الدرس الاول : ما المعدن ؟

أهمية المعادن :

تكمن أهمية المعادن بأنها تشكل الصخور حيث تتشكل صخور الأرض من حوالي ٣٠٠٠ معدن .

تعريف المعدن :

مادة طبيعية صلبة غير عضوية لها مكونات كيميائية محددة وبناء بلوري محدد وغالباً مايمثل البناء الداخلي المنتظم شكل البلورة نفسها .

المعادن تتكون بشكل طبيعي وغير عضوي :

المعادن تتكون بشكل طبيعي ولا تصنع حيث أن الألماس الصناعي لايعد معدن ، ولا تعد المواد المكونة من كائنات حية من المعادن مثل السكر الذي يستخرج من النبات ولا الفحم الحجري يعدن من المعادن لان أصله من بقايا نباتات تتكون خلال ملايين السنين .

البناء البلوري للمعادن :

البلورة هي جسم صلب تترتب فيه الذرات بنمط متكرر .

تتكون البلورة عندما يكون هناك حيز تنمو فيه وتتشكل ومن النادر أن تجد بناء بلوري مكتمل.

المعادن صلبة وذات تركيب كيميائي محدد :

لكل معدن تركيب كيميائي خاص به وقد يكون محدد أو متغير ، وقد يكون مكون من عنصر واحد مثل النحاس والفضة وقد يكون مكون من عنصرين أو أكثر مثل معدن الكوارتز SiO₂ الذي يتكون من من ذرتين أكسجين وذرة سيليكون .

التغيرات في التركيب الكيميائي :

قد يختلف التركيب الكيميائي لبعض المعادن تبعاً للظروف التي تتكون عندها البلورات ، فمثلاً  معدن الالبيت يكون غني بالصوديوم الذي يتكون في درجات حرارة منخفضة ويتكون معدن الانورثيت الغني بالكالسيوم عند درجات حرارة مرتفعة .

المعادن تكون الصخور :

تتبلور الصخور وتتكون تحت ظرفين :

أ- معادن تتبلور من الماجما :

الماجما هي صخور تنصهر وتتكون في باطن الارض ، ولان الماجما اقل كثافة فإنها تصعد للطبقات العليا ومن ثم نبرد وتتبلور لتكون الصخور .

اذا بردت الصهارة ببطء فإن الذرات تأخذ وقت كافي للنمو وتكون كبيرة الحبيبات وواضحة للعين وبالعكس اذا بردت الصهارة بسرعة مثل ان تتعرض للهواء او الماء فإن الذرات تكون صغيرة جداً .

ب- المعادن تتبلور من المحاليل :

عندما يتعرض الماء لكمية كبيرة من الملح فإنه سيصبح محلول مشبع وفي هذه المرحلة اذا تعرض للتبخر فإنه يتكون ملح صخري .

التعرف على المعادن :

الشكل البلوري :

من النادر ان تجد بلورات مكتملة الأوجه لكن من الممكن ان تتعرف على بعض المعادن من الشكل البلوري مثل معدن الهاليت "ملح الطعام" الذي يتميز غالباً ببلورته المكعبة كاملة الأوجه ومثل معدن الكوارتز الذي يتميز بنهاية أطرافه المدببتين ومحاط بستة أوجه جانبية .

البريق :

هو الكيفية التي يعكس بها المعدن الضوء الساقط على سطحه ، ويوجد نوعان من البريق حيث تظهر معادن تعكس الضوء مثل الذهب والفضة والنحاس والجالينا وهذه المعادن تسمى "معادن ذات بريق فلزي" مع العلم انه يوجد معادن لها بريق فلزي لكنها ليست فلزية مثل معدن السفاليريت أما المعادن التي لا تعكس الضوء فتسمى "معادن ذات بريق لافلزي" مثل معادن الكالسيت والجبس والكبريت .

القساوة :

هي قابلية المعدن للخدش وتعتبر من أكثر الاختبارات استخداماً ومصداقية للتعرف على المعادن وقد طور العالم موهس هذا الاختبار وسمي بإسمه حيث قسم  موهس القساوة إلى ١٠ درجات وكان معدن التلك اضعف المعادن ووضع في الدرجة ١ وأقسى المعادن هو الألماس ووضع في الدرجة ١٠ ويكون الاختبار على عدة خطوات حيث في البداية يخدش المعدن بظفر الإصبع فإن خدش المعدن تصنف قساوته من ١-٢.٢ وان لم يخدش يتم خدش قطعة زجاج فإن خدش المعدن الزجاج تصنف قساوته بين ٢.٢-٥.٥ فإن لم يخدش يتم استخدام طرق أخرى .

الانفصام والمكسر :

الانفصام هو انقسام المعدن بشكل مستوٍ في اتجاه واحد او أكثر ، ويحدث الانقسام في الروابط الذرية الضعيفة للمعدن  فإذا كانت الروابط الضعيفة على شكل مستوى واحد فإن الانفصام يكون على شكل شرائح مثل الانفصام لمعدن المايكا وإذا كانت الروابط الضعيفة في ثلاث مستويات فإن الانفصام سيكون على شكل مكعب مثل معدن الهاليت .

قد يحدث التسكر متعرج في بعض المعادن مثل معدن الكوارتز وهذا بسبب الترابط الذري القوي بين الذرات ويسمى " التكسر " ويحدث هذا التكسر أيضا في معدن الصوان الذي يكون التكسر فيه "تكسر محاري" بسبب شكل الصوان للمحار .

الحكاكة :

هي لون مسحوق المعدن ، وتكون الحكاكة للمعادن اللافلزية في الغالب بيضاء وبذلك يكون مفيد لنا أكثر في التعرف على المعادن اللافلزية أكثر من المعادن الفلزية ، وقد تكون الحكاكة "المسحوق" مختلف في اللون عن الشكل الظاهر للمعدن .

اللون :

اللون من أهم الخصائص الملاحظـة في المعدن ، وينتج اللون أحياناً من وجود بعض العناصر النادرة أو المركبات داخل المعدن .

صفات خاصة :

يوجد بعض الخصائص للمعادن مثل معدن الكالسيت الشفاف الذي إذا مررت الضوء من خلاله يخرج منه شعاعان في الطرف الاخر ومثل معدن الكالسيت يتفاعل مع حمض الهيدروكلوريك ويحدث فقاعات ومثل معدن الماجنيتيت وومعدن البيروتيت الذين يجذبا الحديد بسبب وجود مغناطيسية فيها .

الكثافة والوزن النوعي :

قد يتشابه معدنين في الحجم ولكن يختلفان في الكتلة بسبب زيادة الكثافة في احدهما والوزن النوعي هو النسبة بين كتلة المادة إلى كتلة حجمها ن الماء في درجة حرارة 4°C .

النسيج :

هو ملمس المعدن ويمكن وصف النسيج بأنه ناعم أو خشن أو متعرج أو شحمي .