فلز چیست و انواع فلزات کدامند؟
فلزات چیستند و چه ویژگیهایی دارند؟
فلزات دستهای از مواد هستند که اتمهای آنها به گونهای خاص کنار هم قرار گرفتهاند. این آرایش اتمی به آنها ویژگیهای منحصر به فردی میدهد که آنها را از مواد دیگری مانند چوب یا پلاستیک متمایز میکند. تقریباً سهچهارم از همهی عناصر شناختهشده در جهان، فلز هستند!
برای مثال، یک میلهی آهنی را تصور کنید. این میله سخت است و میتواند وزن زیادی را تحمل کند. اگر آن را روی زمین بکشید، صدایی خاص تولید میکند. اگر آن را به یک منبع گرمایی نزدیک کنید، داغ میشود و این گرما را در تمام طول خود پخش میکند. همهی اینها به دلیل ویژگیهای ذاتی فلزات است.
- رسانایی الکتریکی: فلزات میتوانند جریان برق را از خود عبور دهند. مس و آلومینیوم برای ساخت سیمهای برق استفاده میشوند.
- رسانایی گرمایی: آنها گرما را به خوبی منتقل میکنند. به همین دلیل است که ظروف آشپزی اغلب از فلز ساخته میشوند.
- چکشخواری و مفتولشدن: بسیاری از فلزات را میتوان بدون اینکه بشکنند، به شکلهای مختلف مانند ورق یا سیم درآورد.
- درخشندگی (جلای فلزی): سطح فلزات معمولاً صیقلی و براق است و نور را به خوبی反射 میکند.
- استحکام: فلزات معمولاً محکم و بادوام هستند و میتوانند نیروهای زیادی را تحمل کنند.
دستهبندی اصلی فلزات: آهنی و غیرآهنی
فلزات را میتوان به روشهای مختلفی دستهبندی کرد، اما سادهترین و رایجترین روش، تقسیمبندی بر اساس وجود یا عدم وجود آهن در ترکیب آنها است.
| دسته | تعریف | مثالها | ویژگی کلیدی |
|---|---|---|---|
| فلزات آهنی | فلزاتی که در ترکیب خود آهن (Fe) دارند. | فولاد، چدن | مستعد زنگزدن |
| فلزات غیرآهنی | فلزاتی که فاقد آهن هستند. | مس، آلومینیوم، طلا، نقره | مقاوم در برابر زنگزدگی |
آشنایی با فلزات واسطه و سایر گروهها
شیمیدانان فلزات را در جدول تناوبی[۱] نیز دستهبندی میکنند. بزرگترین گروه فلزات، فلزات واسطه هستند که در وسط جدول تناوبی قرار گرفتهاند. آهن، مس، طلا و نقره همگی جزو این گروه هستند. این فلزات معمولاً چگالی بالا، نقطه ذوب بالا و رنگهای متنوعی دارند. برای مثال، مس مایل به قرمز و طلا زرد رنگ است.
فلزات قلیایی مانند سدیم و پتاسیم نیز گروه دیگری هستند. آنها بسیار واکنشپذیرند و حتی با آب به شدت واکنش میدهند. به همین دلیل آنها را در نفت نگهداری میکنند. فرمول واکنش سدیم با آب به این صورت است:
$ 2\{Na} + 2\{H_2O} \rightarrow 2\{NaOH} + \{H_2} $
همچنین فلزات قلیاییخاکی مانند منیزیم و کلسیم، که در استخوانهای بدن ما یافت میشوند، گروه مهم دیگری را تشکیل میدهند.
از معدن تا زندگی: کاربرد فلزات در دنیای اطراف ما
حالا که با انواع فلزات آشنا شدیم، بیایید ببینیم چگونه هرکدام وارد زندگی روزمرهی ما میشوند. انتخاب هر فلز برای یک کاربرد خاص، دقیقاً بر اساس همان ویژگیهایی است که یاد گرفتیم.
مس: به دلیل رسانایی الکتریکی عالی، بیشترین استفاده را در سیمکشی برق ساختمانها و ساخت موتورهای الکتریکی دارد. همچنین لولهکشی خانههای قدیمی اغلب از مس ساخته شده است.
آلومینیوم: این فلز سبک است و به راحتی زنگ نمیزند. به همین دلیل مادهی اصلی ساخت بدنهی هواپیماها، قاب دوچرخه و قوطیهای نوشابه است.
فولاد (آلیاژ آهن و کربن):مستحکم و مقاوم است. از اسکلت ساختمانها و پلهای بزرگ گرفته تا بدنهی خودروها و ریلهای قطار از فولاد ساخته میشوند. برای جلوگیری از زنگزدگی، آن را گالوانیزه (پوشش دادن با روی) یا رنگ میکنند.
طلا و نقره: به دلیل چکشخواری فوقالعاده (میتوان یک گرم طلا را به رشتهای به طول 2 کیلومتر تبدیل کرد!) و زیبایی و مقاومت در برابر خوردگی، در جواهرسازی و ضرب سکه کاربرد دارند. رسانایی بالای آنها نیز باعث شده در ساخت قطعات الکترونیکی بسیار ظریف استفاده شوند.
پرسشهای متداول و باورهای نادرست
پاسخ: خیر. این یک باور نادرست رایج است. در حالی که فلزاتی مانند تیتانیوم بسیار سخت هستند، فلزاتی مانند جیوه در دمای اتاق مایع هستند. همچنین فلز سدیم آنقدر نرم است که میتوان با چاقو آن را برید!
پاسخ: زنگزدن یک نوع خوردگی است که زمانی رخ میدهد که فلز با اکسیژن و رطوبت هوا واکنش شیمیایی دهد. آهن به راحتی این واکنش را انجام میدهد و اکسید آهن (زنگ) تشکیل میدهد. اما فلزاتی مانند طلا، نقره و آلومینیوم要么 اصلاً این واکنش را انجام نمیدهند،要么 لایهای نازک و محافظ از اکسید روی سطح آنها تشکیل میشود که از خوردگی بیشتر جلوگیری میکند.
پاسخ: آلیاژ مخلوطی از یک فلز با یک یا چند عنصر دیگر (معمولاً فلزات دیگر) است. هدف از ساخت آلیاژ، بهبود ویژگیهای فلز پایه است. برای مثال، طلای خالص بسیار نرم است و برای ساخت جواهر مناسب نیست. با افزودن فلزاتی مانند مس یا نقره به آن، آلیاژ «طلای زرد» یا «طلای سفید» به دست میآید که هم محکمتر است و هم رنگهای متنوعی دارد. فولاد نیز یک آلیاژ از آهن و کربن است که استحکام بسیار بیشتری نسبت به آهن خالص دارد.
پاورقی
[۱] جدول تناوبی (Periodic Table): جدولی که همهی عناصر شیمیایی شناختهشده بر اساس عدد اتمی و ویژگیهای شیمیاییشان در آن چیده شدهاند.
[۲] آلیاژ (Alloy): مخلوط یا محلول جامد فلزی متشکل از یک فلز اصلی و یک یا چند عنصر دیگر که خواص بهتری از فلز پایه دارد.
[۳] گالوانیزه (Galvanization): فرآیندی برای پوشش دادن فولاد با یک لایه نازک از فلز روی، به منظور محافظت از آن در برابر زنگزدگی.
