القلويات والأحماض

2011 الفلزات و أشباه الفلزات

گريستا وست

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

الكيمياء

يُطلق على الفلزّات القلوية هذا الاسم لأنها تكوّن مركّبات قلوية. كما يُشار إلى القلويات أيضاً بالقواعد، فهي مركّبات أيونية – مكوّنة من أيونات ذات شحنات متعاكسة تنجذب نحو بعضها البعض (انظر صفحة 21)، تحتوي القلويات على أعداد كبيرة من أيونات الهيدروكسيد السالبة (-OH). أما أيون المادة القلوية

ذي الشحنة الموجبة، فيُعدّ عموماً من الفلزّات. على سبيل المثال، يتكوّن هيدروكسيد الصوديوم (+H) من أيون صوديوم (H2O) مرتبط بأيون هيدروكسيد.

إن الأحماض عكس القلويات، فهي تحوي عدداً كبيراً من أيونات الهيدروجين (+H). عند تفاعل المادة القلوية مع الحمض، تتحد أيونات الهيدروكسيد والهيدروجين لإنتاج الماء (H2O). كما تكوّن العناصر الأخرى الموجودة في الحمض والمركّبات القلوية

ناتجاً يطلق عليه الكيميائيون اسم «الملح». فعلى سبيل المثال، يتفاعل هيدروكسيد الصوديوم وحمض الهيدروكلوريك (HCl)، فيشكلان الماء وكلوريد الصوديوم (NaCl). وكلوريد الصوديوم هو ملح الطعام الذي نستخدمه لتنكيه الطعام. ويُكتب هذا التفاعل على النحو التالي:

يستخدم الكيميائيون مقياس الأس الهيدروجيني (pH) لمعرفة عدد الأيونات الموجودة في الأحماض والقلويات. ويعدّ الأس الهيدروجيني (أقل من 7) حمضياً، بينما يُعدّ الأس الهيدروجيني أعلى من 7 قلوياً. والأس الهيدروجيني للماء هو (7)، لذلك فهو محايد، أي أنه ليس حمضياً ولا قاعدياً.

الخواص

بما أن كافة الفلزّات القلوية لها بنية ذرّية متماثلة، فإن شكلها يبدو واحداً، وكذلك الأمر بالنسبة لسلوكها. تتميز الفلزّات القلوية بالخواص الفيزيائية والكيميائية التالية:

• ليّنة: جميع الفلزّات القلوية ليّنة لدرجة تجعل قطعها بواسطة سكين من الفولاذ أمراً ممكناً. فكلما زاد حجم وكتلة ذرّة الفلزّ القلوي، أصبح أكثر ليونة؛ لذلك كلما اتجهنا إلى أسفل العمود في الجدول الدوري، زادت ليونة الفلزّ. فعلى سبيل المثال، يكون السيزيوم سائلاً نوعاً ما عند درجة حرارة الغرفة، ويعود سبب هذه الليونة إلى الروابط الفلزّية الضعيفة (انظر الصفحة 7-8). إن كل

ذرّة من ذرّات الفلزّات القلوية لها إلكترون واحد فقط كي يتسنى لها تشكيل بحر الإلكترونات، حيث تنتشر هذه الإلكترونات بصورة متفرقة بين ذرّات الفلزّات، ونتيجة لذلك تصبح الروابط التي تجعل الذرّات متماسكة مع بعضها ضعيفة.

• لامعة وفضية اللون: تتمتع جميع الفلزّات القلوية باللمعان، ومعظمها رمادية وفضية اللون، مع أن السيزيوم يتميز بمسحة من اللون الذهبي.

• موصلات جيدة: جميع الفلزّات القلوية توصّل (تنقل) الحرارة والكهرباء بشكل جيد.

• ألوان مميزة: تنتج الفلزّات القلوية عند احتراقها لهباً بألوان مميزة. فالليثيوم ينتج اللون الأحمر الغامق عند حرقه، والصوديوم ينتج اللون الأصفر، والبوتاسيوم ينتج لوناً أرجوانياً فاتحاً، والروبيدويم ينتج اللون الأحمر أيضاً، بينما ينتج السيزيوم شعلة زرقاء اللون.

• شديدة التفاعل: يتم تخزين الفلزّات القلوية في الزيت كي لا تتفاعل مع الأكسجين الموجود في الهواء. فبعض التفاعلات سريعة وقوية جداً بحيث أنها تحدث انفجاراً من الحرارة والغاز، وإن الفلزّات القلوية ذات الذرّات الكبيرة

تكون أشد تفاعلاً من الفلزّات المكوّنة من ذرّات صغيرة وخفيفة الوزن؛ لأن الذرّة الكبيرة تفقد إلكترونها الخارجي الوحيد بسهولة خلال التفاعلات.