يُعرَّف علم المعادن بأنه العلم المعني بدراسة جميع انواع وجوانب المتعلقة بالمعادن مثل خواصها الفيزيائية الموجودة في الطبيعة، والتركيب الكيميائي ، والتركيب البلوري الداخلي ، والتوزيع وغیرها، وكذلك أصل المعدن وفقًا للظروف الفيزيائية والكيميائية المسؤولة.
بشكل عام ، يعتمد تعريف المعدن على خمسة شروط أساسية يجب توافرها في مادة ما ليتم اعتبارها معدنًا ، وهي كما يلي:
مادة مشكلة بشكل طبيعي بمعنى آخر ، يجب أن يتكون المعدن في الطبيعة ومن المواد المتوفرة في الطبيعة ، ويجب ألا يحتوي على مواد مصنعة لتصنيفه على أنه معدن.
صلب متجانس بمعنى آخر ، المعادن هي مواد متجانسة فيزيائيًا وكيميائيًا ، تتكون من وحدات ذرات متكررة بانتظام ولها خصائص فيزيائية معينة.
مادة ذات تركيبة محددة ولكن غير ثابتة ؛ أي أن الذرات أو مجموعة الذرات التي يتكون منها المعدن يجب أن تكون فيه بنسب معينة. في المعادن الأيونية ، تكون نسب الأنيونات إلى الكاتيونات محدودة بتوازن الشحنات في المعدن ، ويمكن للذرات ذات الشحنات المتطابقة ، والمتشابهة في نصف القطر الأيوني ، أن تحل محل بعضها البعض ، لذلك يعتبر المعدن ثابتًا وثابتًا.
مادة ذات ترتيب ذري أو بلوري ثابت ؛ يتم ترتيب البلورات التي يتكون منها المعدن في صفوف ثلاثية الأبعاد بترتيب هندسي محدد وثابت.
مادة غير عضوية فالمركبات البلورية المكونة من الكائنات الحية ، على سبيل المثال ، لا تعتبر معادن ، حيث يتم إنتاج المعادن دائمًا من عمليات غير عضوية.
أين توجد المعادن؟
يرتبط توزيع المعادن على الأرض بعمليات النقل والترسيب التي أدت إلى تكوين هذا المعدن ، حيث تتشكل الرواسب المعدنية عندما ينقل الوسط الذي يحتوي على رواسب الخام الرواسب المعدنية ويترسبها في أماكن معينة حسب الخصائص للوسيط الحامل من حيث القوة والسرعة وخصائص الرواسب المعدنية نفسها من حيث الكتلة.
إحدى الوسائط التي تنقل الرواسب المعدنية هي الصهارة ، حيث تنقل الصهارة المعادن وهي في حالة سائلة ، وعندما تنخفض درجة حرارتها ، تبدأ هي والمعادن التي تحتويها في التبلور ، وتشكل خامات معدنية صغيرة جدًا في الصخور النارية الناتجة عن يعتبر تبلور وتصلب هذه الصهارة ومعدن الميكا والفلدسبار من أشهر الأمثلة على المعادن المتوفرة في الصخور النارية.
المياه بأشكالها المختلفة ، مثل مياه البحر والأنهار والمياه الجوفية ، هي أيضًا أحد الوسائط المسؤولة عن نقل وترسيب الخامات المعدنية ؛ ولأن الماء يمكن أن يحتوي على العديد من المركبات والعناصر الكيميائية ، فإن التغيرات الكيميائية التي يمكن أن تحدث في الوسط المائي تؤدي إلى إنتاج معادن مختلفة ، مثل الملح أو كربونات الكالسيوم.
بالإضافة إلى ما سبق ، فإن وجود المعادن في الصخور التي تخضع للتحول بسبب التعرض للضغط الشديد والحرارة يمكن أن يؤدي إلى تكوين أنواع جديدة من المعادن نتيجة لعملية التحول هذه التي تؤدي إلى تكوين الصخور المتحولة.
وهكذا يمكننا القول أن توزيع المعادن وانتشارها على الأرض يعتمد بشكل أساسي على طريقة تكوينها وعلى الوسيط المسؤول عن نقلها وترسيبها ؛ على سبيل المثال ، توجد معادن الذهب الثقيل في قاع الأنهار ، في حين أن المعادن الأخرى الأقل كثافة مثل الفلسبار والكوارتز والهورنبلند غالبًا ما يتم ترسيبها على ضفاف الأنهار ويتم نقلها لمسافات طويلة ولفترة أطول من الذهب.
يرتبط حجم حبيبات المعادن في الصخور النارية بموقع التبريد ؛ ينتج عن تبريد سطح الصهارة بلورات معدنية دقيقة وصغيرة ، بينما يسمح التبريد تحت الأرض باستطالة البلورات المعدنية ، مما يجعلها بلورات خشنة وكبيرة.
تصنيف المعادن
تصنف المعادن حسب تركيبها الكيميائي في عدة مجموعات على النحو التالي:
العناصر الأصلية: هذه عناصر نقية لا تحتوي على أنيون أو بوليون. ومن أمثلة هذه العناصر الذهب (Au) والفضة (Ag) والنحاس (Cu) وغيرها.
الكبريتيدات: وهي مجموعة من المعادن تحتوي على الكبريت كأنيون رئيسي ، وتشكل مجموعات متميزة لأنها لا تخدع.
المعادن : هي مواد تتميز بعدة خصائص منها التوصيل العالي للتيار الكهربائي بالإضافة إلى اللمعان ، وفقدان الإلكترونات بسهولة أثناء تفاعل كيميائي مما يؤدي إلى اكتساب الأيونات المشحونة إيجابياً ، وترتيب المعادن في مكان معين في الجدول الدوري بناءً على نوعها.
أنواع المعادن في الطبيعة هناك عدة أنواع من المعادن ويتم تصنيفها وفقًا لخصائصها الفيزيائية والكيميائية. تعد المعادن من أصعب العناصر التي يمكن العثور عليها على سطح الأرض. تتميز أيضًا بخصائص خاصة على عكس العناصر الأخرى في الجدول الدوري .
معظمها في الحالة الصلبة ، باستثناء عطارد ، الذي يُظهر حركة مماثلة لحركة العنصر في السائل. حالة.
يوافق على الانحناء واتخاذ أشكال مختلفة ، مما يجعله يدخل في صناعة العديد من الأدوات التي يستخدمها الإنسان في حياته. تصبح معادن قلوية عندما تتأكسد. تفاعل مع الأحماض.
يصدأ عند تعرضه للهواء لفترة طويلة.
توجد بكميات صغيرة في جسم الكائنات الحية ، وبناءً على الخصائص المذكورة أعلاه ، يتم تصنيف المعادن إلى خمسة أنواع على النحو التالي:
انواع المعادن فی الطبيعة
المعادن غير الحديدية الموجودة في الطبيعة ، حيث يستخدم هذا النوع من انواع المعادن بدلاً من الحديد في صناعة الآلات وغيرها من المعدات ، لأنها ليست ثقيلة جدًا مثل العناصر المعدنية الحديدية ، وهي تتميز أيضًا بأنها:
قل تآكلًا وأكثر مرونة: تتطلب قوة ضغط أقل حتى تتمكن من إعطائها الشكل المطلوب.
توصل الحرارة والتيار الكهربائي بشكل جيد: بسبب المزايا السابقة ، ازداد الطلب على استخدام هذه المعادن في الوقت الحاضر ، ومن الأمثلة على ذلك الألمنيوم والرصاص والنحاس.
تتكون من الحديد بالإضافة إلى الكربون وسميت بهذا الاسم لأن المعادن الموجودة في هذه المجموعة تحتوي على عدة أنواع واستخدامات عديدة.
عناصر الحديد في صناعة الآلات والمعدات الثقيلة بسبب قوتها العالية جدًا ، حيث إنها قادرة على تحمل الأوزان الثقيلة والظروف البيئية القاسية ، على الرغم من أنها تآكل مع مرور الوقت ويمكن أن تذوب في درجات حرارة عالية.
العناصر النبیلة: تتميز المعادن النبيلة في الجدول الدوري بعدد معين من المزايا ، أولها:
عدم وجود تفاعل أثناء التفاعلات الكيميائية: تتفاعل مع ذلك عندما تكون في صورة سائلة أو مسحوق. غير قابلة للتآكل: المعادن النبيلة لا تصدأ عند تعرضها للهواء.
ليونة عالية: يمكن تشكيلها بسهولة وتتميز بمرونتها العالية ؛ عندما يتحول إلى رقائق رقيقة ، يمكن تحويل جرام واحد من الذهب إلى رقاقة تبلغ مساحتها متر مربع ، واستخدم العالم رذرفورد رقائق الذهب لدراسة الأدلة الذرية.
موصل جيد للحرارة والتيار الكهربائي: يمكن اعتباره من أفضل المعادن الموصلية ، ولكن تكلفته عالية جدًا لخصائصه النبيلة ، ويستخدم في صناعة المجوهرات ، ومن الأمثلة على ذلك الذهب والبلاتين والفضة.
المعادن الثقيلة يتم تصنيف المعادن ذات الوزن الذري العالي والكثافة العالية في مجموعة ، ومع ذلك ، قد تكون المعادن الثقيلة أقل قوة من الحديد والمعادن الأخرى ، ولا توجد في الطبيعة بنفس القدر مثل المعادن الأخرى ، وهكذا يتم جمعها وتتميز بهذه الخصائص:
سامة: يمكن أن تهدد صحة الإنسان عندما تصل إلى داخل الجسم على شكل زرنيخ وكادميوم ورصاص.
لينة: غالبًا ما تعتبر المعادن مواد صلبة ويمكن أن تتخذ أشكالًا عديدة ؛ ومع ذلك ، فإن أعضاء هذه المجموعة لا يتبعون هذه القاعدة.
موصل ضعيف للحرارة والتيار الكهربائي: على الرغم من أن المعادن هي موصلات للتيار الكهربائي والحرارة ؛ ومع ذلك ، فإن الزئبق موصل رديء للحرارة والرصاص موصل ضعيف للتيار الكهربائي.
تستخدم على نطاق واسع: تُستخدم هذه المعادن في عدة مجالات ، بما في ذلك الصناعة والزراعة والرعاية الصحية ، بالإضافة إلى كونها جزءًا من الجزيئات الحيوية في النباتات والحيوانات.
سبائك معدنية
تتكون العناصر في هذه المجموعة من خليط من المعادن ، تتميز على النحو التالي:
المعادن المختلطة: تستخدم لتحقيق الخصائص المرغوبة مثل قوة أكبر ، ومتانة أكبر ، أو مقاومة أكبر للتآكل.
المعادن المضادة للحرارة: تستخدم هذه السبائك لتجنب أو مقاومة توليد الحرارة ، والمسدس هو مثال صارخ على استخدام هذه المجموعة لأنها تسخن عند إطلاقها ، ولكن بسبب استخدام السبائك ، فإنها تفعل ذلك. لا يسخن بسرعة كبيرة مثل المعادن التقليدية.
استخدامات أنواع معينة من المعادن. من أشهر استخدامات المعادن والسبائك المختلفة:
النحاس: يستخدم هذا المعدن في صناعة الكابلات وأسلاك التوصيل الكهربائية والمآخذ ، حيث أن النحاس موصل جيد للتيار الكهربائي. الحديد: يستخدم الحديد في صناعة المسامير وألواح الحديد وحدوات الخيول والأفران والقضبان وكتل المحرك. الزنك: يستخدم عنصر الزنك في صنع بطاريات الخلايا الجافة وطلاء صفائح الحديد لمنعها من الصدأ.
الفضة الألمانية: يستخدم هذا العنصر في صناعة العملات الفضية. برونزية: تستخدم في صنع التروس ومراوح السفن ودعامات العجلات وما إلى ذلك.
الألمنيوم: يستخدم في صناعة الأواني المخصصة لمقاومة التآكل ، إضافة إلى استخدامه في تصنيع بعض أجزاء الطائرات لخفته. كيفية معرفة الفرق بين المعادن وغير المعدنية يمكن للمرء معرفة ما إذا كان العنصر معدنيًا أم غير معدني من خلال معرفة موقعه في الجدول الدوري ، حيث يوجد خط متعرج يمتد إلى يمين الجدول ، وكل عنصر يقع على تفعيل هذا الخط عنصر غير فلزي ، والعناصر الأخرى هي عناصر معدنية باستثناء انتصار الهيدروجين وهو عنصر غير معدني في الحالة الغازية وفي ظل الظروف القياسية ، ويمكن أن يكون المعدن يُستدل عليها بالاسم ، نظرًا لأن المعادن غالبًا ما تنتهي باسمها بالمقطع (اليوم) ، مثل البريليوم والتيتانيوم.
بعض أنواع المعادن واستخداماتها
تم اكتشاف العديد من المعادن منذ العصر البرونزي وتم تطوير العديد منها لتلبية وظائف محددة للغاية والاستفادة منها. قد تلاحظ أن حياتنا اليومية مليئة بالعديد من المعادن المختلفة التي نستخدمها عادة ويختلف ترتيب المعادن من حيث التوصيل الكهربائي ومن حيث الاستخدامات ، وأنواع هذه المعادن هي:
معدن الفولاذ
هذا المعدن هو أحد أكثر المعادن شيوعًا في العالم. يتكون الفولاذ أو الفولاذ من عنصرين ، الحديد والكربون ، وتبلغ نسبة الحديد حوالي 99٪ منه ، والباقي 1٪ هو نسبة الكربون ، وهذه النسبة يمكن أن تختلف في بعض الحالات ، وتزيد عن 1.8 مليار طن يتم إنتاجها من الفولاذ الصلب كل عام ، وعادة ما يتم إنتاج نصفها في الصين ، وهي كمية كبيرة ، لأنه يمكننا القول أن متوسط وزن الفيل الأفريقي حوالي 5 أطنان فقط.
أنواع الفولاذ
يوجد العديد من أنواع الصلب المختلفة ، منها:
الكربون الصلب
وهو أساس الفولاذ لأنه يعتمد على عنصر الكربون الجيد وكذلك الحديد ، حتى لو تمت إضافة عناصر أخرى يتم إضافتها بكميات صغيرة.
هناك ثلاث فئات: الصلب الكربوني العالي والمتوسط والمنخفض. وكذلك أرخص الإنتاج. يتم توزيع هذا المعدن على نطاق واسع في العالم. توجد كمواد بناء للهياكل ، وكذلك في مكونات ميكانيكية بسيطة وأدوات أخرى متنوعة.
خليط معدني
وهو صلب قوي ولكن بعد التعديل عليه واضافة عناصر أخرى تغير خصائصه بحيث يمكن تخصيصه بسهولة أكبر. عن طريق تغيير خصائص المعدن بشكل مختلف عن العنصر الآخر.
يستخدم هذا المعدن في صناعة السبائك التي تمنح القوة للتروس عالية الأداء. يقاوم التآكل وكذلك تآكل الغرسات الطبية. كما تعمل على زيادة كمية أنابيب الضغط التي يمكن أن تتحملها ، حيث أن هذا المعدن هو الأساس والعمود الفقري للمعادن المستخدمة.
فولاذ لايصدأ
إنه أحد أنواع السبائك الصلبة التي تركز بشكل أساسي على مقاومة التآكل. إنه خليط من الفولاذ مع الكروم والكروم.
هنا تكون مسؤولة عن إنشاء حاجز رقيق في حالة التآكل ، مما يبطئ عملية الصدأ. عندما يحدث خدش في هذا الحاجز ، يتشكل حاجز جديد على الفور لمنع التآكل والصدأ. الفولاذ المقاوم للصدأ هو أحد أفضل المعادن المعروفة.
يتم استخدامه في صناعة العديد من الأشياء مثل المطابخ والسكاكين والأواني والطاولات وتقريباً كل ما يتلامس مع الطعام. على الرغم من أنه معدن مقاوم للصدأ ، إلا أنه يمكن أن يصدأ بسبب التراكيب المختلفة المصنوعة منه وبسبب التنظيف أو الصيانة غير الصحيحة.
نظرا لاهميت هذا المنتج وفوائده واستخداماته ، نحن نقوم بتصدير جميع انواعه والى جميع انحاء العالم وبافضل الاسعار، يمكنكم التواصل معنا مباشرة عبر الواتساب وبالضغط على كلمة شراء الظاهر اسفل الشاشة وسوف نجيب على جميع استفساراتكم القيمة .
