أنواع المعادن

أنواع المعادن



يعرف المعدن بأنّه مادة طبيعية ذات تركيب كيميائي مميز أو متغير في نطاق محدود وله تركيب بلّوري داخلي ثابت ويظهر أحياناً على شكل بلورات، و التركيب الكيميائي والتركيب البلوري يحددان صفات المعدن. كما توجد المادة الكيميائية على صورة معدن أو أكثر وبشكل مختلف، فمثلاً يوجد الكربون في الطبيعة على صورة معدن الألماس وهو أصلب المعادن المعروفة كما يوجد على صورة معدن الجرافيت وهو من أقل المعادن صلابة. الأنظمة البلورية : تتواجد المعادن في أشكال مختلفة بلورية في الصخور، أمّا البلورة فهي عبارة عن جسم صلب متجانس كيميائياً، ولها أسطح ومستويات طبيعية تعرف باسم أوجه البلورة وتتميز بوجود علاقات تماثل معينة. ويمكن تقسيم البلورات عادة إلى سبعة نظم بلورية وذلك على أساس أطوال المحاور البلورية أ , ب , ج , والزوايا البلورية α ، β ، γ ، والنظم البلورية هي: • نظام المكعب: ويمتاز هذا النظام بثلاثة محاور بلورية متساوية ومتعامدة.أي إنّ: أ = ب = ج , α = β = γ = 90° وتمثل هذا النظام بلورة الألماس. • نظام الرباعي : ويمتاز هذا النظام بثلاثة محاور بلورية متعامدة، المحوران الأفقيان متساويان والمحور الثالث رأسي وهو أطول وأقصر منهما، أي إنّ: أ = ب ≠ ج ، α = β = γ = 90° ويمثل هذا النظام الزيركون. • نظام السداسي : ويمتاز هذا النظام بأربعة محاور بلورية ، ثلاثة منها أفقية ومتساوية ومتبادلة وتتقاطع في زوايا مقدارها 120° درجة والمحور الرابع رأسي أطول أو أقصر منها وعمودي على مستواها، أي إن: أ1 = أ 2 = أ 3 ≠ 90°، γ = 120° ويمثل هذا النظام بلورة البيرل. • نظام الثلاثي: يمتاز هذا النظام بأربعة محاور بلورية مثل النظام السداسي، وهما متشابهان من حيث عدد المحاور البلورية وكيفية توزيعها والاختلاف الوحيد بينهما هو أنّ المحور ( ج ) في النظام الثلاثي محور تماثل بينما في النظام السداسي محور تماثل سداسي. وتمثل هذا النظام بلورة الكوراندم. • نظام المعيني القائم: يمتاز هذا النظام بثلاثة محاور بلورية غير متساوية ولكنها متعامدة، أي أنّ: أ ≠ ب ≠ ج ، γ = β = α = 90° وتمثل هذا النظام بلورة الكبريت المعين. • نظام أحادي الميل: يمتاز هذا النظام بثلاثة محاور غير متساوي والمحور ( ب ) عمودي على مستوى أ ، ج لكن المحور ميل على مستو المحورين ب ، ج ، أي أن: أ ≠ ب ≠ ج ، γ = α = 90° ≠ β ، وتمثل هذا النظام بلورة الأورثوكليز. • نظام ثلاثي الميل: يمتاز هذا النظام بثلاثة محاور بلورية غير متساوية وتتقاطع في زوايا غير متساوية أيضاً، أي إن : أ ≠ ب ≠ ج ، α ≠ β ≠ γ = 90° ويمثل هذا النظام بلورة الميكروكلين. الخواص الطبيعية للمعادن: إن نوع الذرات وترتيبها الداخلي في أي معدن يحددان شكله البلوري وخواصه الطبيعية والكيميائية والضوئية. ويمكن التعرف على المعادن إما بواسطة فحصها بالعين المجردة أو إختبارات طبيعية أو كيميائية أو ضوئية، وتعتبر الخواص الطبيعية مهمة جداً للتعرف على المعادن، وهي كالآتي: • الخواص البصرية: تعتمد هنا على الضوء مثل اللون والمخدش والشفافية والبريق والتضوء (الفلور والفسفور). • الخواص التماسكية: عبارة مجموعة من الخواص التي تتوقف على مقدار تماسك المعدن مثل الصلابة والإنفصام والإنفصال والكسر وكذلك قابلية المعدن للسحب والطرق والتشكيل. • الوزن النوعي: تعتمد فقط على ترابط الجزيئات والذرات للمعادن. • الخواص الحسية: تعتمد هنا على الحواس مثل الطعم والملمس والرائحة. • الخواص الحرارية: تعتمد هنا على الحرارة مثل قابلية المعدن للإنصهار.

ما اهمية اكتشاف الانسان للمعادن



المعادن هي إحدى أنواع المركبات التي تتركب طبيعياً في الطبيعة جراء تعرضها لعمليات جيولوجية مختلفة، أكسبتها صفاتها وخواصها الكيميائية والفيزيائية المختلفة. للمعادن خواص تميزها من بعضها، فهناك الخواص البصرية مثلاً كاللون والشفافية والبريق المعدني، إضافة إلى ذلك هناك الخواص التماسكية كالصلابة وهي مقاومة المعدن للخدش والانخلاع والانفصال وسطح الكسر والقابلية للسحب والوزن النوعي، وأخيراً هناك الخواص كالكهربائية والمغناطيسية ودرجة الانصهار.


تستخدم المعادن بدرجة أساسية كمدخلات إنتاج صناعية للمصنوعات، فهناك صناعة السيارات والطائرات والآلات والصناعات الثقيلة الأخرى، وهناك استخدامها في البناء وخصوصاً الحديد، وفي صناعة أعمدة الإنارة وخطوط توزيع الطاقة الكهربائية وأبراج الاتصالات وفي صناعة المركبات الفضائية والصواريخ. أما في الطب سواء في الأجزاء الاصطناعية أم في الأدوات الطبية، وأيضاً تستخدم المعادن لأغراض الزينة كصناعة المجوهرات، وهناك استخدام في الصناعات الحربية المختلفة، إضافة إلى ذلك تستخدم المعادن في عمل ديكورات مختلفة داخل الأماكن المغلقة، وكل معدن يمتاز في صناعة محددة فالحديد مثلاً في البناء والذهب في المجوهرات أما النحاس فيستخدم في صناعة الموصلات الكهربائية المختلفة، وتختلف استخدامات المعادن باختلاف خصائصها التي تمتاز بها، فهناك معادن ذات أوزان خفيفة وصلابة عالية وهناك معادن توصيلها الكهربائي أفضل من المعادن الأخرى وغيرها العديد من الخصائص المختلفة.


يتنوع توزع المعادن في الطبيعة فكل دولة وكل منطقة تمتاز بنوع معين محدد من المعادن، فعلى سبيل المثال تمتاز القارة الإفريقية بتواجد المعادن الكثيف فيها، وخصوصاً الذهب، لهذا فإفريقيا تمتلك ثروات هائلة جعلت الدول الأخرى تتصدق عليها وتتمنن بعدما نهبتها خلال الحملات الاستعمارية التي جاءت بحجة التطوير والتحسين.


لا يخلو بيت من وجود المعادن فيه واستخدامات متعددة، لهذا فالمعادن ضرورية جداً، وقد اهتم الإنسان بها منذ القديم وورد ذكرها في القرآن الكريم في عدة مواضع وأشهرها في قصة ذو القرنين، إلى ذلك فقد حسن الإنسان من خصائص المعادن فأصبح هناك ما يعرف بالسبائك وهي عبارة عن مزيج من المعادن، تكتسب صفات مهمة جديدة، فمن هذه الصفات مثلاً زيادة الصلابة واختلاف درجات الحرارة الانصهارية وغيرها العديد من الصفات.


والمعادن في الدول ثروة قومية تعتمد عليها الدول في زيادة صادراتها، وبالتالي زيادة دخلها ومنتوجها القومي وتحسين حياة الشعوب الاقتصادية، وعملية استخراجها من الأرض تعرف بالتعدين، وهي صناعة استخراجية قائمة بذاتها، يعمل فيها العديد من الناس ويعتاشون منها. لهذا السبب فالمعادن مهمة جداً قي حياتنا على جميع المستويات والأصعدة المختلفة.

ما هو أثقل المعادن

يعتبر الأوزميوم أثقل معدن بين المعادن ، حيث أنّ كثافته تبلغ 22.6 غراماً لكل سنتيمتر مكعب، بمعنى أنّ المتر المكعب من هذا المعدن يزن 22600 كيلو غراماً ( و هذا يقدر بوزن 4 أفيال من الحجم الكبير!)، و تجدر الإشارة هنا إلى أنّ الثقل يختلف عن الصلابة، فالثقل شيء و الصلابة و القساوة شيء آخر، فعنصر الأوزميوم ليس الأصلب بين المعادن و ليس الأصلب بين العناصر، و لكنّه الأثقل و نعني بالأثقل هنا ليس ذا العدد الذري الأعلى، و إنّما نعني أنّه ذا الكثافة الأعلى، أي ذا كميّة الكتلة الأعلى في وحدة الحجم.

لون معدن الأوزميوم فضي مائل للزرقة قليلاً و قد يكون مائلاً للون الرمادي، و يمتلك الأوزميوم أعلى درجة حرارة إنصهار بين المعادن جميعها على الإطلاق، و مرّة أخرى لا يعني ذلك أنّه أصلبها، فالأوزميوم ليس أصلب المعادن، فهناك عناصر أصلب منه فالألماس أصلب منه مثلاً و لكنه ليس أثقل منه ، حيث يعتبر الأوزميوم معدنا هشاّ، و قد يتسائل البعض كيف يكون صلباً و عالي درجة الإنصهار و يكون هشاً، فنقول للتقريب أنّ الزجاج مثلاً صلب جداً و لكنّه مادّة هشة يمكن كسره بسهولة.

يبلغ العدد الذري للأوزميوم 76 ، و يعتبر الأوزميوم من الفلزات الإنتقاليّة، و تبلغ درجة إنصهار معدن الأوزميوم أكثر من 3000 درجة سيليسيوس ، و هي أعلى درجة إنصهار معدن على الإطلاق، بل وأعلى درجة إنصهار بين جميع العناصر سواء من المعادن أو غيرها، كما تبلغ درجة غليان فلز (معدن) الأوزميوم أكثر من 5000 درجة سيليسيوس.

معدن الأوزميوم هو الأثقل بين المعادن و الأثقل كذلك بين جميع العناصر الأخرى، فلا يوجد عنصر معروف حتى الآن كثافته أكبر من كثافة معدن الأوزميوم، يلي الأوزميوم في الكثافة معدن الإيريديوم و الذي يعتبر ثاني أثقل معدن و ثاني أثقل عنصر.

يستخدم الأوزميوم في بعض الصناعات الحديثة مثل صناعة رؤوس أقلام الحبر ذات الريشة المعدنية في الأقلام الفاخرة و كذلك في صناعة الموازين الإلكترونية و بعض الأدوات الإلكترونية الدقيقة، و من أكثر مناطق تواجد هذا الفلز : كاليفورنيا في الولايات المتّحدة الأمريكية.

ما اخف المعادن



تعد المعادن أحد أهم الثروات التي استخدمها البشر منذ القديم في الأمور المختلفة كصناعة الأسلحة والأدوات المختلفة للطهي والزراعة وغيرها، وفيما بعد الثورة الصناعية ازداد الطلب على المعادن وتعددت استعمالاتها بكثرة بحيث أصبحت الدول الغنية بالمعادن هي أغنى الدول وأًبحت الدول تتقاتل فيما بينها للحصول على المعادن.


ويوجد في الطبيعة العديد من المعادن التي قام العلماء باكتشافها حتى الآن وقاموا باستخدام العديد منها في الصناعات المختلفة وتتنوع المعادن بصفاتها وطبائعها من حيث الكثافة والصلابة واللون والخصائص الأخرى فليست جميعها ثقيلة وكثيفة كما في أذهان العديد من الناس عند سماعهم لكلمة معدن فمنها ما هو خفيف جداً بحيث يطفو فوق الماء وفي الواقع يوجد ثلاث معادن تطفو فوق الماء، واخف المعادن الموجودة على سطح الأرض هو الليثيوم وهو العنصر الثالث في الجدول الدوري من حيث العدد الذري وتبلغ كثافته 0.534 جرام/سنتيمتر مكعب فهو بذلك يطفو فوق الماء الذي تبلغ كثافته 1000 جرام/ سنتيمتر مكعب.


والليثيوم هو معدن ذو لون أبيض فضي اللون وهو لين من حيث القساوة وشديد التفاعل مع الماء ومع النتروجين لذلك لا يوجد في الطبيعة بشكل منفصل بل يكون متفاعلاً مع مواد أخرى ولذلك يتم حفظه في الزيت عن تنقيته، ويوجد الليثيوم في جسم الإنسان أيضاً بنسبة قليلة ولكن لا يتم استخدامه من قبل الجسم في أي نشاطات حيوية في داخل الجسم فلا أهمية له في ذلك ويستخدم بالعادة في المجالات الحيوية كعلاج لبعض الأمراض العصبية النفسية كالاكتئاب.

وكان أول استخدام لليثيوم في المجالات الصناعية أجل انتاج شحم الليثيوم الذي كان يستخدم في تشحييم محركات الطائرات ويستخدم أيضاً في إنتاج أقلام الرصاص وتركيب الشموع، واستخدم الليثيوم بكثرة في الحرب العالمية الثانية وازداد الطلب عليه أيضاً في أثناء الحرب الباردة من أجل انتاج الأسلحة النووية، وبعد انتهائها انخفض الطلب على الليثيوم حتى ظهو استخدام آخر له والذي يعد الاستخدام الأكثر انتشاراً في الوقت الحالي وهو في صناعة بطاريات الليثيوم التي تستعمل الليثيوم كمصعد وبطارية الليثيوم- أيون القابلة لإعادة الشحن أكثر من مرة والتي تستخدم في مختلف التطبيقات من ألعاب الأطفال وحتى المركبات الفضائية نظراً لسعتها الكهربائية العالية.


ويتوفر الليثيوم على سطح الأرض بشكل واسع جداً وذلك على شكل أملاح في البحار أو متفاعلاً مع مواد أخرى في الطبيعة وتقدر كميته على سطح الأرض بما يقارب 230 بليون طن، وكما أنّه يوجد في الكون أيضاً فتقوم النجوم القديمة باستهلاكه في الكون كما أنّه يعتبر العنصر الثالث بالنسبة لترتيب التكون من بعد الهيدروجين والهيليوم بحسب نظرية النفجار العظيم.

طرق تشكيل المعادن



طرق تشكيل المعادن
تشكيل المعادن أو تطريقها، هي عمليّة يخضع خلالها المعدن إلى تأثير معيّن من أداة ما تكسبه شكلاً وأبعاداً حسب المطلوب حسب الاستعمال المطلوب، سوا كان وظيفيّاً أو جمالياً.، وتحتاج عمليّة تشكيل المعادن إلى مهارة عالية ودقة كبيرة جدّاً للقيام بهذه العمليّة الهامّة، إذ لا بد من حرفيّة عالية في الشخص الذي سيتولى هذه المهمّة، كما تُعتبر عمليّة تشكيل المعادن حرفة متوارثة عبر الأجيال، وهي نوع من أنواع التراث في بعض مناطق ودول العالم، وفيما يلي طرق تشكيل المعادن :

الطرق: تعتبر هذه الطريقة واحدة من أكثر طرق تشكيل المعادن استعمالاً وتوظيفاً، وتستعمل في صنع العديد من القطع لإجراء تقبيب لها.
الجمع: تهدف هذه الطريقة إلى زيادة سماكة المعدن من خلال الدقّ.
الخصر: تُستعمل هذه الطريقة في الأباريق، وتعني توسيع الحوافّ العلويّة أو السفليّة.
الاستعراض: تُستعمل هذه الطريقة من أجل إبراز النتوءات المختلفة التي توجد في مقدمة القطعة المعدنيّة قيد التصميم.
الإفراد: هي الطريقة التي يتمّ من خلالها تحويل المعادن إلى مجسّمات، حيث تخضع هذه المعادن إلى بعض العمليّات التصميميّة من أجل إخراجها بهذا الشكل.
البرد: تعتبر عمليّة البرد واحدة من أهمّ وأبرز العمليّات أو الطرق المستعملة من أجل تشكيل المعادن، فالمعادن تحتاج بعد الانتهاء من عمليّة التشكيل تحتاج إلى تنعيم وإزالة الحوافّ المعدنيّة الحادّة.
تجميع المعادن مع بعضها البعض، وهي الخطوة التي يقوم الحرفيّ من خلالها بجمع القطع المعدنية من أجل الوصول إلى الشكل النهائيّ المطلوب، ويكون ذلك إمّا باللّحام، أو التلبيس، أو التطبيق، أو العديد من العمليّات الأخرى.

ما هو اغلى المعادن في العالم


ليس فقط أن يكون المعدن نادراً حتى يكون أغلى المعادّن ، بل بالإضافة لندرته أن كل معدّن غالّي الثمن وكيفية الحصول علية تكون تتطلب مال كثير ، حيث أنّ المعادن عند التجار تعتبّر بضاعة وقيمتها تقاس بمعايير إقتصادية .

أغلى خمسة معادّن في العالّم :

•المعدّن الأول :وهو المادّة المضادّة: حيث تعتبرأغلى معدّن على وجه الارض ، وتكلّفت الغرام الواحد من المادّة المضادّة تقدر ب (ستة مليارات دولار )، حيث أنّ الحصول عليها يعتبر صعب جداً لندرتها أولاً وتكاليفها الباهضة جداً ، وفي العلم أجمع يوجّد مؤسستين فقط أستطاع العلماء الفيزيائيين من خلالهما الحصول على هذه المادة وهما (LHS و Tevatron) حيث أنّه قد تمكنوا من تحصيل ما يقارب أقل من غرام واحد ، ومجالات إستخدامها مجهولة لغاية الآن.

• المعدّن الثاني هو : الكاليفورنيوم : وهو ثاني أغلى المعادّن في العالم ، حيث يقدّر سعر الغرام الواحد منه (180) مليون دولار تقريباً ، ويتم الحصول علية من خلال المختبرات حيث يتم تفجير ذرة واحدة من الكوريوم من خلال قذفها في الجزيئات ، حيث تستخدم هذه المادة في العمليات الفيزيائية المعقدة ، وفي وقتنا الحاضر تمكن العلماء من خلال مادة الكاليفورنيوم من معرفة إحتواء السوبونوفا على الذهب بمعدلات كثيرة .

•المعدن الثالث وهومعدّن الألماس : يعد ثالث أغلى معدن في العالم حيث يقدر الغرام الواحد منه ب (36.6) الف دولار ، ونوعه Hopediament ،ومن ناحية صلابته يعد الألماس العاشر من بين المعادن صلابة على مقياس موهس ، يوجد الألماس في باطن الأرض على مسافات طويلة ويستخرج عن طريق الحمم البركانية ، وينشأ تحت ضغط عالي ، وسعره يعتمد على عدّة معايير هي لونه وكيفية صقله ووزنه ، وسعر قطع الألماس الكبيرة يكون أعلى من سعر القطع الصغيرة لندرتها ، ويستخدم في زينة النّساء وبعض المجالات الطبية والمستحضرات التجميلية .

• المعدن الرابع :وهو معدّن الترتيوم : ويعتبر رابع اغلى معدّن على الأرض ، يقدر ثمن الغرام الواحد منه (39 ألآف دولار ، وهو من المواد المشعة ، ويستخدم النّوع الغير ضار منه في عقارب الساعة التي تضيء لوحدها في الليل ، ويستخدم أيضاً في صنع القنابل الهيدروجينيّة ، ويتم إنتاج الترتيوم في مختبرات نووية حيث يعتبر الشكل الثقيل للهيدروجين ، واشعته لا تخترق جسم الأنسان ، بل تكمن خطورته في استنشاقة أو إذا خلط بالطعام أو الشراب .

• المعدن الخامس وهو : معدّن البلوتونيوم: وهو خامس المعادّن من حيث الثمن وسعره تقريباً 1100 دولار ، ويحتاجه العلماء كثيراً في وقود المفاعل النووي أو وقود للمركبات الفضائية ذات المسافات البعيدة جداً، حيث تم إستخدامه في بطارية المركبة الفضائية (فوجير) حيث يسمح ببقائها بحركة حتّى سنة 2025.

ما هو اغلى المعادن




تصنّف المعادن من حيث ندرتها وصعوبة وتكلفة إستخراجها ، وقد يعتقد البعض أنّ الألماس أو الذهب والفضّة من أغلى المعادن ولكن ليست هي أغلى المعادن في الحقيقة ، فهناك معاد أغلى وأثمن بكثير وسنتعرّف عليها :

أغلى 10 معادن في العالم :

1. المادة المضادّة : حيث يبلغ سعر غرام من المادّة المضادة الى 6 مليار دولار ، فهي تختلف عن المادة المعروفة ، والمادة المضادة عكسها تماماً عن المادة المعروفة ، ولا زالت إستخداماتها غير معروفة وغير مكتشفة .


2. كاليفورنيوم (Californium) : سعر الغرام 180 مليون دولار ، وتستخدم هذه المادّة لدراسة عمليّات فيزيائيّة معقّدة .

3. الألماس  : سعر الغرام 36.6 الف دولار وهو مشهور هذا المعدن عند الملوك وأصاحاب الأموال نظراً لندرتهِ وجمالهِ ، ويتكوّن الألماس في باطن الأرض وهو معدن صلب .

4. ترتيوم (Tritium): سعر الغرام 3 الآف دولار وهي مادّة مشعّة وتنتج في المختبرات النوويّة ويستخدم في عقارب السّاعة ، وتستخدم في القنابل الهيدروجينيّة ، وهي مادّة خطرة عندما يتناولها الإنسان ويستنشقها .

5. البيريل الأحمر (Red Bery) : سعر الغرام 2000 دولار فهو من أحد المعادن النادرة وهو أكثر ندرة من الألماس ، ويستخدم في صناعة الحلي والتجميل .

6. بلوتونيوم : سعر الغرام 1100 دولار ويستخدم في وقود في المفاعلات النووّية والمركبات الفضائيّة .

7. الهليوم (Helium): سعر الغرام 1000 دولار وهو غاز نادر جداً ، ويجدو العلماء الأمل في إستخدامهِ إنتاج الطاقة من عمليّة الإلتحام كما يحصل في الشمس .

8. الذهب : سعر الغرام يتفاوت أسعارهُ بأسعار الذّهب في العالم بسبب الإقتصاد العالمي وغير محدّد فلا يمكن إعطاء رقم لهُ ، وهو واسع الإنتشار ويستخدم في الحلي والمجوهرات وفي الصناعات الإلكترونيّة الدقيقة .

9. البلاتين : سعر الغرام 450 دولار ويعتبر من أقل المعادن تفاعلاً وقوي جداً لذلل أغلب إستخداماتهُ في صناعة الأسنان والمختبرات الكيميائيّة .

10. الروديوم (Rhodium) : سعر الغرام 300 دولار ويستخدم بشكل واسع في صناعة عوادم السيارات لأنّه يجعل من المواد السّامة غير سامّة مثل ثاني أكسيد الكربون ، والغريب في الروديوم يجعل من المواد الطريّة صلبة .