تعريف المعدن :
--------------
المعدن هو مادة صلبه طبيعية متجانسة , ذات تركيب كيميائي مميز ( أو متغير في نطاق محدود ) وترتيب ذري داخلي محدد ينعكس في نظام بلوري ثابت وصفات طبيعية مميزة .
لذا نهتم بدراسة النظم البلورية Crystal systems والصفات الطبيعية Physical Properties - كوسيله للتعرف على المعدن وتحديده .
الصفات الطبيعية للمعادن Physical Properties
-----------------------------------------------
لكي نتعرف على المعدن - أكان في الحقل أو في المعمل - فإنه يتوجب علينا الالمام ببعض صفاته الطبيعية والتي يمكن تلخيص أهمها فيما يلي :
1- صفات تعتمد على الخواص البصرية Optical Properties
وهذه تشمل :
اللون Color
البريقLuster
لون المسحوق Streak
الشفافيه Transparency
2- صفات تعتمد على الخواص التماسكية Cohesive Properties
وتشمل :
الصلادة hardness
الانفصام cleavage
المكسر fracture
التماسكية tenacity
3- خواص حسية sense properties
وتشمل :
الملمس feel
الرائحة odour
المذاق taste
4- الكثافه النوعية Specific gravity
5- الصفات المغناطيسية magnetic properties والكهربية electrical والانصهارية fusibility والاشعاعية radioactive .
6- الذوبان في الماء solubility
تصنيف المعادن :
المجموعات الرئيسية للمعادن :
----------------------------
I - العناصر الطليقة native elements
الذهب( Au ) - الفضة (Ag ) – النحاس ( Cu ) – الزئبق (Hg) – الرصاص ( Pb ) – الكبريت (S ) – الجرافيت(C )
– الألماس(C ) .
II - الكبريتيدات والأملاح الكبريتية and Sulphosalts Sulphides
جالينا ( pbs ) - سفاليرايت (zns) - بيرايت( fes2) .
III- الأكاسيد والهيدروكسيدات Oxides and hydroxides
هيماتيت (fe2o3 ) - كورندم ( Al2o3 ) – مجنيتيت (fe3o4 ) – كروميت (fecr2o4 )
الهيروكسيدات مثل الجبسيت (Al(OH)3 ) - جيوثيت ( feo(OH) ) .
IV- أملاح الهالوجينات halides
الملح الصخري (Nacl) - فلورايت ( Caf2 ) .
V- الكربونات Carbonates
كالسيت (CaCo3) - دولوميت ( CaMg(Co3)2 ) – ملاكيت( Cu2(OH)2Co3 ) .
VI- الفوسفات Phosphate
أباتيت (Ca5(PO4)3f,cl,OH)
VII - الكبريتات Sulphates
1- كبريتات لامائية anhydrous sulphates
باريت (Ba So4)
أنهيدريت ( Ca So4)
2- كبريتات مائيه Hydrous sulphates
جبس (CaSo4.2H2o)
VIII - السليكات Silicates
مثل :
1- الفلسبار
الأورثوكليز (KAl Si3O8)
ألبايت ( NAl Si3O8)
2- الميكا MICA
مسكوفايت (K Al2(Al Si3O10) (OH)2)
بيوتايت (K (Mg,Fe)3(Al Si3O10)(OH)2)
الصفات المعتمدة على الخواص البصرية
======================
أ- اللون color
قد يكون للمعدن لون ثابت مثل ( أخضر للملاكيت – أزرق للأزوريت – وأصفر ذهبي للبيريت --- وقد يكتسب المعدن الواحد عديدا من الالوان مثل( الكوارتز قد تجده عديم اللون أو أصفر أو بنفسجي) .. ويعتمد لون المعدن على قدرته على أمتصاص بعض مكونات الضوء الأبيض وعكس البعض الآخر , فيبدو معدن الكبريت أصفر اللون مثلا لأنه قد عكس موجات الأشعة الصفراء من مجموعة الموجات المكونة للضوء الأبيض . ويرجع تعداد ألوان بعض المعادن إلى وجود بعض الشوائب في تركيبها الكيميائي مثلا ( اللون الأخضر في الزمرد يعود إلى وجود بعض الكروم في تركيب البيريل عديم اللون ) أو وجود بعض المكتنفات في بنيته inclusions structure .
وهناك بعض الصفات المتعلقه باللون لكنها محصوره ومميزه لعدد قليل من المعادن منها على سبيل المثال :
- لعب الألوان play of color وهو تغير لون المعدن بتغير الزاوية التي ينظر اليها مثل معدن الألماس .
- اللألأة opalescenceكما في معدن الأوبال opal
- التضوء luminescence وهي أن يصدر المعدن ضوءا وهاجا بلون معين قد يختلف عن لون المعدن الاصلي بعد تعريضه لطاقه خارجية مثل الأشعة فوق البنفسجية . مثل معدن الكلسيت الذي يصدر ضوءا أحمر متوهجا .
- الصدء tarnish وذلك بأن يتغطى المعدن بنواتج أكسده مختلفة عن لون المعدن الأصلي – كما في حالة الكالكوبيريت
ب- البريق luster
البريق هو مظهر سطح المعدن في الضوء المنعكس وهناك انواع متعدده للبريق مثل :
- بريق فلزي(الذهب والجالينا والبيريت) - بريق زجاجي(الكوارتز) - بريق لؤلؤي(التلك) - بريق حريري( الأسبستس) – بريق صمغي(الكبريت) – بريق ماسي( الألماس) – بريق زفتي(البتشبلند) – بريق ترابي (البوكسيت)
جـ- لون المسحوق أو المخدش streak
ليس بالضرورة أن يتشابه لون مسحوق المعدن مع لونه المعتاد وأحيانا قد يتشابه .
د - الشفافية transparency
الشفافية هي قدرة المعدن على إنفاذ الضوء من خلال سمك معقول منها والمعادن قد تكون :
- شفافة transparent مثل الكلسيت والكوارتز عندما يكونان نقيين
- شبه شفافه translucent تشبه الزجاج المثلج مثل الجبسم والأوبال .
- معتمه opaque لا تسمح للضوء بالمرور من خلالها بل تعكسه على سطحها مثل البيريت والجالينا .
الصفات المعتمده على الخواص التماسكية
=======================
أ- الصلاده hardness
وهي مقاومة المعدن للخدش , اختار العالم النمساوي Moh عشرة معادن ورتبها بحيث يخدش كل معدن من يسبقه في الترتيب ويخدشه التالي له وعرف هذا بأسم مقياس موه للصلاده Moh's scale of Hardness
والمعادن العشرة مرتبة حسب صلادتها إبتداءا من الأقل صلادة وهو رقم (1) الى أعلاها صلاده وهو رقم (10) :
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
تلك جبسم كالسيت فلورايت أباتيت أورثوكليز كوارتز توباز كورندم ألماس
وعادة ما نقوم بتحديد صلادة المعدن بصفة تقريبية بأستخدام ( ظفر الأصبع (2.5) أو قطعة نقود ( 3.5) أو قطعة زجاج ( 5) أو سكين صلب (6.5) .
ب- الأنفصام Cleavage
الأنفصام هو قابلية المعدن للأنفصال عند مستويات معينه منتظمة عند طرقه طرقا خفيفا .وغالبا ما تكون أسطح الأنفصام مستوية وملساء ومتوازية وتعكس مستويات الضعف الناتج عن وهن الروابط بين عناصر التركيب الذري الداخلي للمعدن .
وتنفصم المعادن في عدد مختلف من المستويات:
- معادن ذات مستوى إنفصام واحد مثل الميكا mica
- معادن ذات مستويين للأنفصام مثل الهورنبلندhornblende
- معادن ذات ثلاثة مستويات للأنفصام متعامدة مثل الجالينا galena
- معادن بها أكثر من ثلاثة مستويات ( 4 مثل الفلوريت أو 6 مثل الأسفاليرايت)
- معادن ليس بها أنفصام مثل الكوارنز quartz والأوليفينolivine .
وحسب سهولة إنفصام المعدن يوصف الأنفصام بأنه :
- إنفصام كامل (واضح)
- إنفصام غير كامل (غير واضح )
جـ- المكسر Fracture
وهو شكل السطح الناتج عن كسر المعدن في غير مستويات الأنفصام ويوصف المكسر بعدد من الأوصاف :
- المكسر المحاري ( خطوط مقوسة تشبه خطوط النمو في الأصداف )
- المكسر المسنن ( السطح به بروزات وأسنان تشبه الخشب المكسور )
- المكسر المستوي ( يبدو السطح مستويا تقريبا )
- المكسر غير المستوي ( سطح خشن عليه بعض النتوءات )
د- التماسكية tenacity
هي قدرة المعدن على مقاومة الطحن أو الثني , والسحب أوالطرق وتعتمد على قوة الترابط بين ذرات المعدن في تركيبه الداخلي
وقد يكون المعدن :
- هش يتكسر بسهولة مثل الكبريت والفلورايت .
- لين قابل للقطع بالسكين مثل الجرافيت والجبسم .
- قابل للطرق والسحب مثل النحاس الطليق والذهب والفضة .
- مرن يمكن ثنيه ثم يعود الى حالته الأولى بزوال المؤثر مثل البيوتايت والأسبستس .
- لدن يمكن ثنيه دون أن ينكسر ويستمر مثنيا بعد زوال المؤثر مثل التلك .
الخواص الحسية
=========
وتعتمد هذه في التعرف عليها على حواس الانسان من شم وتذوق وملمس .
أ- الملمس feel
لبعض المعادن ملمس خاص يشعر به الانسان ويمكن أن يميز هذه المعادن .. مثل :
- الملمس الدهني أو الصابوني ويميز معدن التلك .
- الملمس البارد ويميز النحاس الطليق والفضة الطليقة .
- الملمس الخشن مثل البوكسيت .
- الملمس الناعم مثل الأوبال .
ب- الرائحة odour
تنبعث من بعض المعادن رائحة مميزة خاصة عندما تتعرض للأحتكاك أو التسخين أو الطرق أو الترطيب بالماء .. مثل ك
- رائحة طينية مثل الكاولين عندما يبلل بالماء أو يتنفس عليه .
- رائحة الثوم مثل التي تنبعث عند تسخين المعادن الحاوية للزرنيخ وعند طرق معدن الأرزينوبيريت .
- رائحة كبريتية وتنبعث عند تسخين الكبريت أو طرق بعض معادن الكبريتيدات مثل البيريت .
- رائحة قطرانية وتميز المعادن ذات المحتوى العضوي .
- رائحة عفنة وهذه تنبعث من بعض الأحجار الجيرية عند تسخينها .
جـ - المذاق taste
يعرف المذاق للمعادن القابله للذوبان في الماء ( لعاب الفم )
ومن هنا فهي تميز عددا قليلا من المعادن .( تحذير : لا تتذوق أي معدن ملون – أغلبها سام - فقط المعادن عديمة اللون أو البيضاء )
- مذاق ملحي مثل الهاليت .
- مذاق قلوي مثل النترون
- مذاق مرطب (بارد) مثل النيتراتيت .
- مذاق قابض مثل الشب .
- مذاق مر مثل الأبسوميت .
الكثافة النوعية specific gravity
------------------------------
الكثافة النوعية هي تعبير عن ثقل المعدن وتساوي نسبة وزن معين منه إلى وزن حجم مساو له من الماء وتتراوح الكثافة النوعية للمعادن من حوالي 2جم/سم3 في الجرافيت إلى أكثر من 20جم/سم3 في البلاتين . ويتم تعيين الكثافة النوعية لأي معدن بالحصول على وزن قطعة منه في الهواء ثم بعد غمرها في الماء وتطبيق المعادلة :
وزن القطعة في الهواء كثافة المعدن النوعية = --------------------------------- جرام/سم3
وزنها في الهواء - وزنها في الماء
لكن في دراستنا حاول أن تدرب يدك على التعرف على الكثافة النوعية التقريبية وباستخدام تعبيرات بسيطة مثل :
- خفيف light وكثافته بين 2و5,2جم/سم3 مثل الجرافيت
- متوسط averageوكثافته بين 6,2و5,3جم/سم3 مثل الكوارتز والكلسيت.
- ثقيل heavy وكثافته بين 5,4و6جم/سم3مثل البارايت .
- ثقيل جدا very heavy وكثافته أكثر من 6جم/سم3 مثل الجالينا .
الأنظمة البلورية الرئيسية
============
النظام البلوري
الخواص الهندسية
أمثلة المعادن المنتمية للنظام
------------------
النظام المكعب
أ= ب=ج =90
س =ع = ل
البيريت الهيماتيت الملح الصخري
-------------
النظام السداسي
منشور قائم قاعدته مسدس متساوي الزوايا والأضلاع
الجرافيت الأباتيت
------------
النظام الثلاثي يشبه شكل مكعب وجوهه مائلة على بعضها وأضلاعه متساوية الطول غير أن زواياه ليست قائمة
الكلسيت
الكوارتز
------------
النظام الرباعي
منشور قائم شكل قاعدته مربع حيث س=ع # ل
أ=ب=ج = 90
الزركون
الأراجونيت
---------------
النظام المعيني
أ= ب=ج=90
س #ع # ل
الروتيل
الكلكوبيريت
الباريت
الأوليفين
------------
النظام أحادي الميل لهذا النظام أربعة وجوه مستطيلة ووجهان متوازيا الأضلاع وله زاويتان قائمتان أ= ب # ج
س # ع # ل
الجبس
الأورثوكليز
المايكا
---------------
النظام الثلاثي الميل
أ#ب#ج#90
س #ع # ل
مجموعة معادن البلاجيوكليز
وهناك أنظمة بلورية تتفرع من هذه الأنظمة الرئيسية متعددة الأشكال
شكرا لكم