أقسام المقالة
حل سؤال: ما الخاصية التي تجعل اللافلزات هشة؟
- إجابة السؤال هي : الروابط التساهمية القوية بين الذرات تمنع الانزلاق تحت الضغط.
شرح الإجابة :
تتصف المواد اللافلزية بخصائص مميزة للغاية تميزها عن الفلزات، وتعد الهشاشة إحدى أبرز هذه الخصائص. يعود هذا السلوك الفريد إلى طريقة ارتباط الذرات ببعضها البعض ضمن التركيب الداخلي لهذه المواد. فبفهمنا لطبيعة هذه الروابط، تتضح الصورة أمامنا حول السبب وراء قابلية اللافلزات للكسر بسهولة بدلاً من التشوه أو الانثناء.
الروابط التساهمية هي جوهر هذه الخاصية، حيث تتشارك فيها الإلكترونات بين ذرتين أو أكثر لتكوين رابطة كيميائية قوية. هذه الروابط تتميز بقوتها الكبيرة وتحديد اتجاهها بدقة في الفراغ، مما يساهم في بناء جزيئات أو شبكات بلورية تساهمية ذات تنظيم محكم وصلب. هذه القوة والاتجاهية تمنحان المادة هيكلاً ثابتاً ومقاوماً.
إن هذا التنظيم الدقيق والقوي للذرات يحد بشكل كبير من قدرتها على الحركة أو التغيير في مواضعها النسبية. عندما يُطبق ضغط خارجي على مادة لافلزية، فإن الذرات المثبتة بقوة داخل شبكة الروابط التساهمية لا تستطيع أن تنزلق فوق بعضها البعض بسهولة. فالروابط القوية والمتماسكة تقاوم أي محاولة لتغيير شكلها.
بدلاً من أن تستجيب المادة للضغط بالتشوه أو الانثناء كما يحدث في الفلزات، فإن هذا التصلب الشديد يجعلها عاجزة عن امتصاص الطاقة الحركية للقوى المطبقة. وبالتالي، عندما تتجاوز القوة الخارجية قدرة هذه الروابط على الصمود، فإنها تنكسر بشكل مفاجئ. هذا الكسر المفاجئ هو ما نلاحظه كـ هشاشة.
على النقيض تماماً، نجد أن الفلزات تتمتع بـ قابلية الطرق والسحب بفضل الروابط الفلزية التي تتميز بوجود إلكترونات حرة غير متمركزة. هذه الإلكترونات المتنقلة تسمح لـ الطبقات الذرية بالانزلاق فوق بعضها البعض عند تطبيق قوة، مما يمنح الفلزات المرونة وقدرتها على التشكيل دون كسر. في المقابل، تفتقر اللافلزات لهذا النوع من الروابط التي تسمح بالانزلاق.
تُعدّ بعض العناصر اللافلزية مثل الكربون في صورته الألماسية، والكبريت، والفسفور أمثلة واضحة على هذه الخاصية. في الماس، على سبيل المثال، ترتبط كل ذرة كربون بأربع ذرات كربون أخرى بروابط تساهمية قوية جداً مكونة شبكة بلورية ثلاثية الأبعاد شديدة الصلابة. هذه الشبكة لا تسمح بأي انزلاق، ولذلك فإن الماس، على الرغم من صلابته الفائقة، يُعد هشاً ويمكن كسره بقوة كافية في الاتجاه الصحيح.
بالإضافة إلى ذلك، تلعب الأغلفة الإلكترونية الخارجية للذرات دوراً مهماً في تحديد طبيعة الروابط. في اللافلزات، تسعى الذرات إلى إكمال غلافها الخارجي عبر مشاركة الإلكترونات، مما يخلق نقاط ارتباط ثابتة ومحددة الاتجاه. هذه الروابط لا تشكل بحراً من الإلكترونات كما في الفلزات، بل هي روابط فردية بين ذرات محددة.
إن غياب حرية حركة الإلكترونات في الروابط التساهمية هو السبب الرئيسي وراء عدم قدرة اللافلزات على نقل الشحنة الكهربائية بسهولة (عازلة) وعدم قابليتها للانثناء أو التشكيل. وعندما تتعرض هذه المواد لجهد ميكانيكي، فإن الحل الوحيد لتخفيف هذا الجهد هو كسر الروابط الذرية تماماً، مما يؤدي إلى ظهور ظاهرة الهشاشة المعروفة. وهكذا، فإن فهم طبيعة الروابط التساهمية القوية والمتمركزة هو المفتاح لفهم هذه الخاصية الأساسية في عالم اللافلزات.
أسئلة شائعة:
ما الفرق بين الهشاشة والمرونة؟
تصف الهشاشة قابلية المادة للكسر المفاجئ عند تعرضها للضغط أو الصدم، دون تشوه كبير مسبق. أما المرونة، فتشير إلى قدرة المادة على التشوه (تغيير الشكل) عند تطبيق قوة عليها، ثم العودة إلى شكلها الأصلي بعد إزالة تلك القوة. المواد المرنة يمكنها امتصاص الطاقة، بينما المواد الهشة تكسر مباشرة.
هل كل اللافلزات هشة؟
الغالبية العظمى من اللافلزات الصلبة تظهر خاصية الهشاشة بسبب طبيعة روابطها التساهمية. ومع ذلك، هناك بعض الاستثناءات أو الحالات التي قد لا تبدو فيها الهشاشة واضحة بنفس الدرجة، مثل بعض الغازات النبيلة في حالتها الصلبة أو المواد اللافلزية السائلة، لكن اللافلزات الصلبة البلورية تكون هشة في العادة.
كيف تختلف الروابط التساهمية عن الروابط الأيونية أو الفلزية؟
في الروابط التساهمية، تتشارك الذرات في الإلكترونات لتكوين رابطة قوية ومحددة الاتجاه. بينما في الروابط الأيونية، تنتقل الإلكترونات من ذرة إلى أخرى، مكونة أيونات ذات شحنة كهربائية متعاكسة تتجاذب بقوة. أما في الروابط الفلزية، تشارك الذرات في “بحر” من الإلكترونات الحرة التي تتحرك بحرية بين أنوية الذرات الموجبة، مما يمنح الفلزات خصائص فريدة كالمرونة والتوصيل الكهربائي.