بما توصف جميع المعادن

توصف المعادن جميعها بأنها

مادة صلبة غير عضوية .

إن المعادن عبارة عن مادة صلبة غير عضوية تخلق بشكل طبيعي تحت سطح الأرض من مواد غير حية عن طريق تركيبة كيميائية معينة وهيكل بلوري أي أنها مركبات طبيعية في شكل خامات معدنية تستخلص من داخل قشرة الأرض.

وتتميز المعادن بأنها تكون لامعة وتتواجد داخل الصخور تحت سطح الأرض ويتم عزلها عن الصخور بواسطة الحرارة، وأضف إلى ذلك أنها تتواجد في الغبار الجوي، كما أن المعدن عنصر من العناصر الكيميائية المسؤولة عن إنتاج الأيونات الموجبة (كاتيونات) لها روابط معدنية.

وتتسم المعادن بأنها موصل جيد للكهرباء والحرارة ولها القدرة على الإنصهار، كما أنها لها قابلية للتشكيل عن طريق الطرق فيمكنك طرق المعادن وتشكيلها لصفائح رقيقة دون أن تتأثر بالضغط عليها أو حتى تنكسر حيث أن المعدن يعرف على أنه مكون يتميز بأنه قوي ومتين للغاية باستثناء معدن التنجستن حيث أنه من أكثر أنواع المعادن قوة وصلابة وهذا ما يجعله من السهل أن يتحطم عن لمسه.

بالإضافة إلى أن المعادن لها القدرة على الاحتفاظ بخواصها ضد التضرر أو التآكل لذلك يتم استخدام المعادن بكثرة في كثير من الأشياء المهمة فمثلاً يتم استخدام المعادن في صناعة الأقمار الصناعية وأيضاً في صناعة السيارات والكثير من أدوات المطبخ.

تصنيف المعادن

• العناصر الأصلية.
• السيليكات.
• الأكاسيد.
• الكبريتيدات.
• الكبريتات.
• الهالوجين.
• الكربونات.
• الفوسفات.

العناصر الأصلية: يندرج المعدن النقي إلى العناصر الأصلية ويعتبر معدن النحاس من أنقى المعادن التي تنتمي لهذه الفئة.

السيليكات: تتكون القشرة الأرضية من العديد من المعادن وأهم هذه المعادن هو معدن السيليكات حيث أنه أكبر نوع من أنواع المعادن المعروفة، كما أنه يمثل أكبر نسبة من المعادن في القشرة الأرضية ويخلق معادن السيليكات عن طريق دمج السيليكون مع غاز الأكسجين.

الأكاسيد: عندما يحدث تفاعل بين السيليكون وغاز الأكسجين ينشأ نتيجةً عن هذا التفاعل الأكاسيد، وتحتوي الأكاسيد على جميع أنواع الخامات الباهتة مثل (الأحجار الكريمة، البوكسيت، الياقوت الأزرق، المغنتيت).

الكبريتيدات: الكبريتيدات هي مجموعة متعددة من خامات المعادن الرئيسية، وتعرف الكبريتيدات على أنها مركبات كبريتية تتضمن في أغلب الأحيان على معدن، كما أنها تعرف بأنها ثقيلة وضعيفة.

الكبريتات: معظم الكبريتات تعتمد في أساس تركيبها على عنصر الكبريت، كما أنها تحتوي في تركيبها على معادن وأكسجين ويندرج في تصنيفها مجموعة كبيرة من المعادن اللينة والمعادن الشفافة.

الهالوجين: تتميز عناصر الهالوجين بأنها رقيقة جداً مما يجعلها سريعة الذوبان في الماء ومن أكثر العناصر شهرة لهذه الفئة هو عنصر كلوريد الصوديوم أو ملح الطعام، كما أن الكلور، البروم، الفلور، اليود من أهم عناصر الهالوجين التي تتفاعل مع العناصر المعدنية لكي يتم تشكيل الهاليدات.

الكربونات: تتكون الكربونات من الكربون والأكسجين وعنصر معدني، ومن أكثر المعادن المعروفة في هذه الفئة هو الكالسيت المشهور بإسم (كربونات الصوديوم).

الفوسفات: وهي تمتاز بأنها ملونة بألوان زاهية، وتصنف الفوسفات من أقل المعادن انتشاراً بين المعادن ويرجع سبب عدم انتشارها أو تواجدها إلى أن عوامل التجوية تتسبب في كسر المعادن الأخرى.

المواد المعدنية وتتضمن (العقيق، العنبر، عرق اللؤلؤ)، وتعرف المواد المعدنية بأنها لا تتوافق بشكل سلس مع كل ما سبق ذكره من المعادن الثمانية.

خصائص المعادن

• الحالة الفيزيائية.
• اللمعان.
• قابلة للطرق.
• الليونة.
• الصلابة.
• التوصيل الجيد.
• الكثافة.
• نقطة الانصهار والغليان.
• مقاومة الشد.

الحالة الفيزيائية: المعادن عبارة عن مواد صلبة في درجات الحرارة الطبيعية ومن أمثلة هذه المعادن الصلبة (الصوديوم، الألمنيوم، البوتاسيوم، المغنيسيوم)، ولكن يوجد نوعين من المعادن تكون في صورة سائلة وليست صلبة في درجات الحرارة الطبيعية وهما (الزئبق، الغاليوم).

اللمعان: تتميز معظم المعادن باللمعان وهذا ما يجعلها تتمتع بسهولة رؤيتها وتحديد مكانها حيث أن الضوء ينعكس على سطحها اللامع مما يظهرها بكل سهولة، ومن أكثر المعادن التي تتميز بقوة لمعانها هي (الذهب، الفضة، النحاس).

قابلة للطرق: تتمتع المعادن بنسبة عالية من المرونة مما يجعلها سهلة التشكيل عن طريق طرقها دون أن تتأثر بأي ضرر من حيث التلف أو أنها تنكسر، فيمكنك تشكيل المعادن إلى صفائح رقيقة مثل صفائح الألمنيوم وصفائح النحاس والزنك.

الليونة: تتمتع المعادن أيضاً بالليونة بجانب المرونة حيث يمكنك تشكيل المعادن إلى أسلاك رفيعة جداً بكل سهولة، فيمكنك مثلاً الحصول على سلك رفيع من الفضة أو النحاس يبلغ طوله حوالي 200 متر من 100 جرام فقط.

الصلابة: تعرف جميع المعادن بأنها مواد صلبة مثل (الحديد، الكوبالت، النيكل) هذه معادن صلبة ولكن يوجد القليل من المعادن لا تتسم بالصلابة ومن أمثلة هذه المعادن (الصوديوم، البوتاسيوم) حيث يمكنك تقطيع هذه المعادن بواسطة سكين لشدة رقتها.

التوصيل الجيد: تعد المعادن من الموصلات الجيدة للكهرباء والحرارة حيث أنها تتضمن في تركيبتها على إلكترونات حرة، ومن أقوى المعادن المعروفة بجودة توصيلها (الفضة والنحاس)، ومن المعادن التي تعرف بأنها سيئة التوصيل للكهرباء والحرارة (الرصاص، البزموت).

الكثافة: معظم المعادن لها كثافة عالية وثقيلة، ومن أكثر المعادن التي تحتوي على أعلى نسبة من الكثافة هي (الإيريديوم، الأوزميوم)، ومن المعادن التي تحتوي على أقل نسبة كثافة هو معدن (الليثيوم).

نقطة الانصهار والغليان: للمعادن قدرة عالية على الانصهار والغليان ومن أكثر المعادن التي تتميز بالقدرة على الانصهار والغليان بنسبة عالية هي (الحديد، النيكل والكوبالت)، بينما أعلى درجة انصهار موجودة في معدن (التنجستن) وهناك بعض المعادن التي تعرف بأنها لا تملك القدرة على الانصهار والغليان وهي المعادن القلوية.

مقاومة الشد: أغلب أنواع المعادن تتميز بقوتها وتماسكها ضد الشد ومن أمثلة هذه المعادن (الحديد، التيتانيوم، السبائك) فهذه المعادن تمتاز بقوة شد كبيرة، بينما بعض المعادن مثل (الصوديوم، البوتاسيوم، الزئبق) لا يتمتعون بالقوة والتماسك ضد الشد.

الخواص الكيميائية للمعادن

• التفاعل مع الماء.
• التفاعل مع الأحماض.
• التفاعل مع القواعد.
• التفاعل مع الأكسجين.

التفاعل مع الماء: ليس كل المعادن لها القدرة على التفاعل مع الماء، حيث أن لابد من أن يكون المعدن قوي وشديد كي يتم التفاعل مع الماء ومن أقوى وأشهر المعادن من حيث التفاعل بقوة مع الماء (الصوديوم).

التفاعل مع الأحماض: عندما يتم التفاعل بين المعادن والأحماض ينتج عن هذا التفاعل غاز الهيدروجين، فمثلاً ينتج كلوريد الزنك وغاز الهيدروجين عندما يحدث تفاعل بين الزنك وحمض الهيدروكلوريك.

التفاعل مع القواعد: التفاعل مع القواعد لا يحدث مع جميع المعادن، وفي حال حدوثه ينتج عن هذا التفاعل الأملاح المعدنية وغاز الهيدروجين، على سبيل المثال عند حدوث تفاعل الزنك مع هيدروكسيد الصوديوم القوي ينتج عن هذا التفاعل زنك الصوديوم وغاز الهيدروجين.

التفاعل مع الأكسجين: عند إحتراق المعادن في تواجد غاز الأكسجين تنتج أكاسيد المعادن المعروفة بأهميتها للطبيعة، فمثلاً عند إحتراق شريط من المغنيسيوم في تواجد غاز الأكسجين فأنه ينتج أكسيد المغنيسيوم، وفي حال تم ذوبان أكسيد المغنيسيوم في الماء فإنه ينتج هيدروكسيد المغنيسيوم.