مجرة - Majarah
طريقك الى العالم

تعريف المعدن واستخداماته

تعريف المعدن واستخداماته

المعادن هي أساس البناء والتصنيع والصناعات الزراعية، نحن نستخدم المعادن كل يوم!

كل شخص يستخدم المنتجات المصنوعة من المعادن كل يوم، الملح الذي نضيفه إلى طعامنا هو معدن الهاليت، أقراص مضادات الحموضة مصنوعة من معدن الكالسيت، الياقوت والياقوت الأزرق هما أصناف ملونة من معدن يسمى اكسيد الالمونيوم.

 

يتطلب الأمر العديد من المعادن لصنع شيء بسيط مثل قلم رصاص خشبي، يتكون "الرصاص" من معادن الجرافيت والطين، أما الشريط النحاسي فهو مصنوع من النحاس والزنك، ويحتوي الطلاء الملون على أصباغ ومواد مالئة مصنوعة من معادن متنوعة، يتم تصنيع الهاتف الخلوي باستخدام عشرات المعادن المختلفة التي يتم الحصول عليها من المناجم في جميع أنحاء العالم.

 

السيارات التي نقودها والطرق التي نسافر بها والمباني التي نعيش فيها والأسمدة المستخدمة لإنتاج طعامنا كلها مصنوعة من المعادن، في الولايات المتحدة، يتم استهلاك حوالي ثلاثة تريليونات طن من السلع المعدنية كل عام لدعم مستوى معيشة 300 مليون مواطن، أي حوالي عشرة أطنان من المواد المعدنية يستهلكها كل شخص كل عام.

 

ما هي المعادن؟

لتلبية تعريف "المعدن" الذي يستخدمه معظم الجيولوجيين، يجب أن تفي المادة بخمسة متطلبات:

 

  • يحدث بشكل طبيعي

  • غير عضوي

  • صلب

  • التركيب الكيميائي المحدد

  • ترتيب الهيكل الداخلي

 

"تحدث بشكل طبيعي" تعني أن الناس لم يصنعوها، الصلب ليس معدنًا لأنه سبيكة ينتجها الناس، وتعني كلمة "غير عضوي" أن المادة لا يصنعها كائن حي، الخشب واللؤلؤ تصنعه كائنات حية وبالتالي فهي ليست معادن، وتعني كلمة "صلب" أنه ليس سائلًا أو غازًا عند درجة الحرارة و الضغط القياسيين، الماء ليس معدنًا لأنه سائل.

 

يعني "التركيب الكيميائي المحدد" أن جميع تكرارات ذلك المعدن لها تركيبة كيميائية تختلف في نطاق محدود محدد، على سبيل المثال: معدن الهاليت (المعروف باسم "ملح الصخور" عندما يتم تعدينه) له تركيبة كيميائية من كلوريد الصوديوم، يتكون من عدد متساوٍ من ذرات الصوديوم والكلور.

 

"الهيكل الداخلي المنظم" يعني أن الذرات في المعدن يتم ترتيبها في نمط منتظم ومتكرر، يظهر هيكل معدن الهاليت في الرسم التوضيحي بهذه الصفحة، يتكون الهاليت من نسبة متساوية من ذرات الصوديوم والكلور مرتبة في نمط مكعب.

 

التعريف الجيولوجي

التعريف الرسمي للمعدن، كما يستخدمه الجيولوجيون، هو: مادة صلبة غير عضوية تحدث بشكل طبيعي ولها تركيبة كيميائية محددة، وهيكل داخلي مرتب، يستطيع الجيولوجيون تحديد المعادن لأن لها خصائص فيزيائية مميزة.

 

تعريف أخصائي التغذية

كما أن لكلمة "معدن" معنى غذائي يختلف عن المعنى الذي يستخدمه الجيولوجيون، يستخدم أخصائي التغذية كلمة معدن عند الإشارة إلى العديد من المواد غير العضوية التي تحتاجها الكائنات الحية للنمو وإصلاح الأنسجة والتمثيل الغذائي وتنفيذ عمليات الجسم الأخرى، تشمل العناصر الغذائية المعدنية لجسم الإنسان: الحديد والكالسيوم والنحاس والكبريت والفوسفور والمغنيسيوم وغيرها الكثير.

 

استخدام قديم لـ "المعدنية"

يأتي الاستخدام القديم لكلمة "معدن" من تصنيف ليني حيث يمكن تخصيص كل الأشياء لممالك الحيوانات والنباتات والمعادن.

 

استخدام غير متسق لـ "المعدنية"

كلمة "المعدنية" تستخدم أيضًا بشكل غير متسق، في التعدين، يعتبر أي شيء يتم الحصول عليه من الأرض ويستخدمه الإنسان "سلعة معدنية" أو "مادة معدنية"، وهي تشمل: الحجر المسحوق، وهو منتج مصنوع من الصخور المكسرة؛ الجير، وهو منتج مصنع مصنوع من الحجر الجيري أو الرخام (كلاهما يتكون من معدن الكالسيت)؛ الفحم العضوي النفط والغاز من السوائل العضوية؛ الصخور مثل الجرانيت التي هي خليط من المعادن؛ والصخور مثل حجر السج وهي أشباه معدنية وليس لها تكوين محدد وبنية داخلية مرتبة.

الخصائص الفيزيائية للمعادن

هناك ما يقرب من 4000 معدن مختلف، ولكل منها مجموعة فريدة من الخصائص الفيزيائية، وتشمل هذه: اللون، والخط، والصلابة، واللمعان، والشفافية، والجاذبية النوعية، والانقسام، والكسر، والمغناطيسية، والذوبان، وغيرها الكثير، هذه الخصائص الفيزيائية مفيدة في تحديد المعادن، ومع ذلك، فهي أكثر أهمية في تحديد الاستخدامات الصناعية المحتملة للمعادن، دعنا نفكر في بعض الأمثلة.

 

عندما يتم طحن التلك المعدني إلى مسحوق، يكون مناسبًا تمامًا للاستخدام كمسحوق للقدم، وهي عبارة عن بودرة ناعمة وزلقة لذا لن تسبب تآكلًا، لها القدرة على امتصاص الرطوبة والزيوت والرائحة، يلتصق بالجلد وينتج تأثير قابض - ومع ذلك يغسل بسهولة، لا يوجد معدن آخر لديه مجموعة من الخصائص الفيزيائية المناسبة لهذا الغرض.

 

الهاليت المعدني، عند سحقه إلى حبيبات صغيرة، مناسب تمامًا لتوابل الطعام، لها طعم مالح يجده معظم الناس ممتعًا، يذوب بسرعة وسهولة، مما يسمح لنكهته بالانتشار في الطعام، إنه ناعم، لذا إذا لم يذوب البعض فلن يضر أسنانك، لا يوجد معدن آخر له خصائص فيزيائية مناسبة بشكل أفضل لهذا الاستخدام.

 

الذهب المعدني مناسب تمامًا للاستخدام في المجوهرات، يمكن تشكيلها بسهولة في قطعة مجوهرات مخصصة بواسطة حرفي، لها لون أصفر ممتع يستمتع به معظم الناس، لها بريق لامع لا يشوه، تمنحه جاذبيته النوعية العالية "ثقلًا" لطيفًا يفضله معظم الناس على المعادن الأخف، يمكن استخدام معادن أخرى لصنع المجوهرات، لكن هذه الخصائص تجعل الذهب مفضلاً بشكل كبير، (قد يضيف بعض الناس أن ندرة الذهب وقيمته هما خاصيتان إضافيتان تجعله مرغوبًا فيه للمجوهرات، ومع ذلك، فإن الندرة ليست خاصية، ويتم تحديد قيمتها من خلال العرض والطلب).

أهمية الخصائص الفيزيائية

الخصائص الأساسية للمعدن التي تحدد خصائصه الفيزيائية هي تكوينه وقوة الروابط في بنيته الداخلية المرتبة. وهنا بعض الأمثلة:

 

كبريتيد الرصاص، لديه ثقل نوعي أعلى بكثير من البوكسيت، هيدروكسيد الألومنيوم، هذا الاختلاف بسبب تكوينها، الرصاص أثقل بكثير من الألومنيوم.

 

يتكون كل من الماس والجرافيت من الكربون النقي، الماس هو أقسى المعادن الطبيعية، والجرافيت هو من أنعم المعادن، يحدث هذا الاختلاف بسبب أنواع الروابط التي تربط ذرات الكربون في هياكلها المعدنية، كل ذرة كربون في الماس مرتبطة بأربع ذرات كربون أخرى مع روابط تساهمية قوية، يحتوي الجرافيت على هيكل صفيحي يتم فيه ربط الذرات الموجودة داخل الصفائح ببعضها البعض بروابط تساهمية قوية، لكن الروابط بين الصفائح عبارة عن روابط كهربائية ضعيفة، عندما يتم خدش الجرافيت، تفشل الروابط الضعيفة بسهولة، مما يجعله معدنًا ناعمًا.

 

الأحجار الكريمة الياقوت والياقوت هي اختلافات لونية من اكسيد الالمونيوم المعدني، هذه الاختلافات اللونية ناتجة عن التركيب، عندما يحتوي اكسيد الالمونيوم على كميات ضئيلة من الكروم، فإنه يظهر اللون الأحمر الياقوت. ومع ذلك، عندما يحتوي على كميات ضئيلة من الحديد أو التيتانيوم، فإنه يظهر اللون الأزرق من الياقوت، إذا، في وقت التبلور، كان هناك ما يكفي من التيتانيوم لتكوين بلورات صغيرة من معدن الروتيل، فقد يتشكل الياقوت النجمي، يحدث هذا عندما تصطف بلورات صغيرة من الروتيل بشكل منهجي داخل البنية البلورية للأكسيد لإعطائها بريقًا حريريًا قد ينتج عنه "نجم" يتماشى مع المحور البلوري الأساسي.

 

لما لا تترك تعليق