العناصر القلوية

القلويات
يشير مصطلح القلويات إلى أي مادة يكون الرقم الهيدروجيني لها أكثر من 7، والتي تشكّل ملحاً كيميائياً عندما يتم دمجها مع حمض، وهي المادة التي تُنتج أيونات الهيدروكسيد عند إذابتها في الماء.[١][٢] الفلزات القلوية تُعرف الفلزات القلوية (بالإنجليزية: Alkali metal) بأنها عناصر المجموعة الأولى في الجدول الدوري باستثناء الهيدروجين، والتي تضم عناصر الليثيوم (Li)، والصوديوم (Na)، والبوتاسيوم (K)، والروبيديوم (Rb)، والسيزيوم (Cs)، والفرانسيوم (Fr)، ومن خصائص الفلزات القلوية ما يأتي:[٣] بما أنّ هذه الفلزات هي فلزات قلوية فإنه عند تفاعلها مع الماء تنفصل ذرة الهيدروجين في جزيء الماء لتكوين الهيدروجين، بينما ترتبط ذرة الهيدروجين الأخرى مع الأكسجين لتكوين الهيدروكسيد. تمتلك جميع عناصر المجموعة الأولى في الجدول الدوري إلكترون تكافؤ واحد، ويكون التوزيع الإلكتروني له s1، مما يعني أنها تشارك به في التفاعلات الكيميائية. تكون الفلزات القلوية لامعة، وطرية بما يكفي لتقطيعها في السكين، وفي العادة فإنها تحمل اللون الأبيض، إلا أن السيزيوم يكون ذو لون أبيض مُصفّر، وعندما يتم وضعها في اللهب فإن معظمها يعطي ألواناً مميزة، فمثلاً يتوهج الليثيوم باللون الأحمر الفاتح، ويظهر الصوديوم بلون أصفر فاقع، بينما يعطي البوتاسيوم الذي تمّ تسخينه اللون البنفسجي، والروبيديوم الأحمر الداكن، والسيزيوم الأزرق الفاتح، لذا فإنه من الممكن التفريق بين هذه الفلزات وفقاً للألوان التي تُنتجها عند تسخينها. يعدّ الصوديوم العنصر السادس من حيث الوفرة على الأرض بنسبة 2.6%، بينما يحتل البوتاسيوم المركز السابع بنسبة 2.4%، أما الليثيوم والروبيديوم فإنها تشكّل عناصر أقل وفرة بشكل كبير، كما يعتبر السيزيوم عنصراً نادراً جداً، وتقريباً لا يمكن العثور على عنصر الفرانسيوم بشكل طبيعي إلا بكيمات قليلة جداً في خامات اليورانيوم.

تشكّل الفلزات القلوية عناصر شديدة التفاعل، لذا فإنها توجد في الطبيعة مع عناصر أخرى، وتكون بعض المعادن البسيطة التي تحتوي عليها كالهاليت (كلوريد الصوديوم)، والسيلفيت (كلوريد البوتاسيوم)، و الكارناليت (كلوريد الوتاسيوم، وكلوريد المغنيسيوم) ذائبةً في الماء، مما يجعل من السهل استخلاص الفلزات منها، وتنقيتها، وعلى الرغم من ذلك تعدّ المعادن المعقدة، وغير الذائبة في الماء التي تحتوي عليها أكثر وفرةً في القشرة الأرضية.[٤] تتفاعل الفلزات القلوية بسهولة مع الأكسجين وبخار الماء الموجود في الجو (يتفاعل الليثيوم مع النيتروجين الجوي أيضاً)، كما تتفاعل بقوة، وفي الغالب بعنف مع الماء لإنتاج الهيدروجين، وتكوين محاليل كاوية قوية، بالإضافة إلى أنها تتفاعل مع غالبية المواد غير الفلزية الشائعة كالهالوجينات، والكبريت، وأحماض الهالوجينات، والفسفور، وتتفاعل أيضاً مع العديد من المركبات العضوية خاصةً التي تحتوي على هالوجين، أو ذرة هيدروجين من السهل استبدالها.[٤] تميل الفلزات القلوية إلى تكوين أيونات موجبة الشحنة (كاتيونات) عند تفاعلها مع اللافلزات، مما يؤدي إلى إنتاج مركبات ذات درجات انصهار عالية، والتي تكون عبارةً عن بلورات صلبة تترابط فيما بينها بالروابط الأيونية التي تنتج عن قوى الجذب المتبادلة بين الشحنات الكهربائية الموجبة والسالبة.[٤] الفلزات القلوية الترابية تُعرف الفلزات القلوية الترابية بأنها عناصر المجموعة الثانية في الجدول الدوري، والتي تضم البيريليوم (Be)، والمغنيسيوم (Mg)، والكالسيوم (Ca)، والسترونتيوم (Sr)، والباريوم (Ba)، والراديوم (Ra)، ومن خصائص الفلزات القلوية الترابية ما يأتي:[٥][٦] تشكّل جميع الفلزات القلوية الترابية باستثناء البيريليوم هيدروكسيدات قلوية أكالة. توجد جميع الفلزات القلوية الترابية ومركباتها باستثناء الراديوم في تطبيقات تجارية نوعاً ما خاصةً سبائك المغنيسيوم، ومجموعة متنوعة من مركبات الكالسيوم. تعدّ الفلزات القلوية الترابية عناصر شديدة التفاعل على الرغم من أنها أقل تفاعلاً من الفلزات القلوية. نتيجةً لشدة تفاعل الفلزات القلوية الترابية فإنه لا يمكن تواجدها بشكل حر في الطبيعة، ولكنها تحدث بشكل طبيعي وشائع في مجموعة كبيرة من المركبات والمعادن، فمثلاً تعدّ عناصر الكالسيوم والمغنيسوم وفيرةً في الطبيعة إذ تُعتبر من العناصر الستة الأكثر وفرةً على الأرض، والتي لها أدوراً مهمةً في العمليات البيولوجية والجيولوجية. يشكّل الراديوم استثناءً، إذ إنه عنصر نادر، وجميع نظائره مشعةً، ولا يوجد له استخدامات تجارية على الرغم من أنه تمّ استخدام مركباته لعلاج السرطان بشكل متكرر في النصف الأول من القرن العشرين، والتي استُبدلت ببدائل أقل كلفة إلى حد كبير. تمتلك الفلزات القلوية الترابية إلكتروني تكافؤ في الغلاف الخارجي، كما يكون الفلك s الخارجي مكتملاً. تتميز الفلزات القلوية الترابية بانخفاض الألفة الإلكترونية (بالإنجليزية: electron affinities)، والكهروسلبية (بالإنجليزية: electronegativities). تمتلك الفلزات القلوية الترابية كثافةً منخفضةً نسبياً. تمتلك الفلزات القلوية الترابية نقاط انصهار، ونقاط غليان منخفضة نسبياً مقارنةً مع الفلزات. تشكل عناصر هذه المجموعة بسهولة الكاتيونات ثنائية التكافؤ مثل Ca+2، Mg+2. تشكّل الفلزات القلوية الترابية عادةً عناصر لدنة، وطيّعة، كما أنها عناصر لينة، وقوية نسبياً. تتفاعل جميع الفلزات القلوبة الترابية مع الهالوجينات لتكوين الهاليدات، والتي تعدّ بلورات أيونية، وذلك باستثناء كلوريد البريليوم الذي يشكّل مركباً تساهمياً. تعتبر الفلزات القلوية الترابية موصلات جيدة للكهرباء. تتميز الفلزات القلوية الترابية النقية بلمعانها، ولونها الأبيض الفضي، ولكنها تتفاعل بسرعة مع الهواء لتكوين طبقات أكسيد خارجية. من الممكن أن يكون اختبار الفلزات القلوية الترابية مع اللهب مفيداً في تحديد المركبات التي تحتويها، فمثلاً يحترق الكالسيوم لإنتاج لون أحمر برتقالي، بينما يحترق السترونتيوم لينتج لوناً قُرمزياً، أما الباريوم فيُنتج اللون الأخضر، وتُستخدم هذه الفلزات في الألعاب النارية.[٧] يُستخدم الباريوم عادةً من قبل المرضى الذين يعانون من مشاكل في الجهاز الهضمي، إذ يتم إعطاشهم محلول طباشيري مصنوع من الباريوم ليشربوه، والذي يظهر عند أخذ الأشعة السنية.