خصوصیات متمایز و یگانه فلزات و نافلزات و واقعیات لانتان

استثناء یک قانون

فلزات به عنوان جامدات در نظر گرفته می‌شوند، اما جیوه فلزی بوده که به حالت مایع وجود دارد.
 
عناصر می‌توانند به گروه فلزات، نافلزات و شبه فلزات طبقه بندی شوند. این طبقه بندی صرفا وابسته به ماهیت آن‌ها و خواصی است که از خود نشان می‌دهند. تفاوت در خواص آن‌ها به وضوح از جایگاه آن‌ها در جدول تناوبی مشهود است. در حالی‌که فلزات در سمت چپ جدول تناوبی قرار دارند، نافلزات در سمت راست این جدول واقع می‌باشند.
 
خواص هر عنصر توسط تعداد الکترون‌های موجود در لایه‌ی ظرفیت آن‌ها تعیین می‌گردد. لانتان در ساخت آهن ریخته‌ای، به منظور بهبود قابلیت انعطاف پذیری و چکش خواری آن مورد استفاده قرار می‌گیرد. در مورد فلزات، لایه‌ی بیرونی حاوی 1 تا 3 الکترون است، در حالی‌که لایه‌ی بیرونی نافلزات حاوی 4 تا 8 الکترون می‌باشد. ساختار آن‌ها بیان کننده‌ی خواص فیزیکی و شیمیایی این عناصر می‌باشد. در این‌جا ویژگی‌های فلزات و نافلزات را ذکر می‌کنیم.
 

خواص فلزات

خواص فیزیکی

در دمای اتاق جامد هستند.
دارای رنگی درخشان و روشن بوده و می‌توانند جلا داده شوند.
فلزات می‌توانند به ورقه‌های نازک برش داده ‌شوند. این ویژگی قابلیت چکش خواری نامیده می‌شود.
می‌توانند به سیم‌های نازک تبدیل شوند. این ویژگی قابلیت مفتول شدن نامیده می‌شود.
رسانای خوبی از برق هستند. بنابراین هادی یا رسانا نامیده می‌شوند.
وزن سنگینی دارند.
دارای استحکام کششی بالایی هستند.
 

ساختار مولکولی فلزات

به دلیل این‌که اتم‌های موجود در ساختار آنها به حالت نزدیک به هم قرار دارند، دارای چگالی بالایی هستند.
قادر به تولید صدای زنگوله مانند هنگام ضربه زدن به آن‌ها می‌باشند.
دارای نقاط ذوب و جوش بالایی هستند.
 

خواص شیمیایی

تحت هر واکنش شیمیایی، الکترون‌های خود را از دست می‌دهند و به کاتیون‌های با بار مثبت تبدیل می‌شوند.
الکتروپوزیتیو بوده و به عنوان عوامل کاهنده‌ی خوب در نظر گرفته می‌شوند.
ترکیبات یونی تشکیل می‌دهند.
در واکنش با اسیدهای رقیق، هیدروژن آزاد می‌کنند.
در حالت جامد، ترکیبات کلرید و هیدرید توسط فلرات تشکیل می‌گردد.
تمایل به واکنش با نافلزات دارند.
اکسیدهایی را تشکیل می‌دهند که ماهیت بازی دارند. واکنش منیزیم با اکسیژن را در نظر بگیرید.
Mg + O2 ➜ MgO
       منیزیم اکسید➜ اکسیژن + منیزیم

مثال هایی از فلزات

منیزیم، پتاسیم، آلومینیوم، آهن، نقره، سدیم
 

ویژگی‌های نافلزات

ویژگی‌های فیزیکی

در دمای اتاق به حالات جامد، مایع و گازی وجود دارند.
دارای رنگ درخشانی نبوده و به حالت مات و کدر وجود دارند. نمی‌توانند جلا داده شوند.
در صورتی‌که سعی شود به صورت ورقه‌های ناک در آیند، شکسته می‌شوند، چون قابلیت چکش خواری ندارند و شکننده‌اند.
نمی‌توانند به سیم‌های نازک تبدیل شوند، چون به راحتی شکسته می‌شوند.
رسانای خوب برق و گرما نیستند. بنابراین اصطلاحاً عایق نامیده می‌شوند.
وزن سبکی دارند.
دارای استحکام کششی می‌باشند.
به دلیل اینکه اتم‌های موجود در ساختار مولکولی آن‌ها از هم فاصله دارد، دارای چگالی بسیار پایینی می‌باشند.
هنگام ضربه زدن به آن‌ها هیچ صدایی تولید نمی‌شود.
دارای نقاط ذوب و جوش بسیار پایینی می‌باشند.
 

خواص شیمیایی

هنگامی‌که تحت واکنش شیمیایی قرار می‌گیرند، الکترون به دست می‌آورند و به آنیون‌های با بار منفی تبدیل می‌شوند.
الکترونگاتیو بوده و به عنوان عوامل اکسید کننده‌ی خوب در نظر گرفته می‌شوند.
نافلزات ترکیبات کوالانسی تشکیل می‌دهند.
با اسیدهای رقیق واکنش نمی‌دهند.
در حالت مایع یا گازی، کلریدها و هیدریدها را تشکیل می‌دهند.
تمایل به واکنش با فلزات دارند.
اکسیدهایی را تشکیل می‌دهند که ماهیت اسیدی دارند. واکنش سولفور با اکسیژن را در نظر بگیرید.
S + O2 ➜ SO2
 سولفور دی اکسید➜  اکسیژن + سولفور
 

مثال‌هایی از نافلزات

هیدروژن، اکسیژن، نیتروژن، کربن و کلر
 
علاوه بر فلزات و نافلزات، جدول تناوبی از عناصر خاصی که دارای خواص فلزات و همچنین نافلزات می‌باشد، نیز تشکیل شده است. این عناصر، شبه فلزات نامیده می‌شوند.
 

حقایق لانتان

لانتان یکی از عناصر جدول تناوبی است که در درون زمین یافت شده و به واسطه ویژگی‌های سازگار آن دارای کاربردهای فراوانی است.  نام لانتان از کلمه یونانی lanthaneis به معنی "پنهان" گرفته شده است.
نماد این عنصر شیمیایی La است.
فراوان‌ترین عنصر خاکی کمیاب بوده و در کشورهای هند، برزیل، استرالیا و آفریقا یافت می‌شود.
لانتان از سنگ معدن مونازیت و باستسیت به دست می‌آید.
عدد اتمی لانتان 57 است.
وزن اتمی این عنصر 9055/138 است.
لانتان عنصری توسط شیمیدان معروف سوئدی به نام کارل گوستاف موساندر در قالب اکسید لانتان در سال 1839 کشف شد.
لانتان دارای ساختار الکترونی - Xe] 5d1 6s2] است.
این عنصر در بلوک F، گروه 3، دوره 6 جدول تناوبی جایی‌که همه اعضاء دارای خواص فیزیکی و شیمیایی مشابهی هستند، قرار دارد.
حجم اتمی لانتان 5/22 سانتی متر مکعب بر مول می‌باشد.
چگالی این عنصر برابر با 7/6 گرم بر سانتی متر می‌باشد.
شعاع اتمی آن 187 پیکومتر است.
ساختار لایه الکترونی آن به صورت، 2، 8، 18، 9، 2 است.
انرژی یونیزاسیون به معنی حداقل انرژی‌ای است که یک اتم به منظور آزاد سازی یک الکترون نیاز دارد و دارای 3 سطح می‌باشد. برای این عنصر، انرژی یونیزاسیون اول 1/538 کیلوژول بر مول، انرژی یونیزاسیون دوم 1067 کیلو مول و انرژی یونیزاسیون سوم برابر 1850 کیلوژول بر مول می‌باشد.
لانتان به قدری نرم است که توسط چاقو به راحتی برش داده می‌شود.
رنگ این فلز سفید نقره‌ای می‌باشد.
قابلیت شکل‌پذیری بالا دارد که بدین معنی است که این فلز می‌تواند به راحتی به اشکال مختلف تغییر شکل دهد.
قابلیت چکش خواری بالا دارد که به این معنی است که فلز می‌تواند به راحتی به ورقه‌هایی صاف تبدیل گردد.
ساختار بلوری لانتان شش ضلعی می‌باشد.
لانتان به منظور تشکیل هیدروکسید با آب واکنش می‌دهد.
از نظر شیمیایی، لانتان واکنش‌پذیری بالایی دارد و به سرعت با سیلیکون، هالوژن‌ها، نیتروژن، بور، سیلینیوم، کربن، فسفر و سولفور واکنش می‌دهد.
هنگامی‌که در معرض هوا قرار می‌گیرد، به سرعت اکسیداسیون رخ می‌دهد.
لانتان رسانای خوبی از گرما و الکترسیته است.
موارد ذکر شده در بالا برخی از حقایق مربوط به عنصر لانتان است. اکنون در این‌جا نحوه کاربرد این عنصر را ذکر خواهیم کرد.
 

مصارف لانتان

برخی مصارف رایج لانتان به شرح زیر است:
لانتان در ساخت آهن ریخته‌ای، به منظور بهبود قابلیت انعطاف پذیری و چکش خواری آن مورد استفاده قرار می‌گیرد.
از آن‌جا که لانتان قابلیت ترکیب با ترکیبات فسفری در آب را داراست، به منظور تصفیه آب مورد استفاده قرار می‌گیرد.
زیرکونیوم تثبیت شده با لانتان به دلیل خواص الکتریکی و مکانیکی آن مورد استفاده قرار می‌گیرد.
لانتان کربنات یک ترکیب از لانتان است که می‌تواند در درمان بیماران مبتلا به بیماری‌های کلیوی استفاده شود.
لانتان در صنایع تولید شیشه نیز کاربرد دارد.
در چراغ‌های مربوط به فیلم‌ها و مطالعه تلویزون نیز از لانتان استفاده شده است.
کاربرد دیگر این فلز در لنزهای دوربین و عینک‌ها می‌باشد.
ترکیبات لانتان در قالب کاتالیزورها به منظور تولید محصولات سنتزی و فراورده‌های نفتی استفاده می‌شوند.
اکسید لانتان و بور دارای توانایی انتشار شدید الکترون‌ها می‌باشند. این توانایی آن‌ها را به عنوان مواد کاتدی داغ در لوله‌های خلأ الکتریکی ارزشمند ساخته است.
لانتان برای استفاده در باطری‌های اتومبیل‌ها عالی می‌باشد.
آلیاژهای اسفنج هیدروژن آلیاژهایی است که می‌توانند تا بیش از 400 برابر وزن خود هیدروژن را ذخیره کنند. لانتان فلز مورد استفاده در ساخت چنین آلیاژهایی جهت ذخیره هیدروژن است.
لانتان در تولید فندک و کبریت استفاده می‌شود.
 
منبع: پراچی پاتکار - ScienceStruck