العناصر التي تبني الحياة بدلاً من توصيل الكهرباء

اللافلزات

الهيدروجين والكربون والنيتروجين والأكسجين والفسفور والكبريت والسيلينيوم. وهي موصلات رديئة، وهشة عندما تكون صلبة، ولا غنى عنها على الإطلاق: إذ يتكوّن أكثر من 99% من كل كائن حي من حيث الكتلة من أربعة منها فقط.

العناصر: 7
المجموعة: الجزء العلوي الأيمن من المستوى الفرعي p، إضافةً إلى الهيدروجين
التكوين: متنوعة
مشعة: 0

مُظلَّل في الجدول الدوري

كل عضو

الـ7 من اللافلزات

1 H هيدروجين 1.008 u أبسط ذرة موجودة — بروتون واحد وإلكترون واحد — وتشكل نحو 90% من كل ذرة في الكون. غاز 6 C كربون 12.011 u العمود الفقري لكل كائن حي معروف، وأكثر العناصر قدرة على تكوين الروابط في الجدول الدوري. صلب 7 N نيتروجين 14.007 u يشكل 78% من الهواء الذي تتنفسه الآن، وتربطه إحدى أقوى الروابط في الكيمياء. غاز 8 O أكسجين 15.999 u العنصر الذي يصدّئ الحديد ويحرق الوقود ويبقيك حياً — وهو أكثر العناصر وفرة في القشرة الأرضية. غاز 15 P فسفور 30.974 u اكتُشف بغلي البول بحثاً عن الذهب، ويتوهج الفسفور في الظلام، وهو مكتوب في كل شريط من DNA الخاص بك. صلب 16 S كبريت 32.06 u أصفر وهش، ومسؤول عن رائحة أعواد الثقاب المشعلة والبيض الفاسد والفوهات البركانية. صلب 34 Se سيلينيوم 78.971 u العنصر الذي تحتاجه عيناك للعمل، وكانت آلات التصوير تحتاج إليه لتوجد. صلب

ما الذي يميزها

ثلاثة أشياء تميز اللافلزات

تكتسب الإلكترونات بدلًا من فقدها

تعني الكهروسلبية العالية وطاقة التأين العالية أن اللافلزات تجذب الإلكترونات نحوها. ومع الفلزات تكوّن مركبات أيونية؛ ومع بعضها تتشارك الإلكترونات، فتنتج الجزيئات التساهمية التي تقوم عليها البيولوجيا.

لا ترابط معدني، ولا خصائص معدنية

من دون بحر من الإلكترونات غير المتمركزة، لا يوجد ما يوصل الحرارة أو الكهرباء، ولا ما يسمح للذرات بالانزلاق متجاوزةً بعضها بعضًا. لذلك تكون اللافلزات عازلة وهشة، وغالبًا ما تكون غازات.

روابط متعددة ومتآصلات

تكوّن ذرات اللافلزات الصغيرة روابط ثنائية وثلاثية قوية — ولهذا فإن N₂ قليل التفاعل، ولهذا أيضاً يكون CO₂ غازاً بينما يكون SiO₂ صخراً. ويتخذ كثير منها أشكالاً بنيوية متعددة: الكربون في صورة الألماس والغرافيت والغرافين؛ والفسفور في صورة الأبيض والأحمر والأسود.

الاتجاهات الدورية

كيف تتغير عبر العائلة

ترتفع الكهروسلبية وطاقة التأين باتجاه أعلى يمين الجدول، وتبلغان ذروتهما عند الفلور والأكسجين. وتتباين نقاط الانصهار بشدة لأن البنية، لا قوة الروابط وحدها، هي التي تحددها: يتسامى الكربون فوق 3,800 K، بينما يغلي النيتروجين عند 77 K.

في العالم

فيما تُستخدم

هيدروجين

تخليق الأمونيا، وتكرير النفط، ووقود الصواريخ، وتخزين الطاقة بصورة متزايدة.

كربون

الفولاذ والبلاستيك والوقود والألياف وكل جزيء عضوي موجود. يقطع الألماس، بينما يزلق الغرافيت.

نيتروجين

الأسمدة عبر عملية Haber–Bosch، التي توفر الغذاء لنحو نصف سكان العالم. والنيتروجين السائل هو المُبرّد فائق البرودة الأساسي.

أكسجين

صناعة الفولاذ والطب ومعالجة المياه والتنفس. وهو أكثر العناصر وفرةً في القشرة وفي جسمك من حيث الكتلة.

فسفور

الأسمدة والمنظفات وأعواد الثقاب — والعمود الفقري للحمض النووي DNA ولـ ATP، الجزيء الذي يزوّد كل خلية بالطاقة.

كبريت

حمض الكبريتيك، وهو المادة الكيميائية الصناعية ذات أعلى إنتاجية بالطن في العالم، إضافةً إلى المطاط المفلكن ومبيدات الفطريات.

التعامل

السلامة

متفاوتة تفاوتًا كبيرًا. يكون الأكسجين والنيتروجين آمنين للتنفس بالنسب الصحيحة وخطرين بالنسب الخاطئة — فالأكسجين النقي يجعل الحرائق خارجة عن السيطرة، والنيتروجين النقي يسبب الاختناق دون إنذار. يشتعل الفسفور الأبيض في الهواء ويسبب حروقًا عميقة. وكبريتيد الهيدروجين سام بقدر السيانيد ويعطل حاسة الشم لديك عند التراكيز الخطرة.

من المفيد معرفته

يشكل النيتروجين 78% من الهواء، ومع ذلك لا يستطيع أي شيء تقريباً استخدامه مباشرة: فك الرابطة الثلاثية N≡N يستهلك 1–2% من إنتاج الطاقة العالمي.
الأكسجين هو أكثر العناصر وفرة في قشرة الأرض — إذ يشكل نحو نصف كتلتها تقريباً، ومعظمه مرتبط بصخور السيليكات.
اكتُشف الفسفور عام 1669 بغلي البول حتى يتبخر ماؤه بحثاً عن الذهب. وكان يتوهج في الظلام، وأُطلق عليه اسمه من الكلمة اليونانية التي تعني «حامل الضوء».

الأسئلة الشائعة

حول اللافلزات

ما الفرق بين اللافلز والهالوجين أو الغاز النبيل؟

الهالوجينات والغازات النبيلة هي لافلزات — وهما ببساطة العائلتان المميزتان بما يكفي لتسميتهما على نحو منفصل. أما ما يتبقى فيُسمى «لافلزات أخرى» أو «لافلزات تفاعلية»: الهيدروجين والكربون والنيتروجين والأكسجين والفسفور والكبريت والسيلينيوم.

لماذا لا توصل اللافلزات الكهرباء؟

يتطلب التوصيل إلكترونات حرة الحركة عبر المادة. في الفلز، تكون الإلكترونات الخارجية غير متموضعة عبر الشبكة بأكملها. أما في اللافلز فتكون مقيدة بروابط تساهمية محددة أو بأزواج منفردة. الجرافيت هو الاستثناء الشهير: إذ تتيح بنيته الطبقية بقاء إلكترون واحد لكل ذرة كربون غير متموضع عبر كل طبقة، ولذلك يوصّل الكهرباء على امتداد الطبقات.

ما اللافلزات الضرورية للحياة؟

تشكل ستة عناصر نحو 99% من جسمك: الأكسجين والكربون والهيدروجين والنيتروجين والكالسيوم والفسفور — أربعة منها لافلزات. ويحتاج الجسم إلى الكبريت والسيلينيوم بكميات أقل، فالكبريت موجود في حمضين أمينيين، والسيلينيوم في الإنزيمات التي تزيل الضرر التأكسدي.

تابع

العائلات التسع الأخرى

6 الفلزات القلوية Li Na K Rb Cs Fr 6 الفلزات القلوية الترابية Be Mg Ca Sr Ba Ra 38 الفلزات الانتقالية Sc Ti V Cr Mn Fe Co 12 الفلزات بعد الانتقالية Al Ga In Sn Tl Pb Bi 7 أشباه الفلزات B Si Ge As Sb Te At 5 الهالوجينات F Cl Br I Ts 7 الغازات النبيلة He Ne Ar Kr Xe Rn Og 15 اللانثانيدات La Ce Pr Nd Pm Sm Eu 15 الأكتينيدات Ac Th Pa U Np Pu Am