السبت، 19 يونيو، 2010

المعادن


المعادن

* المعدن:
هو الوحدة الأساسية فى بناء الصخور.
وتتميز المعادن بتركيب كيميائى محدد وبناء ذرى ثابت وهى ذات قيمه اقتصادية عالية.

* تركيب القشرة الأرضية وعلاقته بالمعادن:
1- تتركب القشرة الأرضية من ثلاثة أنواع من الصخور نارية - رسوبية - متحولة.
2- لا يشترط أن يكون الصخر صلداً فالرمل صخر.
3- الصخر مكون من عدة معادن [مثل الجرانيت] أو معدن واحد[مثل الكالسيت] .
4- من أهم معادن القشرة الأرضية مجموعة السليكات - الكربونات - الأكاسيد - كبريتات - عناصر منفردة.
5- عرف الإنسان القديم المعادن - استخدم معدن الصوان فى عمل السكاكين والحراب.
6- استخدم الانسان الأصباغ فى الرسم على جدران الكهوف (المغره الحمراء والصفراء)
7- استخدم المصرى القديم بعض الفلزات كالنحاس والذهب وكان أول من استخدم الأحجار الكريمة (الفيروز - الزبرجد - زمرد(

تعريف المعدن:
هو الوحدة الأساسية التى يتكون منها الصخر.
هو مادة صلبه غير عضوية تتكون فى الطبيعة و لها تركيب كيميائى محدد وشكل بلورى مميز.

الشكل الخارجى للبللورة:
البللورة: هى مادة ذات شكل هندسي معين يعبر عن ترتيب وضع ذرات العناصر المكونة للمعدن فى هيكل بنائى محدد.
الأوجه البللوريه: وهى الأسطح الخارجية المستوية للبلورة وهى ترتبط بنظام تكرارى معين.
التماثل البللورى: تكرار أوجه متشابهة على جوانب أو حروف أو أركان البلورة.
ويتغير التماثل البلورى بتغير أطوال المحاور وتغير الزوايا بينهما.

الأشكال البللورية الرئيسية:
هى نتاج نمو البللورة فى الاتجاهات الفضائية الثلاث .
1- صفائحية: تنتج من نمو البللورة فى اتجاهين بنسبة اكبر من الاتجاه الثالث مع تفلطح واضح فى نموها.
2- قرصية: تنتج من نمو البللورة فى اتجاهين بدرجه أكبر من الاتجاه الثالث.
3- متساوية الأبعاد: (مكعبة) إذا كان النمو فى كل الاتجاهات الثلاث بنفس الدرجة.
4- عمدانية أو أبرية: إذا زاد النمو فى الاتجاه الرأسى أكثر من الاتجاهين الآخرين تكون عمدانية واذا زادت نسبة النمو فى الاتجاه الرأسى بدرجة كبيرة تصبح إبرية

* تكوين المعادن:
تتكون المعادن إما من عنصر واحد مثل الذهب والكبريت والجرافيت وتسمى فى هذه الحالة معادن عنصريه أو تتكون من عده عناصر متحدة معاً كيميائياً.
هناك ارتباط بين تكون المعدن وتكون الصخر الذى يحويه مما يؤدى إلي إختلاف نشأة المعادن (في الصخور النارية والرسوبية والمتحولة) تتحد العناصر مع بعضها إما فى مصهور الماجما أو فى الترسيبات (الصخور الرسوبية) لتكوين المعادن
أهم العناصر فى تركيب القشرة الأرضية مرتبة تنازليا حسب النسبة المئوية
للوزن هى:
العنصر النسبة المئوية للوزن
1-الأكسجين 46.6
2-السليكون 27.7
3-الألومنيوم 8.1
4-الحديد 5.0
5-الكالسيوم 3.6
6-الصوديوم 2.8
7-البوتاسيوم 2.6
8-الماغنسيوم 2.1
9-بقية العناصر 1.5

100

* الخواص الفيزيائية للمعادن
كل معدن له عدد من الخواص الفيزيائية المميزة والتى تمكننا من تصنيفه
والتعرف عليه و هى تنقسم إلى:
1- خواص بصرية: وهى خواص تعتمد على تفاعل المعدن مع الضوء الساقط عليه
والمنعكس منه وتشمل )البريق - اللون - عرض الألوان - الشفافية - المخدش )
2- خواص تماسكية: وهى خواص تعتمد على درجة ترابط وتماسك الجزئيات المكونة للمعدن وتشمل (الصلادة - الانفصام - المكسر -القابلية للسحب والطرق )
3- الوزن النوعى: وتنقسم المعادن إلى معادن خفيفة ومعادن متوسطه ومعادن ثقيلة.
4- الخواص المغناطيسية: وهى انجذاب المعدن أو تنافره مع المغناطيس.
5- الخواص الحرارية: وهى قابلية المعدن للانصهار ودرجه انصهاره.
6- خواص أخرى : مثل المذاق (ملحى - مر) - الملمس(ناعم - خشن) الرائحة
وسوف نتحدث عن نوعين من هذه الخواص.

أ - الخواص البصرية للمعادن.
1-البريق:
وهى تعتمد على تفاعل المعدن مع اللون الساقط عليه أو المنعكس منه وتنقسم خاصيه البريق إلى:
أ - بريق فلزى لامع يعكس الضوء بدرجه كبيرة فيشبه الفلزات مثل الذهب - الحديد - النحاس.
ب - بريق لا فلزى: أقل لمعاناً حيث يعكس المعدن الضوء بدرجة أقل ويوصف البريق بما يشابهه من أشياء معروفة مثل: بريق زجاجى (الكوارتز) بريق لؤلؤىء(الماس) بريق حريرى )الجبس)
جـ - معدن مطفى - غير براق مثل البريق الترابى أو البريق الأرضى.

2-اللون:
يتوقف لون المعدن على طول الموجات الضوئية التى تنعكس منه والتى تعطى الإحساس باللون.
بعض المعادن لها لون ثابت يسمى اللون الحقيقى أو المتأصل مثل الكبريت الأصفر وأخضر المالاكيت - الجالينا.
بعض المعادن ألوانها متغيرة نتيجة احتواء المعدن على نسبة من الشوائب مثلا:
الكوارتز النقى شفاف (البللور الصخرى) لوجود فقاعات غازيةـ الكوارتز المدخن الأسود الذى ينتج من كسر بعض الروابط الكيميائية بين ذرات عناصره.
- الكوارتز الأرجوانى (الأميثيت) لوجود أكاسيد الحديد أو المنجنيز- معدن سفاليريت (كبريتيد الزنك) ولونه أصفر شفاف فى الحالة النقية ولكنه يتغير إلى اللون البنى لوجود الحديد فيه.

3- عرض الألوان:
هى خاصية عرض أو تلاعب الألوان حيث يتغير اللون مع حركة العين مثلاً:
الماس يفرق الشعاع الأبيض إلى اللون الأحمر واللون البنفسجى معطياً بريقاً لامعاً فى كل الاتجاهات.
الأوبال: يتميز بخاصية اللألأة والتى تميز المعدن حيث يتغير بريق المعدن باختلاف اتجاه النظر إليه.
خاصية عين الهر: حيث يتموج بريق المعدن ذو النسيج الليفى باختلاف اتجاه النظر إليه.
ملحوظة: تظهر هذه الخاصية بوضوح فى الأحجار الكريمة التى تستخدم للزينة.

4- الشفافية:
هى قدره المعدن على إنفاذ الضوء خلاله.
وتنقسم المعادن إلى:
معادن شفافة: تظهر من خلاله الصورة بوضوح مثل الكوارتزالشفاف .
معادن نصف شفافه نرى صورة ولكن غير واضحة مثل الأوبال.
معادن معتمة: لا ترى من خلالها مثل الجالينا.

5- المخدش:
هو لون مسحوق المعدن.
وهو ثابت فى المعادن التى يتغير لونها بتغير الشوائب ونسبتها
ونحصل عليه من حك المعدن فوق قطعه من خزف غير مصقول أو سطح خشن.
- ويمكن الاعتماد على هذه الخاصية فى التعرف على المعادن.

ب - الخواص التماسكيه للمعادن :-
1- الصلادة
- هى درجة مقاومة المعدن للخدش أو البرى.
- تتحدد صلادة المعادن بطريقه نسبية حيث تخدش المعادن الأكثر صلادة المعادن الأضعف منها عند احتكاكهما معاً .
- وضع العالم( موه) Moh مقياس الصلادة كالتالى :
التلك 1
الجبس 2
الكالسيت 3
الفلوريت 4
أباتيت 5
ارثوكليز 6
كوارتز 7
توباز 8
كوراندوم 9
الماس 10
وتتميز المعادن الثمينة بارتفاع صلادتها عن (7.5).
- يمكن قياس الصلادة إما باستخدام أقلام الصلادة أو أشياء أخرى معلومة الصلادة بالتقريب مثل.
1- ظفر الإنسان 2.5.
2- نصل سكين أو قطعة زجاج 5.5
3- لوح المخدش الخزفى 6.5
4-المبرد الصلب 7
2- الانفصام:
هو قابلية المعدن للتشقق على امتداد مستويات ضعيفة الترابط نسبياً منتجاً سفوحاً ملساء عند كسره أو الضغط عليه.
- ينتج عن الانفصام سفوحاً ملساء عند كسر المعدن أو الضغط عليه.
- هناك عدة أنواع من الانفصام تظهر فى المعادن المختلفة مثل:
أ - انفصام قاعدي (صفائى( مثل الميكا والجرافيت.( في اتجاه واحد)
ب - انفصام معينى الاوجه مثل الكالسيت.( في أكثر من اتجاه )
جـ - انفصام مكعبى مثل الهاليت. ( في أكثر من اتجاه )
د - بعض المعادن لا تظهر فيه خاصية الانفصام مثل الكوارتز.
3- المكسر:
والمكسر هو شكل سطح المعدن المكسور حديثاً عقب الكسر مباشرة وقبل تأثره بعوامل التعرية.
والشكل الناتج عن الكسر يوصف بالمقارنة بأشكال أخرى مثل مكسر محارى (الكوارتز( والمكسر الخشن غير منتظم السطح
- مكسر مسنن ينتج عنه شظايا وأسنان مدببة أو مكسر مستوى.
4- القابلية للسحب والطرق:
إمكانية تشكيل المعدن بالطرق إلى رقائق أو السحب إلى أسلاك مثل الذهب - النحاس - الفضة.
توجد بعض المعادن غير قابله للطرق والسحب وتتفتت عند الطرق عليها مثل التلك والجبس والكوارتز.

* أمثلة من المعادن الاقتصادية الشائعة :-
1- الذهب:
معدن عنصرى (عنصر واحد) فلزى.
يوجد على هيئة عروق - صفائح أو قشور فى المرو - أو فى كتل كبيرة.
خواصه:
يتبلر فى فصيلة المكعب - البللورة (نادرة) ثمانية الأوجه.
الوزن النوعى 19.3 الصلادة 2.5 - 3
قابل للطرق والسحب - موصل جيد للحرارة والكهرباء (رابطة فلزية)
يوجد مختلط مع غيره من العناصر(إذا احتوى طن المرو على نصف جرام ذهب يعتبر اقتصادى)
الإنتاج فى أفريقيا يصل إلى 60% من الإنتاج العالمى خاصة فى جنوب أفريقيا وغانا وبوركينافاسو.
فى مصر فى الصحراء الشرقية.
يستخدم فى صناعه أدوات الزينة أو حلى السيدات - أو بعض الصناعات الدقيقة.

2- الماس:
معدن عنصرى - لافلزي - مكون من الكربون النقى يتكون فى باطن الأرض بتأثير الحرارة والضغط [2500درجة مئوية - 100 ألف ضغط جوي ]
- فصيلة المكعب - بلوراته ثمانية الأوجه.
- عالى الصلادة (10) ( تركيبه الداخلى بسيط وصلادته العالية وبريقه الماس يرجع إلى روابطه التساهمية الداخلية ).
- البللورات: الطبيعية غير المصقولة لها بريق مطفى والمصقولة لها بريق ماسى ساطع.
- الماس الشفاف - كبير الحجم يستخدم فى الأحجار الكريمة.
- الماس غير الشفاف صغير الحجم يستخدم فى قطع المعادن الصلبة وتلميعها.
- استخراجه 90% من جنوب أفريقيا غانا - غينيا - تنزانيا

3- الجالينا:
معدن يتركب من كبريتيد الرصاص.
- بللوراته مكعبة - قد يحتوى على بعض من الفضة.
- الوزن النوعى 7.5 والصلادة 2.5.
- استخدم قديماً فى(كحل العين)
قد يكون مختلطاً مع سفاليرايت )كبريتيد الزنك) لتشابه تكوينهما.
- وجودة - أم غيج جنوب القصير على ساحل البحر الأحمر.

4- الكالسيت (كربونات الكالسيوم(
من أكثر المعادن شيوعاً فى الصخور الرسوبية للحجر الجيرى ويحتوى على بقايا الحفريات والطحالب.
- يتبلر فى فصيلة الثلاثى. الشكل البللورى معينى الأوجه.
- الصلادة 3
- الانفصام كامل - معينى الأوجه.
يتحول بالضغط والحرارة إلى رخام يذوب فى الماء الحمضى مكوناً بيكربونات الكالسيوم والذى يترسب بعد فقد ثاني أكسيد الكربون متحولاً إلى كربونات الكالسيوم غير الذائبة.
- يستخدم فى أعمال البناء كحجر جيرى أو البياض كجير حى.
يستخدم الرخام الناتج منه فى أعمال البناء.
تستخلص بعض الحيوانات البحر ية لبناء هياكلها التي تترسب بعد موتها مكونة طبقات جيرية .

ليست هناك تعليقات:

إرسال تعليق