الخاصية الفلزية والمغناطيسية: عدّ الإلكترونات المفردة
فلزات السلسلة الأولى صلبة لامعة توصّل الحرارة والكهرباء، ذات درجات انصهار وكثافات مرتفعة. وتشترك إلكترونات 4s و3d لدى الذرات المتجاورة في الرابطة الفلزية فتجعلها قوية ودرجات الانصهار عالية. ويتفاوت نشاطها الكيميائي كثيرًا: النحاس قليل النشاط، والحديد يصدأ، والاسكانديوم نشيط يتفاعل مع الماء (معلومة بالكلمات فقط). ومصدر المغناطيسية دوران الإلكترون حول نفسه. فالإلكترون الدائر مغناطيس صغير، وإلكترونان في أوربيتال واحد يدوران في اتجاهين متعاكسين فيلغي أثرُ أحدهما أثرَ الآخر. لذا يكون الجسيم الذي فيه إلكترونات مفردة بارامغناطيسيًّا: ينجذب إلى المجال المغناطيسي، وكلما زاد عدد إلكتروناته المفردة زاد عزمه المغناطيسي وقوي انجذابه. أما الجسيم الذي كل إلكتروناته مزدوجة فعزمه المغناطيسي صفر وهو ديامغناطيسي، يُدفع إلى الخارج دفعًا ضعيفًا. ومعظم مركبات العناصر الانتقالية بارامغناطيسية لأن في أيوناتها مستويات d ممتلئة جزئيًّا. وللحكم على جسيم: اكتب تركيب d للأيون وارسم الصناديق بقاعدة هوند وعُدّ الأسهم المنفردة.
| النوع | الإلكترونات | في المجال المغناطيسي | العزم المغناطيسي |
|---|---|---|---|
| بارامغناطيسي | إلكترون مفرد واحد على الأقل | ينجذب | أكبر من الصفر |
| ديامغناطيسي | كلها مزدوجة | يُدفع قليلًا | صفر |
| الأيون | تركيب d | المفردة | السلوك |
|---|---|---|---|
| V³⁺ | 3d² | 2 | بارامغناطيسي |
| Cu⁺ | 3d¹⁰ | 0 | ديامغناطيسي |
اختبار مغناطيس منصف بمساعدة شخص بالغ. ضع مسمار حديد ومشبك ورق وعملة معدنية وكرة من ورق الألومنيوم وشوكة صلب وملعقة بلاستيك. توقّع لكل منها هل سيرفعه مغناطيس الثلاجة، ثم اختبر وأكمل جدولًا. الأشياء المنجذبة تحتوي حديدًا، وشدّ انجذابها أقوى بكثير من البارامغناطيسية الضعيفة للأيونات التي لا تُلحظ في البيت. اكتب جملة واحدة تميّز بين «الانجذاب إلى مجال بسبب إلكترونات مفردة» و«الرفع بمغناطيس في المطبخ». لا تقرّب أي مغناطيس من هاتف أو بطاقة مصرفية.