خصائص المعادن

خصائص المعادن . توجد المعادن في تكوين صخور قشرة الأرض ولها صيغة كيميائية محددة وهيكل ذري وتركيب كيميائي ثابت تقريبًا.

أصغر عنصر في المعدن هو جزيء ، والتركيب الذري ، ونوعه المحدد من التركيب الجزيئي أو الكيميائي ، هو ما يجعل المعدن مختلفًا عن المعادن الأخرى. المعادن هي أيضا مفيدة جدا في حياة الإنسان والصناعات.

ما هو المعدن؟

المعدن هو مادة تُستخرج بشكل طبيعي من المناجم بكميات كبيرة. تتكون المعادن من روابط مختلفة بين الذرات ، ويتكون الكثير منها من عنصرين أو أكثر ويتكون بعضها من عنصر واحد نقي. وتجدر الإشارة إلى أن المواد مثل مختلف السبائك الاصطناعية والزجاج والخزف ليست معادن. كما أن الأصداف واللآلئ والعاج والعظام وغيرها من المواد التي تصنعها الكائنات الحية الأخرى ليست مدرجة في هذه الفئة. وتجدر الإشارة إلى أنه على الرغم من أن الجرافيت والفحم لهما مصدر عضوي ، لأنهما خضعان للعديد من التغييرات أثناء تطورهما وليس لهما جذور عضوية مباشرة ، إلا أنهما يعتبران معادن.

حوالي 98.5٪ من المعادن تتكون من 8 عناصر: الأكسجين ، السيليكون ، الألمنيوم ، الحديد ، الكالسيوم ، الصوديوم ، البوتاسيوم ، والمغنيسيوم . من خلال الجمع بين هذه العناصر مع بعضها البعض ، تم تكوين معادن مختلفة. تختلف خصائص المعادن عن بعضها البعض بسبب كيفية تكوينها من حيث التركيب الكيميائي ، والمظهر ، واللون ، والحجم ، وما إلى ذلك.

عوامل تكوين المعادن

• التبريد بالبخار على سطح الصخور أو الشقوق فيها
•  التفاعلات الكيميائية للأيونات في الماء
• التحلل الكيميائي للمعادن الأخرى
•  داخل الأرض وتحت تأثير الحرارة والضغط والتفاعل مع المحاليل الساخنة مثل الجرافيت
• تجميد المواد المنصهرة مثل الكوارتز والفلسبار
• تبخير المحاليل المشبعة (ملح البحر) والمشبعة (الملح المعدني)
• تكوين المعادن بمساعدة تحلل المعادن الأخرى مثل الطين الناتج عن تآكل الفلسبار.
•  تحمل الضغط الشديد والحرارة مثل تكوين الفحم
• تبريد الرماد البركاني مثل الكبريت والطف
•  تبريد الحمم البركانية التي تتسبب في تكون الحجر الخفاف.

خصائص المعادن

– المعادن متجانسة بمعنى أن الخصائص الكيميائية والفيزيائية لجميع الجزيئات المكونة لها هي نفسها.

– إنها صلبة وبلورية تلك من خصائص المعادن، أي أن جميع الجسيمات المكونة لها توضع معًا بناءً على نظام وقانون معين.

– تتكون بعض المعادن من عنصر واحد ، مثل الذهب ، والعديد من المعادن مصنوعة من عنصرين مختلفين أو أكثر وتكونت مادة مركبة ، مثل الكوارتز ، وهو مزيج من السيليكون والأكسجين ، وهو أكثر المعادن وفرة .

– كل معدن له تركيبة كيميائية ثابتة. على سبيل المثال ، يكون الكالسيت دائمًا هو CaCO3 والبيريت دائمًا FeS2. بالطبع ، قد تتغير نسبة بعض العناصر في بعض المعادن.

 

 

 

 

تحديد المعادن بعض من خصائص المعادن

من أجل التعرف على المعادن ، يتم استخدام خواصها الكيميائية والفيزيائية والبصرية. تشمل هذه الطرق:

– لون اللهب:  توضع قطعة من المعدن أو مسحوقها على اللهب وتنفخ فيها بجهاز يمكنه التعرف على بعض المعادن عن طريق تغيير اللون الذي يظهر في اللهب. على سبيل المثال ، عن طريق حرق المغنيسيوم ، يظهر اللون الأحمر ، والكالسيوم برتقالي ، والنحاس أخضر فاتح.

– طيف الضوء: في هذه الطريقة بوضع كمية قليلة من المعدن في جهاز يعمل بالشرارة الكهربائية وعند ضغط عالٍ يتبخر المعدن. بعد ذلك ، تُصدر ذرات العناصر التي يتكون منها المعدن طولًا موجيًا معينًا ، والذي يمكن تحديده بعد التقاط الصورة.

– مجهر الاستقطاب: يقلل من سماكة قطعة صخرية تحتوي على معادن مختلفة بحيث تصبح شفافة ويمر الضوء من خلالها. ثم يقومون بفحصها تحت مجهر استقطاب ويتم التعرف عليها بنوع الكسر ومعامل الانكسار والمظهر واللون والخصائص الأخرى للمعادن.

– المجهر الإلكتروني: يتم فحص طبقة رقيقة من المعدن بالمجهر. عندما يصطدم شعاع الإلكترون بالمعدن ، يتم امتصاص جزء منه ويتكون ظل من المعدن على شاشة خاصة. من خلال فحص هذا الظل من حيث الكسور ، يتم تحديد البنية الداخلية للمعدن والشكل الخارجي للمعدن.

– الأشعة السينية: إحدى الطرق الفعالة لتحديد المعادن ، خاصة المعادن التي لها تركيبة كيميائية مماثلة ، هي طريقة الأشعة السينية.

 

تصنيف خصائص المعادن

يتم تصنيف المعادن إلى معادن نارية ورسوبية ومتحولة بناءً على كيفية تكوينها. أيضًا ، تصنيفها وفقًا للتركيب الكيميائي كما يلي:

• السيليكات: وهي من أهم المعادن على كوكب الأرض وتشكل حوالي 90٪ من قشرة الأرض. مثل: Elvin و pyroxene و amphibole و quartz و feldspar و white mica و kaolinite.
• الكبريتات: تتكون من مزيج من الأكسجين والكبريت ومعدن واحد أو أكثر. مثل: الجبس والأنهيدريت والأونيت والباريت
• الكربونات: يتم الحصول على حمض الكربونيك من انحلال ثاني أكسيد الكربون في مياه الأمطار. مثل: الدولوميت والكالسيت والسيروزيت والسيدريت والمغنسيت والحداد والملكيت والسونيت.
• الفوسفات: هو نتيجة الجمع بين الفوسفور والأكسجين ومعدن أو أكثر مع بعضها البعض مثل: الأباتيت والفيروز.
• الهاليدات: تركيبات مختلفة من الهالوجينات مثل الكلور والبروم واليود والفلور مع معدن. مثل: الفلوريت والهاليت والسلفيت
• الكبريتيدات:  مزيج من الكبريت مع معدن. تم العثور على أكثر من 200 نوع من الكبريتيد في الطبيعة ، مثل: البيريت ، غالينا ، سفاليريت
• الأكاسيد: يتم الحصول عليها من مزيج الأكسجين مع المعدن. مثل: مانيت ، ليمونيت ، هيماتيت
• العناصر: فقط حوالي 20 عنصرًا نقيًا مثل الذهب والفضة والنحاس والكربون والكبريت يمكن أن تكون بناة للمعادن.

تطبيق خصائص المعادن

تم تحديد أكثر من 40 نوعًا من المعادن ومئات التركيبات منها وتستخدم على نطاق واسع في الصناعة ، والتي تشمل:

• الجرافيت: صنع بوتقة أفران صناعة الصلب ، في صناعات الكهرباء ، ومحطات الطاقة النووية ، وصناعة الطلاء ، وصنع القلم الرصاص ، وصنع الشمع
• الماس: الجواهر وصنع أدوات القطع
• الأسبستوس: وقد استخدم في صناعة شباك المصابيح ، والأقمشة المقاومة للحريق ، والعزل الحراري ، وتيل الفرامل ، والأنابيب ، والألواح الأسمنتية ، ولكن نظرًا لدورها في إحداث أمراض في الرئتين ، فإن استخدامه محظور ويعرف بأنه غير طبيعي. المعدنية.
• الميكا: العزل الكهربائي في التلفزيون والراديو والأجهزة الكهربائية الأخرى ، صناعة المطاط ، زجاج صمام فرن الصهر المعدني ، الورق العادي ، ورق الحائط ، الساموفار تالوك وأضواء المطبخ ، زيت مقاوم للحريق
• الكالسيت: النحت ، حجر واجهة المبنى ، معالجة المياه ، الأسمنت ، صناعة الجلود ، صناعة الزجاج ، صناعة الورق ، الأدوات البصرية لخلق الضوء المستقطب ، صهر المعادن والزراعة.
• الكوارتز: الورق والزجاج وورق الصنفرة والمجوهرات والأدوات البصرية والفلكية وصناعة الساعات
• الجبائر: بلاط و بورسلين جليز
• الذهب: المجوهرات والعملات والطلاء بالذهب والأسنان والنحت وتصنيع الطائرات والترانزستورات والصمامات الثنائية وصناعة الفضاء ومحفزات العمليات الكيميائية والأجهزة الإلكترونية وصنع السبائك الخاصة.
• النحاس :صناعة الأنابيب والصناعات الكهربائية والإلكترونية والعمليات الكيميائية ومحلول شفايتسر (مذيب السليلوز القطني) والطلاء المائي والأخضر ومستحضرات التجميل والعملات المعدنية والأطباق والسبائك والطلاء
• الزرنيخ: مبيد حشري ومستحضر للزرنيخ ، صباغة ، دواء
• الهاليت: المنظفات ، نسج القماش ، قطع الأخشاب ، الصوديوم والكلور ، صناعة الجلود ، الصباغة ، صناعة الأسمدة ، الاستخدامات الصالحة للأكل للملح وتخزين الطعام وتبريد محرك الثلاجة ،