تعد المعادن من أهم العناصر الطبيعية غير المتجددة التي قامت عليها إلى حد كبير الحضارات الإنسانية في السلم والحرب. كما أنها أحد أهم أجزاء التنمية والثورة الصناعية التي غيرت وجه العالم وساهمت في التقدم التكنولوجي الذي نعيشه اليوم. ولذلك فإن البحث في خصائص المعادن ومعناها يجب أن يكون أحد أولوياتنا الثقافية.
عناصر التنقيب عن المعادن
- مقدمة في البحوث المعدنية
- الخصائص الفيزيائية للمعادن
- التصنيفات الكيميائية
- كيف يتم تشكيل المعادن؟
- تفاعل المعادن مع العناصر الأخرى
- خاتمة البحث
- تحميل البحث
مقدمة في البحوث المعدنية
المعادن هي مركبات صلبة تتشكل تحت الأرض أو تحدث بشكل طبيعي من خلال العمليات الجيولوجية في الكهوف والصخور.
إلا أن هناك بعض المعادن التي ينتجها الإنسان من خلال دمج عدة معادن تحت تأثير درجة حرارة وضغط معينين للحصول على عنصر جديد يجمع بين خواص معدنين.
الخصائص الفيزيائية للمعادن
- نقاط الانصهار والغليان: هناك عدد من المعادن ذات الخصائص المعدنية التي لها درجة غليان أو انصهار عالية. وهناك معادن أخرى يمكن أن تتغير خواصها عند درجة حرارة الغرفة العادية وتكون في الحالة الصلبة وفي الحالة الطبيعية في الحالة السائلة.
- البريق واللمعان: من أهم خصائص المعادن المعدنية بشكل عام أنها تبدو لامعة مثل الذهب والفضة والنحاس. العناصر المعدنية تمتص الضوء الساقط عليها ولا تعكسه، مما يعني أنها لا تتألق.
- القابلية للطرق: تتمتع معظم المعادن بخصائص تسمح لها بالتشكل عند درجات حرارة معينة خاصة بكل عنصر، مما ساهم بشكل كبير في الصناعات الثقيلة والخفيفة حيث يمكن طرقها ومن ثم تحويلها إلى صفائح رقيقة تستخدم في صناعة المركبات والطائرات، إلخ. وحتى الأجزاء الإلكترونية.
- الصلابة والليونة: يتم تحويل العناصر المعدنية المعدنية بسهولة إلى أسلاك رفيعة بسبب ليونتها في درجات الحرارة العالية. إلا أن بعض المعادن تتمتع بدرجة عالية من الصلابة، مثل: ب. الماس، وهو قوي بما يكفي لتقطيع أصعب المعادن إلى قطع بدقة متناهية.
- الموصلية الحرارية والكهربائية: من الأسباب الرئيسية لدخول المعادن المعدنية إلى الصناعة، وخاصة الإلكترونيات، أنها على عكس المعادن اللافلزية التي تعتبر عازلة لكل من التيار الكهربائي والحرارة، فإنها موصلة للحرارة أيضاً. يمكن للكهرباء أيضًا توصيل الطاقة.
- كثافة المعادن: تتميز معظم المعادن بالكثافة العالية مما يجعل وزنها ثقيلاً مقارنة بحجمها. وهذا هو أحد الأسباب التي تجعل المعادن تواجه صعوبة في الذوبان والغليان.
بحث في الفيزياء وتطبيقات الفيزياء جاهز بعناصر PDF
التصنيف الكيميائي للمعادن
المعادن بشكل عام هي في الأصل مركب كيميائي، ولكنها تختلف أيضًا في تركيبها المعدني وتركيبها، حيث تتكون من عناصر نقية وأملاح بسيطة.
أو السيليكات المعقدة ذات آلاف التكوينات المعروفة، وهنا يأتي دور علم المعادن بعين الاعتبار، حيث صنفها العالم كارولوس لينيوس مملكة في العالم الطبيعي لا تقل عن مملكة الحيوانات والنباتات.
| المعادن | فئات |
| السيليكا – عائلات السيليكا – الميكا | موسكوفيت – بيوتيت – أورثوكلاز الفلسبار – بلاجيوجلاز – أمفيبول – بيروكسين – أوليفين – كوارتز. |
| كربونات | الكالسيت – الدولوميت – الملكيت |
| فوسفات | الأباتيت |
| أكاسيد | الهيماتيت – المغنتيت |
| الكبريتيدات | غالينا، بيريت |
| الكبريتات | الجبس – الباريت – الأنهيدريت |
| الهاليدات | الهاليت، الفلوريت |
| أحادي المعدن | الذهب – الفضة – الكبريت – الجرافيت – الماس |
كيف يتم تشكيل المعادن؟
- نشاط الصهارة في البراكين من السوائل المنصهرة والمحاليل الساخنة
- ترسيب الأملاح والتبلور تحت ظروف ضغط ودرجة حرارة معينة
- تبلور المركبات الملحية من مياه البحر والبحيرات المالحة والمحيطات.
- تأثير عوامل التحول مثل تحول الفحم إلى الجرافيت وهو ما يسمى بالتطور المعدني.
- التحول من الحالة الغازية إلى الحالة الصلبة عن طريق تركيز الغازات بالقرب من الفوهات البركانية.
تفاعل المعادن مع العناصر الأخرى
- التفاعل مع الأحماض: عندما تتفاعل المعادن مع الأحماض يتكون عنصر جديد، فمثلاً يتكون كلوريد الزنك عندما يتفاعل الزنك مع حمض الهيدروكلوريك.
- التفاعل مع الأكسجين: عندما تحترق المعادن تتكون أكاسيد المعدن الأصلي، وهو ما يعتبره العلماء أحد أهم العناصر الأساسية للبيئة. تمامًا كما نحرق شريط المغنيسيوم في وجود الأكسجين، فإنه ينتج مركب أكسيد المغنيسيوم، والذي بدوره يطلق هيدروكسيد المغنيسيوم عندما يذوب في الماء.
- التفاعل مع القواعد: تتشكل سلسلة من الأملاح المعدنية وغالباً ما يصاحب غاز الهيدروجين كمنتج ثانوي للتفاعل.
- التفاعل مع الماء: هي تفاعلات كيميائية غير عضوية يتم فيها إضافة الماء إلى التركيب المعدني البلوري، وغالباً ما يتم إنتاج معادن جديدة تسمى الهيدرات.
- التفاعل مع المحاليل الموضعية: يحدث هذا التفاعل في وجود معدن يتفاعل بقوة مع معدن آخر أقل قوة.
- الروابط الأيونية: تحدث هذه الروابط عادةً بين المعادن (ذات طاقة التأين المنخفضة، والتي تميل إلى فقدان الإلكترونات) وغير المعادن (ذات الألفة الإلكترونية العالية، والتي تميل إلى اكتساب الإلكترونات).
مثال على الروابط الأيونية: يرتبط أيون الصوديوم + Na برابطة أيونية مع أيون الكلور – Cl الموجود في مركب كلوريد الصوديوم.
الصناعات القائمة على المعادن
- صناعة المجوهرات: تستخدم المعادن اللامعة والثمينة مثل الذهب والفضة والبلاتين والألماس في صناعة المجوهرات، وذلك لما تتمتع به من بريق ملحوظ وبريق جذاب.
- الموصلات الكهربائية: على سبيل المثال. ب. الأسلاك في المصانع والمباني السكنية، حيث تعتبر موصلة جيدة للحرارة والكهرباء. المعادن الرئيسية المستخدمة في التوصيل هي: الألومنيوم والنحاس.
- صناعة الإلكترونيات: تستخدم المعادن الدقيقة مثل الذهب والفضة في صناعة الموصلات الإلكترونية، أي للتوصيلات في أجهزة الكمبيوتر والهواتف الذكية والشاشات.
- صناعة السيارات: ومن أمثلة المعادن القوية الحديد والصلب، والتي تتميز بمقاومتها للصدأ. كما أنها تستخدم في بناء الهياكل الخارجية والداخلية للسيارات والسفن والقطارات والشاحنات العملاقة، وبعض السيارات السريعة المصنوعة من مواد أخف وزنا مثل الألومنيوم وألياف الكربون.
- صناعة السلع المنزلية: من أهم استخدامات المعادن هو استخدامها في الأدوات التي نستخدمها في حياتنا اليومية، مثل الطبخ والتنظيف وحفظ الطعام بأشكاله المختلفة. كما أنها تستخدم في الزخارف والأعمال الفنية.
- صناعة المعدات: تستخدم المعادن في جميع المجالات بما في ذلك الطب والزراعة وإنتاج الطاقة حيث أنها العنصر الأساسي في صناعة المعدات والأدوات الثقيلة والخفيفة.
الوشاح هو المنطقة الواقعة تحت القشرة الأرضية
الانتهاء من البحث عن المعادن
تعتبر المعادن في مختلف المجالات من أهم العناصر التي تقوم عليها حياة الإنسان. لكن يجب أن نبحث عن البدائل الصناعية، فالمعادن تسمح بعناصر الطاقة غير المتجددة التي ستنفد يوما ما على الكوكب، مما سيكون له تأثير سلبي على الأجيال القادمة، خاصة في مجال الوقود.
تحميل كتاب كشف المعادن pdf
المعادن هي أي مادة صلبة موجودة في الطبيعة ولها عدة خصائص ومكونات تمنحها طابعها الطبيعي، من حيث التركيب الكيميائي والخواص الفيزيائية ودرجات الانصهار والغليان.