اتمنى انه يعجبكم
المقدمة :
تعرف العلماء على أكثر من 2400 معدن في القشرة الأرضية وما زال هناك معادن أخرى ربما يتعرف عليها العلماء في المستقبل . كما تعلمت أن المعادن نشأت بطرق مختلفة في القشرة الأرضية وتختلف عن بعضها في كثير من الصفات الفيزيائية والكيميائية والأشكال البلورية . فمن دراستك العلمية لخواص المعادن ستكتسب مهارات كثيرة كما يمكنك أن تنفذ تجارب لتتعرف على المعادن ، حاول أن تسأل كيف تقارن بين المعادن في الطبيعة ؟ وما الطرق اللازم إتباعها للتعرف على المعادن ؟ أسئلة كثيرة ستجدها عندك ، حاول أن تجيب عليها بالبحث والتقصي من خلال زملائك ومدرسيك وصفحات الكتب والمراجع العلمية عن المعادن كما يمكن البحث عبر الانترنت .
الأهداف للمشروع :
1) تنمية مهارات البحث العلمي .
2) توظيف الطريقة العلمية لتخطيط بحث طويل وتنفيذه .
3) التخطيط لتجارب للتعرف على المعادن في الطبيعة .
4) مهارات البحث عن المعلومات النظرية من المواقع الالكترونية .
5) التميز بين خواص المعادن المختلفة من الناحية العلمية .
المعدن:mineral
هي مادة صلبة متجانسة غير عضوية تكونت بفعل عوامل طبيعية.
ذات تركيب كيميائي مميز وترتيب ذري داخلي محدد ينعكس في نظام بلوري ثابت وصفات طبيعية مميزة.
الفرق بين الصخور والمعادن
• الصخر مادة صلبة مكونة من مجموعة من المعادن توجد مع بعضها البعض كخليط يحتفظ فيه كل معدن بخصائصه.
• معظم الصخور تتكون من مجموعة من المعادن غير أن بعض أنواع الصخور يتكون من معدن واحد فقط. من الأمثلة الشائعة لهذه الصخور : الحجر الجيري الذي يتكون من معدن الكالسيت فقط.
• يمكن التعرف على خصائص الصخور عن طريق معرفة التركيب الكيميائي و الترتيب الداخلي للمعادن المكونة لها.
• المعدن هو مادة صلبه طبيعية تكونت بطريقة غير عضوية ، ذات تركيب كيميائي محدد وترتيب ذري داخلي مميز تجعلان له خصائص طبيعة ( فيزيائية ) مميزة وله غالباً شكل بلوري .
• المعادن مكونة من عناصر. بعض المعادن يتكون من عنصر واحد فقط مثل الذهب و الكبريت. لكن معظم المعادن يتكون من عنصرين أو أكثر تتحد لتكون مركب ثابت
• لكي نستطيع فهم كيف يتم اتحاد العناصر لتكوين مركبات (معادن) لا بد لنا أن نتناول الذرة
• الذرة هي اصغر جزء في المادة و هي التي تدخل في عمليات التفاعل جميعها المصاحبة لتكوين العناصر
الكالسيت : تركيبه الكيميائي هو كربونات الكالسيوم ، درجة صلادته 3 ، كثافته النوعية 2.72غ/سم3 ، و هو عديم اللون و شفاف ، و هناك أنواع أخرى من الكالسيت تختلف في درجة نقاوتها . و الواقع أن الرخام البلوري كان يتكون من حبيبات الكالسيت . كذلك الامر بالنسبة إلى الأعمدة الكلسية الصاعدة.الماغنيتيت : تركيبه الكيميائي هو أكسيد الحديد الطبيعي ، درجة صلادته 6 ، كثافته النوعية 5.2غ/سم3 , و هو أحد ركائز الحديد ، لونه يميل إلى السواد , مغناطيسيته قوية .
الجبس : تركيبه الكيميائي هو كبريتات الكالسيوم المائي ، درجة صلادته 2 ، كثافته النوعية 2.3غ/سم3 , و هو معدن رخو عديم اللون أو مائل إلى البياض إذا كان نقياً , و هو عندما يسخن يفقد جزءاً من مائه ويتحول إلى جص , كما يدخل الجبس في صناعة الإسمنت .
و الهاب.المرو ( الكوارتز ) : تركيبه الكيميائي هو السيليكا أو أكسيد السليكون ، درجة صلادته 7 ، كثافته النوعية 2.65غ/سم3 . و هو إما شفاف نقي عديم اللون و يطلق عليه اسم البلور الصخري , و إما بنفسجي ( لأنه يحتوي على القليل من المنجنيز ويعرف بإسم الجشمت أو الياقوت الجمري ) , أما إذا كان لونه أصفر فيعرف بإسم الزمرد الزائف , وإذا كان لونه بنياً فيعرف بإسم الكوارتز اللباني طة الموجودة في المغاور و الكهوف الباطني علم البلورات
• البلورة : البلورة جسم صلب متجانس محاط بأسطح مستوية و مرتبة بطريقة منتظمة تعرف بالأوجه Faces . و لكل بلورة هيئة Habit مختلفة عن الأخرى .
• بعض البلورات يتكون من مجموعة متشابهة من الأوجه والبعض الأخر يتكون من مجموعتين أو أكثر من هذه الأوجه المتشابهة .
• مجموعة الأوجه المتشابهة هي ما يعرف بالشكل Form .
• البلورة المكونة من شكل واحد تعرف بالبلورة البسيطة أما البلورة المكونة من أكثر من شكل واحد تعرف بالبلورة المركبة.
• يعرف التماثل في البلورات نسبة لعناصره التالية :
1. مستوى التماثل وهو المستوى الذي يقسم البلورة إلى نصفين متماثلتين .
2. محور التماثل وهو الخط الوهمي المار بمركز البلورة والذي لو أديرت حوله البلورة دورة كاملة 360 لتكرر الوضع أكثر من مره واحدة .
3. مركز التماثل وتكون البلورة متماثلة حول مركزها.
• تقسم البلورات إلى 32 فصيلة تختلف كل منها عن الأخرى في عناصر تماثلها.
• تقسم البلورات أيضا إلى سبعة نظم يختلف كل نظام عن الآخر في محاوره البلورية و ما يميزه من عناصر تماثل.
النظام المكعبي ويتبلور في هذه الفصيلة العديد من المعادن مثل الذهب والفضه والنحاس والحديد والبلاتين والهالايت والجالينا ومعادن مجموعة الجارنت.
النظام المربعي ويتبلور في هذه الفصيلة بعض المعادن الهامة مثل الزيركون والروتيل والكالكوبايريت .
النظام المسدسي ويتبلور في هذه الفصيلة بعض المعادن الهامة مثل البيريل والابتايت.
النظام المثلثي ويتبلور في هذه الفصيلة مجموعة الكالسيت بالإضافة معادن أخرى مثل الكورندم والهيمتايت.
النظام المعيني القائم ويتبلور في هذه الفصيلة كثير من المعادن مثل البارايت و الأوليفين .
النظام أحادى الميل ويتبلور في هذه الفصيلة الكثير من المعادن من أهمها الجبس و الأورثوكليز والاوجايت و الهوربلند و المسكوفايت.
النظام ثلاثي الميل ويتبلور في هذه الفصيلة الكثير من المعادن أهمها مجموعة البلاجيوكليزات ( البايت ـ انورثايت ) و الميكروكلين .
البنية البلورية للمعادن
• يحتوي المعدن على صفوف منتظمة من الذرات المترابطة كيميائيا لتشكل بنيه بلورية معينه.
• بعض العناصر يمكن أن تتحد مع بعضها بأكثر من طريقه ولذلك فإنه يمكــن وجود معدنين مختلفين في الخواص ولكنهما متفقين تماما في التركيب الكيميائي )لهما نفس التركيب الكيميائي ( .
• تسمى المعادن من هذا النوع بالمعادن متعددة الشكل ومن أمثلة هذه المعادن الجرافيت و الماس اللذان يتكونان من الكربون رغم اختلافهما الشديد في الصورة .
الخواص الطبيعية للمعادن
1ـ الخصائص البصرية
2ـ الخصائص التماسكية
3ـ الخصائص الحسية
4ـ الثقل النوعي
5ـ خصائص أخرى
• الخصائص البصرية هي عدة صفات تعتمد أساسا على انعكاس أو امتصاص الضوء على سطح المعدن مثل اللون و المخدش و البريق و الشفافية .
• الخصائص التماسكية هي مجموعة من الصفات تعتمد أساسا على مقدار وكيفية تماسك جزيئات المعدن و ذراته مثل الصلادة و الانفصام والمكسر.
• الخصائص الحسية و هي عدة صفات تعتمد على حواس الإنسان مثل الملمس و الرائحة والمذاق .
الخصائص البصرية
اللون
اللون من الصفات الطبيعية التي تساعد في التعرف على المعادن .
اللون نوعان :
اللون الثابت وهو الذي يعتمد على التركيب العام للمعدن ( مثلاً اللون الأحمر للنحاس ، الأخضر للملاكيت ، الأصفر للذهب ) .
نحاس ذهب
اللون الدخيل وهو الذي يعتمد على وجود و انتشار بعض المواد الملونة الدخيلة سواء على هيئة شوائب أو مكتنفات في المعدن . فالكوارتز مثلاً يكون عديم اللون ويكون أيضا لونه بنفسجياً ( اماثيست Amethyst ) عند احتوائه على آثار من التيتانيوم Ti .
يعزى لون أي معدن إلى مقدرة ذلك المعدن على امتصاص بعض مكونات الضوء الأبيض العادي وتشتيت البعض الآخر . فمعدن الكبريت مثلاً يبدو أصفر اللون لأنه يعكس الأشعة الصفراء من مجموعة الألوان المكونة للضوء الأبيض .
المخدش
• المخدش عبارة عن لون مسحوق المعدن الذي يمكن الحصول عليه عن طريق حك المعدن .
• المعادن ذات البريق الفلزي لها عادة مخدش لونه داكن ( قاتم ) أما المعادن ذات البريق اللافلزي مخدش لونه فاتح أو ابيض .
• المخدش صفة فائدتها أكبر عند التفريق بين المعادن ذات البريق الفلزي .
الخصائص التماسكيه
1 ـ الصلابة ( الصلادة ) Hardness وهو عبارة عن قوة المقاومة التي يبديها المعدن للخدش. وقد اقترح العالم النمساوي فردريك موهس Mohs مقياس للصلادة باستخدام عشرة معادن رتبها على عشرة درجات ثابتة ( 1 ـ 10 ) تميز كل درجة منها درجة صلادة معدن معين .
1 ـ التلك 2 ـ الجبس 3 ـ الكالسايت 4 ـ الفلورايت 5 ـ الأبتايت 6 ـ الأورثوكليز 7 ـ الكوارتز 8 ـ التوباز 9 ـ الكورندم 10 ـ الألماس
2 ـ الانفصام (التشقق) cleavage وهو عبارة عن قابلية المعادن لأن تنفصل عند مستويات معينة منتظمة ومتوازية ويطلق عليها مستويات الانفصام . ويكون الانفصام تبعاً لكماله وسهولته على نوعين :
أ ـ الانفصام الجيد (أو الواضح) مثل انفصام معدن المسكوفايت .
ب ـ الانفصام غير الجيد .
الانفصام الجيد في معدن المسكوفيتmuscovite
ينتج الانفصام عن كيفية رص الذرات وقوة ترابطها وترتبط اتجاهات مستويات الانفصام ارتباطاً وثيقاً بالبناء الذري لبلورة المعدن .
تمثل مستويات الانفصام الاتجاهات التي تكون فيها الروابط الذرية ضعيفة نسبيا و لذا يسهل انفصامها.
فلورايت(4 مستويات) كالسيت(3 مستويات) فلسبار(مستويان متقاطعان)
3 ـ المكسر وهو عبارة عن الشكل الذي يظهر على سطح المعدن عن كسره صناعياً في اتجاهات غير تلك التي ينفصم فيها المعدن ويظهر المكسر على عدة أشكال منها :
1 ـ المكسر المحاري حيث تظهر خطوط مقوسة على سطح المعدن تشبه خطوط النمو في الأصداف ومثال ذلك حجر الصوان .
2 ـ المكسر المسنن حيث تظهر بروزات على سطح المعدن ومثال ذلك النحاس .
3 ـ المكسر المستوى وفيه يبدو السطح مستوى مثل الجالينا .
4 ـ المكسر غير المستوي و هو أكثر مكاسر المعادن شيوعا .
الخصائص الحسيه
1 ـ الرائحة : بعض المعادن لها رائحة خاصة ومميزة ولا سيما عندما تتعرض للاحتكاك او التسخين .
2 ـ الطعم ( المذاق ) : بعض المعادن لها مذاق مميز يكون التعرف عليه عندما تذاب في قليل ن الماء أو في لعاب الفم .
3 ـ الملمس : وهو عبارة عن ما تشعر به عند تناول العينة أو لمسها باليد فبعض المعادن لها ملمس ناعم وبعضها لها ملمس خشن وبعضها لها ملمس صابوني .
الثقل النوعي Specific Gravity
• الثقل النوعي هو عبارة عن النسبة بن كتلة المعدن وكتلة جسم مساو له من الماء عند درجة حرارة تساوي 4 درجات مئوية .
• تعتبر هذه الصفة من أهم الصفات الطبيعية للمعادن .
• المعادن الفلزية بصفة عامة أثقل من المعادن اللافلزية .
خفيف 2-2,5 /جم/سم3 جرافيت
متوسط 2,6 – 3,5 /جم/سم3 كالسيت ، كوارتز
ثقيل 4,5 – 6 /جم/سم3 بارايت
ثقيل جدا أكثر من 6 /جم/سم3 جالينا
خصائص أخرى:
الصفات المغنطيسية
كثير من المعادن لها خواص مغنطيسية مختلفة يمكن بواسطتها التمييز بين تلك المعادن باستخدام أجهزة الفصل المغنطيسي .
الصفات الكهربائية
بعض المعادن توصف بأنها جيدة التوصيل الكهربائي مثل الذهب والفضة والنحاس ومعظم معادن الكبريتيدات حيث تكتسب هذه المعادن شحنات كهربائية عند تعرضها للاحتكاك . أما معادن السيليكات فهي رديئة التوصيل الكهربائي .
النشاط الإشعاعي
تمتاز بعض المعادن بخاصية إطلاق إشعاعات وجسيمات متطايرة نتيجة للتحلل الذاتي لذراتها . يعتبر البوتاسيوم من العناصر ذات الإشعاع الذري الضعيف بينما يعتبر اليورانيوم من العناصر ذات الإشعاع القوي ويمكن الكشف عن هذه الخاصية بأجهزة خاصة مثل عدادات جيجر Geiger counters .
الانصهارية
تساعد هذه الخاصية في التعرف على المعادن ، حيث أن غالبية المعادن لها درجة انصهار ثابتة إذا كانت نقية ، فالبلاتين مثلاً ينصهر عند درجة 1755م والذهب عند درجة 1062م بينما تنصهر الفضة عند درجة 960م .
الذوبان في الماء
معادن الهاليت Halite وعدة معادن أخرى قابلة للذوبان في الماء العادي أو في محاليل حمضية أخرى .. فمثلاً نجد أن معدن الكالسايت Calcite يذوب في محلول مخفف بارد من حمض الهايدروكلوريك .
الخاتمة:
يختزن باطن الأرض الكثير من المعادن المختلفة التي تعتبر أساسية في الصناعة المعدنية وتنتشر هذه المعادن على شكل فلزات ممزوجة بمواد أخرى كالكبريت أو الكلور أو الأكسجين الخ … كما قد تكون عروقاً صافية .
و قد تبين لنا أن ما يطلق عليه اسم الصخور هو مجموعات من المواد المعدنية التي تكون القشرة الأرضية , مع أنه توجد صخور كثيرة تتكون من مادة معدنية واحدة مثل تلك التي توجد بكثرة في منطقة جبال الألب والتي تعطينا الرخام الأبيض فهي تتكون من معدن واحد هو الكالسيت . ومجموعة جبال الدولوميت في شمال إيطاليا تتكون من صخور مركبة هي الأخرى من معدن الدوولوميت . وهذه الصخور تعرف باسم الصخور البسيطة .
المصادر والمراجع :
* موقع هندسة المعادن :
* كتاب الإنسان والثروة المعدنية
الفهرس :
العنوان
المقدمة
الأهداف
تعريف المعدن
الفرق بين الصخور والمعادن
التعرف على بعض المعادن
تعريف البلورة
بعض أشكال البلورة
الفصائل البلورية
الخواص الطبيعية للمعادن
الخصائص البصرية للمعادن
الخصائص التماسكيه
الخصائص الحسية
خصائص أخرى
الخاتمة
المصادر والمراجع[/frame]