الفلزات الطرية منخفضة الانصهار المحشورة بين المستوى الفرعي d وأشباه الفلزات

الفلزات بعد الانتقالية

الألومنيوم والغاليوم والإنديوم والقصدير والرصاص والبزموت وجيرانها. إنها فلزات، لكنها رديئة — أكثر ليونة وأضعف وأقل انصهاراً من الفلزات الانتقالية، مع ميل ثابت إلى التصرف تساهمياً. وقد منحتنا مجتمعةً العلب، واللحام، والشاشات اللمسية، وأنابيب السباكة.

العناصر
12
المجموعة
13–16 (المستوى الفرعي p)
التكوين
ns² np¹⁻⁴
مشعة
5

مُظلَّل في الجدول الدوري

كل عضو

الـ12 من الفلزات بعد الانتقالية

13 Al ألومنيوم 26.982 u كان أغلى من الذهب ذات يوم، وأصبح الآن أكثر الفلزات استخداماً بعد الحديد — لأن أحداً اكتشف طريقة لتحليله كهربائياً بتكلفة منخفضة. صلب 31 Ga غاليوم 69.723 u فلز ينصهر في يدك عند 29.8 درجة C، وهو أساس مصابيح LED الزرقاء وأجهزة راديو 5G. صلب 49 In إنديوم 114.818 u لين بما يكفي ليترك أثرًا على الورق، وهو الموصل الشفاف في كل شاشة تعمل باللمس. صلب 50 Sn قصدير 118.71 u النصف الآخر من البرونز: حوّل القصدير العصر الحجري إلى العصر البرونزي. صلب 81 Tl ثاليوم 204.38 u عديم اللون والطعم وقاتل؛ كان الثاليوم عنصر السمّام حتى لحقت وسائل الكشف بالسموم. صلب 82 Pb رصاص 207.2 u كثيف ولين ومتعدد الاستخدامات بلا نهاية، ومسؤول بهدوء عن قرون من التسمم المزمن. صلب 83 Bi بزموت 208.98 u أثقل عنصر يكاد يكون مستقرًا، وهو العنصر الذي ينمّي بلورات قوس قزح مذهلة. صلب 84 Po بولونيوم 209 u مشع بشدة: يُصدر غرام من بولونيوم-210 جسيمات ألفا كافية للتوهج باللون الأزرق وللتسخين الذاتي حتى 500 درجة C. مشعة صلب 113 Nh نيهونيوم 284 u أول عنصر اكتشفه فريق بحث آسيوي وسمّاه. مشعة اصطناعي صلب 114 Fl فليروفيوم 289 u يُتوقع أن يوجد في «جزيرة استقرار» تعيش فيها النوى فائقة الثقل فترة أطول بكثير. مشعة اصطناعي سائل 115 Mc موسكوفيوم 288 u قدمت سلسلة اضمحلاله دليلًا حاسمًا مؤكدًا لاكتشاف النيهونيوم. مشعة اصطناعي صلب 116 Lv ليفرموريوم 293 u صُنع بدمج الكالسيوم-48 مع الكوريوم-248، ويضمحل خلال أجزاء من الألف من الثانية. مشعة اصطناعي صلب

ما الذي يميزها

ثلاثة أشياء تميز الفلزات بعد الانتقالية

01

معادن تعاني عقدة نقص

توصّل الكهرباء وتلمع مثل الفلزات، لكن روابطها أكثر اتجاهية بوضوح من روابط المستوى الفرعي d. وتنهار نقاط الانصهار: ينصهر الغاليوم عند 30 °C، والقصدير عند 232 °C، والرصاص عند 327 °C.

02

تأثير الزوج الخامل

غالباً ما تفضّل فلزات المستوى الفرعي p الثقيلة حالة أكسدة أقل باثنتين من الحالة التي توحي بها مجموعتها، لأن زوج s الخارجي يصبح متردداً في تكوين الروابط. يفضّل الثاليوم +1 على +3، ويفضّل الرصاص +2 على +4 — ولهذا السبب تُعد مركبات Pb(IV) مؤكسدات قوية.

03

الأكاسيد المذبذبة

تتفاعل أكاسيد الألومنيوم والزنك والقصدير والرصاص مع الأحماض والقواعد معاً. وهذا السلوك الوسيط هو بالضبط ما تتوقعه من عناصر تقع على الحد الفاصل بين الفلز واللافلز.

الاتجاهات الدورية

كيف تتغير عبر العائلة

تزداد الصفة المعدنية نزولاً في كل مجموعة وتتناقص عبر كل دورة. ألومنيوم هو الأكثر تفاعلاً والأكثر فائدة؛ وبزموت هو أثقل عنصر ذي نواة مستقرة تقريباً.

في العالم

فيما تُستخدم

ألومنيوم

ثاني أكثر الفلزات استخداماً بعد الحديد: في الطائرات والعلب وإطارات النوافذ وخطوط نقل الطاقة. خفيف، مقاوم للتآكل، قابل لإعادة التدوير بلا نهاية، ورخيص فقط بفضل عملية التحليل الكهربائي لهول-هيرولت.

قصدير

اللحام والبرونز والطلاء الذي يمنع علب «القصدير» من الصدأ. وكان طلاء الفولاذ بالقصدير إنجازاً مفصلياً جعل حفظ الطعام عملياً.

رصاص

البطاريات، والتدريع من الإشعاع، وتاريخيًا كل شيء من أنابيب السباكة إلى البنزين. وقد أُوقفت استخداماته تدريجيًا مع إدراك سميته.

غاليوم وإنديوم

يشغّل زرنيخيد الغاليوم ونتريد الغاليوم مصابيح LED وثنائيات الليزر وأجهزة الراديو عالية التردد. وأكسيد الإنديوم والقصدير هو الموصل الشفاف الموجود في كل شاشة تعمل باللمس.

بزموت

بديل غير سام للرصاص في طلقات الصيد واللحام ومستحضرات التجميل، ومكوّن فعال في علاجات المعدة.

التعامل

السلامة

الرصاص سم عصبي تراكمي، ولا يوجد مستوى تعرض آمن له، ولا سيما لدى الأطفال. والثاليوم مميت بجرعات صغيرة، وكان طويلًا عنصر السم المفضل لدى السمّامين. والبولونيوم مشع بشدة. أما الألومنيوم والقصدير والبزموت، فعلى النقيض، فمن بين أقل الفلزات تسببًا في المشكلات عند الاستخدام العادي.

من المفيد معرفته

  • ينصهر الغاليوم عند 29.8 °C — أمسك قطعة منه، فتصبح بركة في راحة يدك.
  • تحت 13 °C، يتحول القصدير الأبيض العادي ببطء إلى مسحوق رمادي متفتت. وقد دمّر «طاعون القصدير» أنابيب الأرغن والأزرار العسكرية.
  • تشكل بلورات البزموت تجاويف متدرجة قزحية الألوان لأن حواف البلورة تنمو أسرع من أوجهها.

الأسئلة الشائعة

حول الفلزات بعد الانتقالية

لماذا تُسمى «الفلزات الفقيرة»؟

إنها تسمية قديمة غير رسمية تعكس ضعف أدائها كفلزات مقارنةً بالفلزات الانتقالية: فهي أكثر ليونة وأضعف وأقل انصهارًا، وروابطها أكثر تساهمية. و«الفلزات بعد الانتقالية» هي التسمية الحديثة الأقل حكمًا على المجموعة نفسها.

لماذا لا يتآكل الألومنيوم بينما يتآكل الحديد؟

إنه يتآكل — فورًا. والفرق هو أن أكسيد الألومنيوم يشكل غشاءً كثيفًا ملتصقًا بسمك بضعة نانومترات، فيحكم إغلاق السطح ويوقف الهجوم اللاحق. أما أكسيد الحديد فقشري ومسامّي، ولذلك يتساقط ويكشف الفلز الطازج تحته. وتعمل عملية الطلاء الأنودي على زيادة سماكة طبقة الألومنيوم الواقية عمدًا.

هل البزموت مشع فعلًا؟

نعم، من الناحية التقنية. ثبت في عام 2003 أن البزموت-209 يخضع لاضمحلال ألفا بعمر نصف يبلغ حوالي 2×10¹⁹ سنة — أي مليار مرة عمر الكون. ولجميع الأغراض العملية، فهو مستقر، ويُستخدم بانتظام بديلًا آمنًا للرصاص.

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 7 أشباه الفلزات B Si Ge As Sb Te At 7 اللافلزات H C N O P S Se 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