Back to the topics list

المعادن

تتكون الأرض من الصخور. الصخور عبارة عن تجمعات من المعادن. لذا فإن المعادن هي اللبنات الأساسية للأرض. يوجد حاليًا أكثر من 4000 معدن مختلف معروف ويتم اكتشاف العشرات من المعادن الجديدة كل عام. نستخدم الأشياء المصنوعة من الصخور والمعادن كل يوم. بدونها، لما كانت هناك سيارات أو قطارات أو طائرات. لن تتمكن من تنظيف أسنانك أو غسل ملابسك. الساعات والمجوهرات وعلب الصفيح ورقائق الألومنيوم كلها معادن. لذا تابع القراءة لمعرفة المزيد عن المعادن!

أهداف التعلم

• ما هو المعدن؟
• الفرق بين المعدن والصخور.
• الخصائص الفيزيائية للمعادن.
• أنواع المعادن.
• حقائق عن المعدن.

ما هو المعدن؟

المعادن هي مواد صلبة توجد بشكل طبيعي. ويمكن أن تتكون من عنصر واحد (مثل الذهب أو النحاس) أو من مجموعة من العناصر. تتكون الأرض من آلاف المعادن المختلفة.

لكي يتم تصنيف المادة على أنها "معدن"، يجب أن تلبي المادة خمسة متطلبات:

1. يجب أن يكون طبيعيًا. وهذا يعني أنه يتكون في الطبيعة من تلقاء نفسه دون مساعدة من البشر. على سبيل المثال، الفولاذ ليس معدنًا بل هو سبيكة ينتجها البشر.
2. يجب أن تكون غير عضوية. وهذا يعني أن المادة لا يصنعها كائن حي. على سبيل المثال، الخشب واللؤلؤ يصنعهما كائنات حية وبالتالي لا يعتبران معادن.
3. يجب أن يكون صلبًا، وليس سائلاً أو غازيًا، عند درجة الحرارة والضغط القياسيين.
4. يجب أن يكون له تركيبة كيميائية محددة. وهذا يعني أنه في كل مرة نرى فيها معدنًا، يكون له نفس التركيب الكيميائي الذي يمكن التعبير عنه بصيغة كيميائية. على سبيل المثال، معدن الهاليت، المعروف أيضًا باسم ملح الصخور عند استخراجه، له تركيبة كيميائية كلوريد الصوديوم. وهو يتكون من ذرات الصوديوم والكلور.
5. يجب أن يكون للمعدن بنية بلورية مميزة أو بنية داخلية منظمة. وهذا يعني أن الذرات في المعدن مرتبة في نمط منتظم ومتكرر. على سبيل المثال، يتكون معدن الهاليت من نسبة متساوية من ذرات الصوديوم والكلور مرتبة في نمط مكعب.

بلورات معدن الهاليت

لذا، يمكننا القول أن المعدن هو مادة صلبة غير عضوية تحدث بشكل طبيعي ولها تركيب كيميائي محدد وترتيب ذري منظم.

تُعرف دراسة المعادن بعلم المعادن. ويُعرف العالم الذي يدرس المعادن وتركيبها واستخداماتها وخصائصها باسم عالم المعادن.

ما هو الفرق بين المعدن والصخر؟

• تتمتع المعادن بتركيب كيميائي محدد يكون متماثلاً في جميع أنحاء المعدن. ويمنح تركيبها الداخلي وتركيبها الكيميائي المعادن خصائص فيزيائية وكيميائية مميزة توفر أدلة على هوية المعادن.
• من ناحية أخرى، تتكون الصخور من مجموعة متنوعة من المعادن المختلفة وليست متسقة في بنيتها بالكامل.

الخصائص الفيزيائية للمعادن

اللون، اللمعان، الخط، الصلابة، الانقسام، الكسر، الوزن النوعي، والبلورة، والشكل هي الخصائص الفيزيائية الأكثر فائدة لتحديد معظم المعادن.

بريق

يصف اللمعان مظهر المعدن عندما ينعكس الضوء عن سطحه.

• تبدو المعادن ذات اللمعان المعدني مثل المعادن، مثل الفولاذ أو النحاس. فهي لامعة ومعتمة.
• تبدو المعادن ذات اللمعان الترابي مثل الأرض أو التراب. ومثل المعادن المعدنية، فهي معتمة تمامًا ولكنها باهتة.
• اللمعان الزجاجي يشبه بريق الزجاج، لامع وشفاف إلى شفاف.
• تبدو المعادن ذات اللمعان الشمعي مثل البارافين، وعادة ما تكون شفافة ولكنها باهتة.
• في حين أن المعادن ذات اللمعان اللؤلؤي لها مظهر مشابه للؤلؤ أو الجزء الداخلي من صدفة أذن البحر - شفافة ولامعة ولكن مع القليل من انكسار الضوء، مما ينتج تأثير قوس قزح على السطح.

لون

اللون هو أحد الخصائص الأكثر وضوحًا للمعدن، ولكن غالبًا ما يكون ذا قيمة تشخيصية محدودة، خاصة في المعادن غير المعتمة. في حين أن العديد من المعادن المعدنية والترابية لها ألوان مميزة، فإن المعادن الشفافة أو الشفافة يمكن أن تتنوع على نطاق واسع في اللون. على سبيل المثال، يمكن أن يتنوع الكوارتز من عديم اللون إلى الأبيض إلى الأصفر إلى الرمادي إلى الوردي إلى الأرجواني إلى الأسود. من ناحية أخرى، يمكن أن تكون ألوان بعض المعادن، مثل البيوتايت (الأسود) والزبرجد (الأخضر الزيتوني)، مميزة.

أثَر

الخط هو لون المعدن في شكل مسحوق. يظهر الخط اللون الحقيقي للمعدن. في الشكل الصلب الكبير، يمكن للمعادن النزرة تغيير مظهر لونها عن طريق عكس الضوء بطريقة معينة. المعادن النزرة لها تأثير ضئيل على انعكاس الجسيمات المسحوقة الصغيرة للخط. يميل خط المعادن المعدنية إلى الظهور داكنًا لأن الجسيمات الصغيرة للخط تمتص الضوء الذي يضربها. تميل الجسيمات غير المعدنية إلى عكس معظم الضوء بحيث تبدو أفتح لونًا أو بيضاء تقريبًا. نظرًا لأن الخط هو توضيح أكثر دقة للون المعدن، فإن الخط هو خاصية أكثر موثوقية للمعادن من اللون للتعريف.

صلابة

الصلابة هي مقاومة المعدن للخدش أو الاحتكاك بمواد أخرى. يتم تحديد الصلابة عن طريق خدش سطح العينة بمعدن آخر أو مادة معروفة الصلابة. يتكون مقياس الصلابة القياسي، المسمى مقياس صلابة موس، من عشرة معادن مرتبة بترتيب تصاعدي للصلابة مع الماس، المادة الأكثر صلابة المعروفة، التي تم تعيين الرقم 10 لها.

مقياس صلابة موس

1. التلك

2. الجبس

3. الكالسيت

4. الفلوريت

5. الأباتيت

6. الفلسبار

7. الكوارتز

8. التوباز

9. كوروندوم

10. الماس

انقسام وكسر

الانشطار والكسر - تتحدد الطريقة التي ينكسر بها المعدن من خلال ترتيب ذراته وقوة الروابط الكيميائية التي تربطها ببعضها البعض. ولأن هذه الخصائص فريدة من نوعها بالنسبة للمعدن، فإن الملاحظة الدقيقة للأسطح المكسورة قد تساعد في تحديد المعدن. المعدن الذي يظهر انقسامًا يتكسر باستمرار، أو ينقسم، على طول أسطح مستوية متوازية، تسمى مستويات الانشطار. ينكسر المعدن إذا انكسر على طول أسطح عشوائية غير منتظمة. تنكسر بعض المعادن عن طريق الكسر فقط، في حين أن بعضها الآخر ينقسم وينكسر في نفس الوقت.

شكل البلورة

البلورة عبارة عن مجموعة صلبة ومتجانسة ومنظمة من الذرات ويمكن أن تكون بأي حجم تقريبًا.

الثقل النوعي

تقيس الجاذبية النوعية كثافة المعدن. يتم قياسها بالمقارنة مع الماء حيث يكون للماء جاذبية نوعية 1. على سبيل المثال، يتمتع البيريت بجاذبية نوعية 5 وللكوارتز جاذبية نوعية 2.7. تقارن الجاذبية النوعية للمادة كثافتها بكثافة الماء. المواد الأكثر كثافة لها جاذبية نوعية أعلى.

تتمتع بعض المعادن بخصائص غير عادية يمكن استخدامها للتعريف بها. دعونا نلقي نظرة على بعض الأمثلة.

الفلورسنت - يتوهج المعدن تحت الأشعة فوق البنفسجية، على سبيل المثال، الفلوريت.

المغناطيسية - ينجذب المعدن إلى المغناطيس. على سبيل المثال، المغنتيت.

الفوران: عندما يتعرض المعدن لحمض ضعيف، تتكون فقاعات. على سبيل المثال، الكالسيت.

أنواع المعادن

هناك العديد من أنواع المعادن المختلفة، ولكنها عادة ما تنقسم إلى مجموعتين: السيليكات وغير السيليكات.

• السيليكات هي معادن تحتوي على السيليكون والأكسجين. ويتكون أكثر من 90% من قشرة الأرض من السيليكات.
• ويتم تجميع بقية المعادن في مجموعة تسمى المعادن غير السيليكاتية.

تتضمن بعض المعادن غير السيليكاتية المهمة ما يلي:

• الكربونات – تحتوي الكربونات على كربونات (CO3) ممزوجة بعنصر آخر. الكالسيت هو معدن يتكون من الكربونات والكالسيوم.
• الهاليدات – تحتوي الهاليدات على عنصر هالوجيني كعنصر أساسي. ملح الطعام (NaCl) هو معدن هاليد يتكون من الهالوجين الكلوري (Cl) والصوديوم (Na).
• الأكاسيد – الأكاسيد هي معادن والعنصر الرئيسي فيها هو الأكسجين. الكروميت هو معدن أكسيدي يتكون من الحديد والكروم والأكسجين.
• الكبريتيدات – تحتوي الكبريتيدات على الكبريت ومعادن أو أشباه معادن. البيريت هو كبريتيد مكون من الحديد والكبريت.

يمكن اعتبار العناصر الأصلية مثل النحاس والذهب والماس والجرافيت والكبريت بمثابة مجموعة ثالثة من المعادن.

حقائق عن المعادن

• يُطلق على العلماء الذين يدرسون المعادن اسم علماء المعادن.
• يتكون حوالي 99% من المعادن الموجودة في قشرة الأرض من ثمانية عناصر بما في ذلك الأكسجين والسيليكون والألمنيوم والحديد والكالسيوم والصوديوم والبوتاسيوم والمغنيسيوم.
• تشمل المعادن الشائعة الكوارتز، والفلسبار، والبوكسيت، والكوبالت، والتلك، والبيريت.

• بعض المعادن لها خط ملون يختلف عن لون أجسامها.
• الجوهرة هي قطعة من المعادن النادرة مثل الماس أو الزمرد أو الياقوت والتي يتم قطعها وصقلها لكي تلمع.

• يحتاج جسمنا إلى بعض المعادن حتى نتمكن من النمو بشكل صحي وقوي.