أقسام المقالة
حل سؤال: كيف تتصرف اللافلزات عند تسخينها؟
- إجابة السؤال هي : قد تتحول للغاز، تكون هشة، لا توصل الحرارة.
شرح الإجابة :
تُمثّل اللافلزات مجموعة فريدة من العناصر الكيميائية، وتتباين خصائصها بشكل ملحوظ عن تلك التي تميز الفلزات. عندما تتعرض هذه المواد غير الفلزية لـ الطاقة الحرارية، فإنها تُظهر استجابات متنوعة، تعتمد على تركيبها الكيميائي المحدد وطبيعة الروابط بين ذراتها.
أولًا، فيما يتعلق بالحالة الفيزيائية، يمكن لبعض اللافلزات أن تتحول مباشرة إلى الحالة الغازية عند تسخينها دون المرور بالحالة السائلة، وهي عملية تُعرف باسم التسامي. يحدث هذا مثلًا مع اليود الصلب، الذي بمجرد اكتسابه لكمية كافية من الحرارة، يُنتج أبخرة بنفسجية جميلة.
على صعيد آخر، قد تذوب بعض اللافلزات الأخرى أولًا لتصبح سائلة، ثم تتحول إلى غاز عند درجات حرارة أعلى. على سبيل المثال، يذوب الكبريت الصلب عند حوالي 115 درجة مئوية ليتحول إلى سائل لزج، ثم يغلي ويتحول إلى غاز عند حوالي 445 درجة مئوية. هذا السلوك يشير إلى أن نقطة الانصهار ونقطة الغليان لللافلزات تتفاوت بشكل كبير.
وبالانتقال إلى خاصية مهمة أخرى، تُعرف اللافلزات بـ هشاشتها، وهذه السمة تزداد وضوحًا عند تسخينها. فالمواد الصلبة غير الفلزية، مثل الكربون في صورته الجرافيتية أو الفوسفور الأحمر، لا تظهر لدونة أو قابلية للطرق والسحب كما تفعل الفلزات.
بالعكس، عندما تُطبق عليها الحرارة، تميل هذه العناصر إلى التفكك أو التفتت بسهولة أكبر. يعزى هذا السلوك إلى طبيعة الروابط التساهمية القوية داخل جزيئاتها أو شبكاتها البلورية، ولكن الروابط بين هذه الجزيئات أو الطبقات غالبًا ما تكون أضعف، مما يؤدي إلى عدم قدرتها على تحمل الإجهاد الحراري دون انكسار.
وبالحديث عن التوصيل، فإن إحدى أبرز خصائص اللافلزات هي ضعف قدرتها على التوصيل الحراري والتوصيل الكهربائي. فمعظم هذه المواد تعد عوازل حرارية ممتازة؛ وهذا يعني أنها لا تسمح بانتقال الحرارة عبرها بسهولة.
السبب وراء هذه الخاصية يعود إلى افتقارها لـ الإلكترونات الحرة (أو إلكترونات التكافؤ غير المقيدة) التي تُعد العامل الرئيسي في نقل الطاقة الحرارية والشحنة الكهربائية في الفلزات. ففي اللافلزات، تكون الإلكترونات مرتبطة بقوة بالذرات، مما يحد من حركتها.
وبالتالي، عندما تتعرض اللافلزات للحرارة، لا توجد قنوات فعالة لنقل هذه الطاقة عبر بنيتها، على عكس ما يحدث في الفلزات التي تتسم بـ بحر الإلكترونات المتحركة. هذا التباين الجوهري في البنية الذرية يفسر لماذا تُستخدم المواد غير الفلزية مثل الزجاج والبلاستيك والخشب في تطبيقات العزل.
لا يقتصر الأمر على مجرد تغير الحالة أو الهشاشة، بل يمكن لبعض اللافلزات أن تتفاعل كيميائيًا عند التسخين، خاصة في وجود الأكسجين. على سبيل المثال، يشتعل الكربون (الفحم) عند درجات حرارة مرتفعة لينتج ثاني أكسيد الكربون، ويحترق الكبريت ليُطلق ثاني أكسيد الكبريت. هذه التفاعلات تُعرف بـ تفاعلات الاحتراق أو الأكسدة.
إذًا، فإن سلوك اللافلزات عند تعرضها للحرارة يتسم بالتنوع والتعقيد، حيث تتراوح استجاباتها بين التسامي، والانصهار، والتحول إلى الحالة الغازية، إلى جانب زيادة هشاشتها، وضعف توصيلها للحرارة والكهرباء، وصولًا إلى إمكانية التفاعلات الكيميائية. هذه الخصائص تُبرز الفروق الجوهرية بينها وبين العناصر الفلزية وتُسهم في تحديد استخداماتها في مختلف المجالات العلمية والصناعية.
أسئلة شائعة:
هل كل اللافلزات تتحول إلى غاز عند تسخينها؟
لا تتحول كل اللافلزات إلى غاز مباشرة؛ فبعضها يذوب أولًا ليصبح سائلًا قبل أن يغلي ويتحول إلى غاز، بينما يتسامى البعض الآخر، وهناك ما يتفكك أو يتفاعل دون أن يصل إلى حالة الغاز بشكل مباشر. هذا يعتمد بشكل كبير على نقطة الانصهار ونقطة الغليان الخاصة بكل عنصر.
ما الفرق الأساسي بين تصرف الفلزات واللافلزات عند التسخين؟
الفرق الأساسي يكمن في أن الفلزات غالبًا ما تذوب وتصبح لينة وقابلة للتشكيل عند التسخين، وتُعد موصلات حرارية وكهربائية ممتازة. على النقيض، تميل اللافلزات إلى أن تصبح أكثر هشاشة أو تتسامى أو تتفكك، وهي غالبًا ما تكون عوازل حرارية وكهربائية ضعيفة.
لماذا اللافلزات عوازل جيدة للحرارة؟
تُعد اللافلزات عوازل حرارية جيدة لأنها تفتقر إلى الإلكترونات الحرة أو إلكترونات التوصيل التي تنتقل بسهولة عبر البنية الذرية للمادة. هذه الإلكترونات هي المسؤولة عن نقل الطاقة الحرارية بكفاءة في المواد الموصلة مثل الفلزات.
هل يمكن لللافلزات أن تتوهج أو تشتعل عند التسخين؟
نعم، العديد من اللافلزات مثل الكربون والكبريت يمكن أن تتوهج أو تشتعل عند تسخينها في وجود الأكسجين، وهذا يحدث نتيجة لـ تفاعلات الاحتراق. هذه التفاعلات تُطلق طاقة ضوئية وحرارية ملحوظة.