد یا ناپیوسته‌است که باعث چکش خواری (شکل‌پذیری) و رسانایی آن می‌شود. هدایت الکتریکی خوب فلزها باعث شده‌است که در ساختن سیم‌های برق از آنها استفاده کنند. البته میزان رسانایی الکتریکی فلزها با همدیگر متفاوت است. می‌توان فلزها را صیقل داده و براق کرد (به جز جیوه که در دمای اتاق به‌شکل مایع است)، یا به طرح‌های گوناگون درآورد و از آن مفتول‌های سیمی ظریف تهیه کرد. فلز جسمی است که در آزمایش‌ها، گرما و مهم‌تر از همه جریان الکتریکی را به خوبی هدایت می‌کند. فلزها با یکدیگر تفاوت‌های زیادی دارند، از جمله در رنگ و سختی و نرمی. تعدادی از آنها مانند طلا ممکن است به آسانی خم شده یا مانند آهن خیلی محکم و مقاوم باشند. البته فلزها در ظرفیت شیمیایی، الکترونگاتیوی، عدد اکسایش و… نیز متفاوت هستند.

آهن، که در اینجا به‌صورت قطعات و یک مکعب ۱ سانتی‌متری نشان داده شده‌است، نمونه‌ای از یک عنصر شیمیایی که یک فلز است.

فلزها در جدول تناوبی در گروه (ستون)های متفاوتی قرار دارند. برای مثال گروه اول شامل فلزهای قلیایی است که واکنش پذیرترین فلزهای جدول را تشکیل می‌دهند. گروه دوم شامل فلزهای قلیایی خاکی است که در پوستهٔ زمین و خاک به فراوانی یافت می‌شوند و پس از گروه اول واکنش پذیرترین فلزها هستند. فلزهای موجود در گروه سوم تا دوازدهم جدول، فلزهای واسطه یا فلزهای دسته d نام دارند. بیشتر فلزها در این بخش از جدول قرار دارند که از اسکاندیم (z=۲۱) شروع شده و به کوپرنسیم(z=۱۱۲) ختم می‌گردند. ترکیبات این دسته از فلزها و یون آنها برخلاف اکثر فلزهای اصلی، یعنی فلزهای غیر از دسته d، رنگی هستند. بقیه فلزها در دسته p از گروه ۱۳ شروع شده و تا گروه ۱۵ ادامه دارند و در سمت راست جدول تناوبی قرار گرفته‌اند، مانند آلومینیوم، گالیوم، ایندیم، سرب، قلع، بیسموت و چند فلز دیگر.

تاریخچه فلزها

فلزها قرن‌هاست که توجه بشر را به خود جلب کرده‌اند چرا که مردم با استفاده از آنها توانستند ابزارهایی با قابلیت‌های بالا بسازند که هم در جنگ و هم در تدارکات از آن استفاده می‌کردند. طلا و نقره با عیار بالا از عصر سنگی برای بشر شناخته شده بوده‌است. استخراج سرب و نقره از سنگ معدن این فلزها از هزاره چهارم قبل از میلاد انجام می‌شده‌است. اسم اصلی فلزها تا قبل از سال ۲۰۰۰ آریانا نامیده می‌شد. اکنون از فلزها در ساخت ابزار آلات صنعتی، ساختمان و پل‌سازی، وسایل نقلیه، لوازم خانگی و… به‌طور عمده استفاده شده و هرسال میزان استخراج فلزات نسبت به سال قبل افزایش می‌یابد.

ویژگی‌های فلزها

  1. چکش خوار هستند و در اثر ضربه خرد یا شکسته نمی‌شوند.
  2. معمولاً چگالی آنها زیاد است.
  3. در دمای بالایی ذوب می‌شوند.
  4. جریان برق و گرما را از خود عبور می‌دهند.
  5. سطح آنها صیقلی و براق است و دارای جلای فلزی هستند.
  6. میان ذرات سازنده فلزات، پیوند فلزی وجود دارد.
  7. قابلیت مخلوط شدن با هم را دارند.
  8. معمولاً با هوا واکنش داده و ترکیب می‌شوند.

منابع

  1. ویکی‌پدیای انگلیسی