معدن

مجموعة معادن.

المعدِن مركب صلب، يتكون طبيعياً من خلال عمليات جيولوجية. ولا تعود الحدثة على المركب الكيميائي فقط، ولكن على البناء المعدني أيضاً. تتغاير المعادن في الهجريب من عناصر نقية وأملاح بسيطة، إلى سليكات غاية في التعقيد بآلاف التكوينات المعروفة. والفهم الذي يفهم المعادن يسمي فهم المعادن، وقد صنف كارولوس لينيوس (1707–1778) المعادن على أنها مملكة في العالم الطبيعي بالإضافة إلى الحيوانات، النباتات.. معدن أوعدة معادن تبني سويةً الصخر.

التعريف

المعادن مواد صلبة متجانسة غير عضوية، تحدث طبيعياً، ولها بناء بلوري محدد وهجريب كيميائي معين. وفي عام 1995 وضعت منظمة المعادن العالمية تعريفاً آخر يقول أن "المعدن هوتعبير عن عنصر أومركب كيميائي كريستالي بطبيعته متكون كناتج عمليات جيولوجية". المعادن لها خواصها الفيزيائية المحددة التي تعد ثابتة لكل معدن.

المعادن هي مواد تتكون في الطبيعة نتيجة بعض العمليات الجيولوجية، وتمتلكُ بناءً بلورياً وهجريباً كيميائياً خاصاً، وتُعتبر مواداً صلبة متجانسة غير عضوية، وتصنف المعادن حسب الهجريب الكيميائي إلى معادن عنصرية، وكبريتيدات، وأكاسيد، وهاليدات، وفوسفات، وكربونات، وكبريتات، وسيلكات. كيف من الممكن أن تتكوّن المعادن النشاط الناري: تتمّ عملية التبلور فيه من خلال السائل الانصهاري، حيثُ تبدأ المعادن بالتشكل بعد تبريد هذا السائل، أومن خلال التبلور من المحاليل الحارّة. عمليات الترسيب: يتمّ التبلور فيها من خلال ترسيب المركبات الملحية لمياه البحار والمحيطات، ويتمّ هذا الترسيب نتيجة تبخرِ الماء، وقد تكون على شكل خامات معدنية رسوبية. عمليات التحوّل: قد تتكون المعادن نتيجة تعرضها لتأثير عوامل مختلفة وهي الحرارة والضغط وبخار الماء والتفاعلات الكيماوية للمحاليل، ومن الأمثلة على المعادن التي تتكوّن نتيجة عوامل التحويل الجرافيت الذي يتكوّن من الفحم. الخصائص العامّة للمعدن تتكوّن في الطبيعة تلقائياً، من دونِ أيِّ تدخّلٍ من الإنسان. الصلابة أوالقساوة وهي تعبّر عن قدرة المعدن على خدش معدن أخر أم لا. مواد نقية لها مكونات كيميائية محددة ولها شكل بلوري حيث إنَّ ذراتهُ مرتبة في الأبعاد الثلاثية بشكلٍ هندسيٍ منتظم ومتكرّر. تتمّيز بعض المعادن بامتلاكها ألواناً مميزة. الخصائص الفيزيائية للمعادن مظهر البلورة: هوشكل البلورة الخارجي والذي بدورهِ يقوم بعكسِ الترتيب الداخلي للذرات المكوّنة لها. اللون: يمكن تمييز عدد محدّد من المعادن التي تمتلك ألوان مميزة مثل الأخضر أوالأصفر، ونراه بالعين المجردة على السطح الخارجي للمعدن. الحكاكة: بعد القيام بحكّ المعدن بواسطة لوح الحكاكة ينتج مسحوق معين بلون معين، وتُعبر الحكاكة عن لون مسحوق المعدن بعد عملية الحك، ويستخدم لتمييز المعادن المتشابهة في اللون. القساوة: وهي خاصيّة تُعبر عن مقاومة المعدن للخدش ويمكن تحديدها من خلال استخدام معدن معلوم القساوة وخدشه به. اللمعان: ويعبر عن مدى لمعان سطح المعدن من خلال شدة الضوء المنعكس من سطحه، ويكون إمّا لمعان فلزي، أولمعان شبه فلزي، أولمعان لا فلزي. الشفافية: وتعبر عن قدرة المعدن على تمرير الضوء من خلاله، وتقسم المعادن بناءً على ذلك إلى معدن مُعتم ومعدن شبه شفاف ومعدن شفاف. الوزن النوعي: ويعبر هذا المصلح عن كثافة المعدن بالنسبة لكثافة الماء. الانفصام: هوقابلية المعدن للتشقق، ويحدث هذا التشقق على الأسطح ذات الروابط الكيميائية الضعيفة، وغالباً ما تتم عملية الانفصام للمعادن في عدد من مستويات الانفصام.

الخواص الطبيعية للمعادن

خواص بصرية

اللون: ثابتة اللون – متغيرة اللون. فعالية المعدن لعكس أوامتصاص الضوء الأبيض. تعد هذه الخاصية من أضعف المعايير المستخدمة لتحديد المعدن بسبب تأثر اللون بالملوثات، إزعاجات في بريق البلورة أوسماكة العينة حيث تكون العينة الرقيقة أفتح. على سبيل المثال يمكن للمرووالكالسيت حتى يأتيا بالألوان أخضر، أصفر، أحمر، بني، أزرق، أبيض وصافٍ. الكبريت يأتي دائماً بلون أصفر والبيريت يأتي بلون النحاس الأصفر.
الخدش: لون مسحوق المعدن
الشفافية: شبه شفافة، أومعتمة
بريق: قدرة المعدن على عكس الأشعة الضوئية الساقطة عليه.
- بريق فلزي: المضى
- بريق لافلزي: ماسي، زجاجي (الكوارتز)، صمغي (كبريت)، لؤلؤي (التلك)، حريري (الأسبستوس، الجبس)، ترابي (بوكسيت).

خواص تماسكية

البناء الكريستالي:

يتبلور المعدن بحسب نظام بنائي خاص. عندما يمتلك المعدن القدرة على حتى يُبنى ببطء شديد يمكن لبُنيته حتى تُرى بالعين المجردة. هناك سبعة أنظمة بلورية: نظام بلوري ثلاثي الميل، نظام بلوري أحادي الميل، نظام بلوري معيني قائم، نظام بلوري سداسي، نظام بلوري ثلاثي، نظام بلوري رباعي ونظام بلوري مكعب، معدودة بتزايد التناظر.

قابلية الشطر:

وهي نزعة المعدن للبتر على طول سطح أوزوايا خاصة بسبب الضعف في البناء الكريستالي. يمكن حتى تكون رؤية شطر عند بعض عينات المعادن صعبة جداً، على الرغم من أنه ينبغي على المعدن حتى يظهره. وبالتالي يمكن استعمال قابلية الشطر عند العينة من أجل استثناء المعادن التي تفتقد قابلية الشطر. من السهل خلط مفهومي قابلية الشطر مع البناء الكريستالي. تمتلك بعض المعادن الخاصيتين، مثل الهاليت، الكالسيت والفلوريت. هناك معادن تمتلك فقط خاصية قابلية الشطر مثل الميكا، ومعادن أخرى تمتلك فقط خاصية البناء البلوري مثل المرو. تُبتر المعادن بخاصية قابلية الشطر دائماً بنفس الزوايا، أما المعادن ذات البناء البلوري تبتر باتجاهات غير منتظمة.

الصلادة: هي المقاومة التي يبديها المعدن للخدش، وتتبع مقياس موهوللصلابة: تالك، جص، كالسيت، فلوريت، أباتيت، فلدسبار، كوارتز، توباز، كوروند، ألماس.
الانخلاع (التشقق): قابلية المعدن للانخلاع عند مستويات منتظمة (مستويات الانخلاع) ومتوازية عند طرقها طرقا خفيفا، وتقسم إلى انخلاع واضح- في اتجاه أوأكثر- وانخلاع غير واضح.
الانفصال: تفتت أوتكسر المعدن نتيجة عوامل خارجية
سطح الكسر: شكل سطح المعدن عند كسره صناعيا في اتجاهات غير تلك التي ينفصم عندها. يمكن لسطح الكسر حتى يستخدم من أجل تحديد المعادن التي تفتقد أوتمتلك قابلية شطر ضعيفة. سطح الكسر يمكن حتىقد يكون بشكل بلح البحر (سطح كسر منحنٍ دائماً)، بشكل تحطّم، بشكل خيطي أوبشكل أملس.
الطروقية وقابلية السحب: إمكانية تشكيل المعدن.
الوزن النوعي.
الخواص الحسية: الرائحة، المذاق، الملمس.

خواص أخرى

- الإشعاع الذري
- المغناطيسية
- الكهربائية
- درجة حرارة الانصهار

التصنيف الكيميائي للمعادن

السيليكات: العائلات السيليكاتية: مايكا: مسكوفيت، بيوتيت، فلسبارات: ارثوكليز، بلاجيوكيز، امفيبول، بايروكسين، اوليفين، كوارتز.
الكربونات: كالسيت، دولوميت، ملاكيت.
فوسفات: اباتيت.
الاكاسيد: هيماتيت، ماغنيتيت.
الكبريتيدات: غالينا، بيريت.
الكبريتات: الجبس والباريت وانهيدريت.
الهاليدات: هاليت، فلوريت.
المعادن الاحادية: مضى، فضه، كبريت، غرافيت، ماس.

نشأة المعادن

تتكون المعادن في الطبيعة نتيجة للعمليات التالية:

النشاط الناري
- التبلور من السائل الصهاري
- التبلور من المحاليل الحارة
عمليات الترسيب
- التبلور من المركبات الملحية لمياه البحار والمحيطات
- تكون بعض المعادن في صورة خامات معدنية رسوبية لمنشأة
عمليات التحول
- تكون معادن جديدة بتأثير عوامل التحول مثل الجرافيت(من الفحم)
- التكون بهجريز الغازات قرب فوهات البراكين

انظر أيضا

تحرير المعادن
بصريات المعادن
مجهر بتروغرافي

مراجع

^ Roussel, E. G.; Cambon Bonavita, M.; Querellou, J.; Cragg, B. A.; Prieur, D.; Parkes, R. J.; Parkes, R. J. (2008). "Extending the Sub-Sea-Floor Biosphere". Science. 320 (5879): 1046. Bibcode:2008Sci...320.1046R. doi:10.1126/science.1154545. PMID 18497290. مؤرشف من الأصل في 24 سبتمبر 2015.
^ Dana Classification 8th edition – Organic Compounds. Mindat.org. Retrieved on 2011-10-20. نسخة محفوظة 12 نوفمبر 2016 على مسقط واي باك مشين.
^ "Mackinawite". Mindat.org. مؤرشف من الأصل في 17 مارس 2017. اطلع عليه بتاريخ 13 أغسطس 2012.
^ Dan H. Nicolson. Animal, Vegetable or Mineral?. Proceedings of a Mini-Symposium on Biological Nomenclature in the 21st Century held at the University of Maryland on أربعة November 1996. Edited by James L. Reveal نسخة محفوظة 17 يناير 2016 على مسقط واي باك مشين.