أقسام المقالة
حل سؤال: أي الصفات الآتية تتصف بها اللافلزات الصلبة
- إجابة الطالب على السؤال هي : هشة.
شرح الإجابة :
إن إجابتك أيها الطالب العزيز، بأن اللافلزات الصلبة تتصف بكونها هشة، هي إجابة دقيقة وصحيحة تمامًا. لفهم هذه الخاصية بعمق، دعنا نغوص سويًا في عالم العناصر الكيميائية لنكشف أسرار بنيتها وخواصها الفريدة. إن هشاشة المادة تعني ببساطة قابليتها للكسر والتفتت عند تعرضها لقوة أو ضغط معين، بدلاً من أن تتشوه أو تنثني.
تبدأ القصة من التكوين الذري لهذه المواد؛ فاللافلزات تختلف جوهريًا عن الفلزات في بنيتها الداخلية. غالبًا ما تشكل اللافلزات روابط تساهمية قوية ومحددة الاتجاه بين ذراتها، سواء كانت على هيئة جزيئات منفصلة أو شبكات مترابطة. هذه الروابط التساهمية تثبت الذرات في مواضعها بشكل صلب ومحكم داخل التركيب البلوري.
وعلى النقيض تمامًا من الفلزات التي تتميز بوجود “بحر من الإلكترونات” المتحركة، فإن إلكترونات اللافلزات تكون مقيدة بشدة في روابطها التساهمية. وهذا القيد يمنع الذرات من الانزلاق فوق بعضها البعض أو تغيير مواضعها بسهولة عند تطبيق قوة خارجية. نتيجة لذلك، لا تظهر اللافلزات الصلبة خاصية اللدونة أو قابلية الطرق والسحب المعروفة في الفلزات.
لنتأمل سويًا ما يحدث عند محاولة ثني أو طرق قطعة من الكبريت الصلب، على سبيل المثال؛ لن تجدها تتشكل أو تتمدد، بل ستتكسر وتتفتت إلى أجزاء أصغر. هذا هو جوهر الهشاشة، حيث إن الروابط الذرية لا تستطيع أن تتحمل الضغط المفروض عليها فتتحطم دون أن تمر بمرحلة التشوه البلاستيكي. وبدلاً من أن تمتص الطاقة من خلال تغيير شكلها، فإنها تتحرر فجأة على شكل كسر.
العديد من اللافلزات الصلبة تتواجد في شكل جزيئات منفصلة ترتبط فيما بينها بقوى بين جزيئية ضعيفة نسبيًا، مثل اليود الصلب. حتى لو كانت الروابط داخل الجزيء قوية، فإن القوى التي تربط الجزيئات ببعضها البعض تكون ضعيفة، مما يساهم في سهولة تفتيتها وهشاشتها. ومن هنا، يمكن ملاحظة أن هذه المواد تمتلك نقاط انصهار وغليان منخفضة مقارنة ببعض أنواع اللافلزات الأخرى.
بيد أن بعض اللافلزات تشكل ما يعرف بالشبكات التساهمية العملاقة، مثل الماس، وهو أحد أصلب المواد المعروفة على وجه الأرض. ومع ذلك، حتى الماس، رغم صلابته الفائقة وقوة روابطه التساهمية، فهو لا يزال هشًا. فعند تطبيق قوة شديدة في الاتجاه الصحيح، ينكسر الماس بسهولة نسبيًا بسبب طبيعة الروابط التساهمية الموجهة التي تمنع أي حركة للذرات بعيدًا عن مواضعها الأصلية.
إذاً، تتضح الصورة أكثر: إن هشاشة اللافلزات الصلبة هي نتيجة مباشرة لبنيتها الذرية وتكوينها الكيميائي، حيث تكون الذرات مرتبطة بشكل قوي وثابت لا يسمح لها بالحركة أو إعادة الترتيب. وعندما يتم تجاوز قدرة هذه الروابط على تحمل الإجهاد، فإنها تنكسر بحدة، مما يؤدي إلى خاصية الهشاشة التي تميز هذه الفئة من المواد. وهذه الخاصية الميكانيكية تعد من أهم الفروقات بينها وبين الفلزات التي تعرف بمرونتها وقابليتها للتشكيل.
علاوة على ذلك، ترتبط هذه الخصائص الميكانيكية ارتباطًا وثيقًا بخصائص أخرى لللافلزات، مثل كونها غالبًا مواد عازلة للكهرباء والحرارة. فغياب الإلكترونات الحرة المسؤولة عن التوصيل يساهم أيضًا في عدم وجود القدرة على امتصاص الطاقة من خلال تغيير الشكل، وبالتالي تفضل المادة الكسر المباشر بدلاً من الانثناء أو الانضغاط. وبهذا يتجلى لنا أن هشاشة اللافلزات الصلبة ليست مجرد صفة عابرة، بل هي انعكاس عميق لالخواص البنيوية الأساسية لهذه المجموعة الكيميائية الفريدة.
أسئلة شائعة:
ما هي الهشاشة وماذا تعني للمادة؟
الهشاشة هي خاصية فيزيائية للمادة تجعلها قابلة للكسر والتفتت بسهولة عند تعرضها لقوة أو إجهاد، دون أن تظهر أي تشوه ملحوظ مسبقًا. ببساطة، المواد الهشة تنكسر بدلاً من أن تنثني أو تتشكل.
هل جميع اللافلزات هشة؟
بالحديث عن اللافلزات الصلبة، فإن غالبيتها العظمى تتصف بالهشاشة. أما اللافلزات التي تكون في حالة غازية أو سائلة في درجة حرارة الغرفة، مثل الأكسجين أو البروم، فلا يمكن وصفها بالهشاشة بالمعنى المادي، لكن لو تم تجميدها وتصليدها، فإنها ستظهر هذه الخاصية عند محاولة كسرها.
لماذا لا تتصف الفلزات بالهشاشة عادة؟
الفلزات ليست هشة بسبب طبيعة روابطها المعدنية، حيث توجد بحر الإلكترونات الحرة التي تسمح لذرات الفلز بالانزلاق فوق بعضها البعض عند تطبيق قوة. هذا يسمح للفلزات بأن تكون مطيلة وقابلة للطرق، أي يمكن تشكيلها وثنيها دون أن تنكسر بسهولة.
ما هي العلاقة بين الروابط الكيميائية وخصائص المادة الميكانيكية؟
العلاقة وثيقة للغاية؛ فالروابط الكيميائية تحدد بشكل أساسي كيف تتفاعل الذرات مع بعضها البعض وكيف تتصرف المادة ككل. الروابط التساهمية المحددة الاتجاه في اللافلزات تمنع الحركة الذرية وتؤدي إلى الهشاشة، بينما الروابط المعدنية ذات الإلكترونات الحرة تمنح الفلزات الليونة والمتانة.
هل الصلابة تعني دائمًا عدم الهشاشة؟
لا، الصلابة لا تعني دائمًا عدم الهشاشة؛ فالصلابة هي مقاومة المادة للخدش أو التآكل، في حين أن الهشاشة هي مقاومتها للكسر. على سبيل المثال، الماس صلب جدًا لدرجة لا تُصدق، ومع ذلك فهو هش ويمكن أن ينكسر إذا تعرض لضربة قوية في اتجاه معين بسبب طبيعة الروابط التساهمية القوية والمحددة.