الدرس الثاني: الفلزات واللافلزات وأشباه الفلزات

أنظر وأتساءل

يسكب مصهور الفلز في قوالب بحيث يتم تبريده وزيادة صلابته، ويشكل في صورة مسامير، وأجزاء سيارات، وأجسام أخرى. ما الخصائص التي تجعل الفلزات مواد نافعة؟

التوصيل للحرارة والكهرباء، المغناطيسية، المرونة، والقوة، القساوة واللمعان.

أستكشف

الخطوات

1. أرسم جدولاً لتسجيل ملاحظاتي، كما في الجدول أدناه.

2. أجرب. أختبر التوصيل الحراري: أضع نصف كل جسم تحت الشمس، أو تحت مصباح كهربائي، ثم ألمس الطرف غير المعرض للضوء، وأسجل أيهما سخونة؟

رقائق الألمنيوم، القضبان الفلزية.

3. أختبر اللمعان: أنظر إلى ورق الألومنيوم، وقطعة من الورق، وأسجل أيهما يعكس الضوء أكثر؟

الألمنيوم.

4. أحذر. ألبس النظارة الواقية، أختبر قابلية التشكيل: أثني الرباط الفولاذي من منتصفه، وأثني عود تنظيف الأسنان بالطريقة نفسها. أيهما يتخذ شكلاً جديداً دون أن ينكسر؟

أسلاك الربط الفولاذية.

أستخلص النتائج

6. أتواصل. اعتماداً على ملاحظاتي ألخص خصائص الفلزات واللافلزات.

الفلزات مرنة، لامعة، موصلة جيدة للحرارة، اما اللافلزات فلها خصائص مضادة لخصائص الفلزات.

أستكشف أكثر

هل تتشابه الفلزات في الخواص جميعها؟ وهل يعد بعضها أمثلة مناسبة لإظهار بعض الخواص التي تميز الفلزات من غير الفلزات؟ أخطط لتجربة، وأنفذها لمعرفة ذلك.

تتشابه في الخواص ولكنها تتفاوت في درجة الصفة، فمثلاً الفلزات جيدة التوصيل الكهربي ولكن أكثرها في درجة التوصيل النحاس.

نشاط

3. أيهما يخدش الآخر: مشبك الورق أم السلك النحاسي؟ أسجل النتائج بعد محاولة خدش كل منهما للآخر.

مشبك الورق يخدش السلك النحاسي.

4. استنتج. أي الفلزين كان أكثر قساوة؟ وأيهما كان أكثر قابلية للتشكيل؟ أفسر استنتاجي.

الفلز في مشبك الورق أكثر قساوة؛ لأنه يخدش السلك النحاسي بينما السلك النحاسي أكثر مرونة وقابلية للتشكل؛ لأنه ينثني بسهولة أكثر من مشبك الورق.

أقرأ الصورة

ما حالات المادة للعناصر اللافلزية؟ إرشاد. أنظر إلى الحالة الفيزيائية للعناصر الصورة.

حالات المادة هي الصلبة والسائلة والغازية.

أقارن. فيم تتشابه الفلزات وفيم تختلف؟

• تتشابه الفلزات في: التوصيل للحرارة والكهرباء واللمعان والمرونة وقابلية الطرق.
• الاختلاف: في اللون والقساوة والنشاط الكيميائي.

التفكير الناقد. ترى هل الفلزات الأكثر قساوة أكثر قابلية للتشكيل أم أقل من الفلزات اللينة؟ ولماذا؟

الفلزات الأكثر قساوة تكون أكثر مقاومة للتشكيل الخصائص التي تحمي الفلز من الخدش هي نفسها التي تمنعه من الطرق أو الانحناء أو التشكل.

أقارن. فيم تتشابه استخدامات النحاس والألمنيوم؟ وفيم تختلف؟

يستعمل الألمنيوم في صناعة أواني الطبخ لأنه موصل جيد للحرارة، أما النحاس فيستخدم في صناعة الاسلاك الكهربائية لأنه موصل جيد للكهرباء ويسهل سحبه وتشكيله.

التفكير الناقد. كيف يمكنك استعمال فلز غير نشط كيميائياً، وقابل للتشكيل ولكنه موصل جيد للحرارة؟

يمكن أن يشكل رقائق كرقائق الألمنيوم ويمكن أن يستعمل في بعض أنواع العمليات الجراحية.

أقارن. فيم تتشابه الغازات النبيلة (الخاملة) مع عنصر الفلور، وفيم تختلف عنه؟

• أوجه التشابه: كلا من الغازات النبيلة والفلور هي عناصر لا فلزية في الحالة الغازية في درجة حرارة الغرفة.
• أوجه الاختلاف: الفلور نشط كيميائياً، أما الغازات النبيلة غير نشطة كيميائياً.

التفكير الناقد. كيف أفسر أن أشباه الفلزات لها خصائص مشتركة مع الفلزات واللافلزات؟

أشباه الفلزات هي أقل لمعاناً من الفلزات وأقل توصيلاً للتيار الكهربائي وتشبه اللافلزات في أنها غير قابلة للطرق والسحب.

أقارن. بين استعمالات كل من أشباه الفلزات واللافلزات؟

كل منهما يستعمل في العزل اللافلزات ومنها الكلور تستخدم بسبب تفاعلها الكيميائي، أما أشباه الفلزات ومنها السليكون تستخدم بسبب خصائصها الكهربائية.

التفكير الناقد. كيف يمكنني استعمال غاز لافلزي وغير نشط كيميائياً؟

يمكن أن نستخدم غاز لا فلزي في المصابيح الكهربائية مثل النيون والارجون وقد نستخدمه في البالون مثل الهيليوم.

أفكر وأتحدث وأكتب.

1. المفردات. تسمى قابلية المادة للانثناء أو الطي أو التشكيل القابلية للطرق والسحب.

2. أقارن. ما أوجه التشابه والاختلاف بين الفلزات واللافلزات؟

• الاختلاف: الفلزات قابلة للطرق والسحب موصلة للتيار الكهربي والحرارة - لها لمعان.
• التشابه: قد تكون نشطة أو غير نشطة كيميائياً.
• الاختلاف: اللافلزات غير قابلة للطرق والسحب وعازلة للكهرباء والحرارة وليس لها لمعان.

3. التفكير الناقد. كيف يمكنك استعمال الزئبق لعمل مفتاح كهربائي يعمل على إضاءة الصندوق الخلفي للسيارة عند فتحه؟

وذلك بتثبيت أسطوانة مملوءة جزئياً بالزئبق في غطاء الصندوق الخلفي للسيارة وعند رفع الغطاء يتحرك الزئبق إلى أسفل الاسطوانة ويغلق الدائرة الكهربائية فيسري التيار الكهربي.

4. أختار الإجابة الصحيحة. أي المواد التالية من أشباه الفلزات؟

أ- النحاس.

ب- الحديد.

ج- البورون.

د- النيتروجين.

5. أختار الإجابة الصحيحة. أي المواد التالية تستعمل عادة للقضاء على البكتيريا؟

أ- أكسيد الكالسيوم.

ب- الصوديوم.

ج- الكلور.

د- النيتروجين.

6. السؤال الأساسي. ما خصائص الفلزات وأشباه الفلزات واللافلزات؟

• خصائص الفلزات: اللمعان، والقابلية للتوصيل الحراري والكهربائي، وسهولة تشكيلها بسبب قابليتها للطرق والسحب.
• خصائص اللافلزات: غير قابلة لإعادة التشكيل بالطرق أو السحب، والصلب منها قابل للكسر، وليس لها رنين.
• خصائص أشباه الفلزات: لها خصائص بين الفلزات واللافلزات تشبه الفلزات في بعض الخصائص إلا أنها تختلف عنها في خصائص أخرى فهي غير لامعة وهي أيضا أقل كفاءة في نقل التيار الكهربائي والحرارة من الفلزات لذا تسمى شبه موصلة للتيار الكهربائي.

العلوم والمجتمع

أشباه الفلزات والمجتمع

أطلق اسم العصر الحجري على الفترة التي لم تعرف البشرية فيهـا أشباه الفلزات. ما أثر اكتشاف أشباه الفلزات على تقدم المجتمع التقني؟

أشباه الفلزات تستخدم أشباه الفلزات في صناعة شرائح أجهزة الحاسوب وتعد هذه الشرائح الأساس في تطور صناعة المعدات الإلكترونية بمختلف أنواعها فهي تتيح للحاسوب إجراء العمليات الحسابية ورسم الصور، والترجمة من لغة إلى أخرى.

العلوم والرياضيات

كيف تجني ثروة؟

تنتج شركة حاسوب 4 شرائح حاسوبية من كل 1 جم من عنصر السليكون. فإذا كانت شريحة الحاسوب الواحدة تباع بـ 5000 ريال سعودي فكم ريالاً تحصل عليه الشركة إذا استعملت 100 جم من السليكون؟

1 جم من السليكون = 4 شرائح = 4 × 500 = 2000 ريال.

1000 جم من السليكون = 400 شريحة = 400 × 500 = 200000 ريال.