مخزن أكبر مرجع عربي للمواضيع و المقالات

ابحث عن أي موضوع يهمك

لماذا يستخدم العلماء اكثر من خاصية لتعرف المعادن الإجابة الصحيحة

بواسطة: نشر في: 16 يونيو، 2023
مخزن

تتضمن المناهج الدراسية التساؤل حول لماذا يستخدم العلماء اكثر من خاصية لتعرف المعادن وهي عناصر كيميائيّة تمتاز بالعديد من الخصائص التي تتحدد وفقًا لموقع كلًا منها بالجدول الدوري للعناصر، ومن بينها المعادن القلويّة، المعادن النادرة والمعادن الانتقاليّة، والتي تتوفر في القشرة الأرضيّة بشكل كبير، فهي تتواجد على هيئة مركبات متحدة مع اللافلزات، كالحديد، والمغنيسيوم، الكالسيوم والألمنيوم، وهناك بعض الأنواع تتواجد بشكل حُر كالذهب، النحاس، والفضة، وفي مخزن نعرض إجابة ذلك السؤال، مع التعريف بأهم خواص المعادن.

لماذا يستخدم العلماء اكثر من خاصية لتعرف المعادن

لأن المعادن يمكن أن تشترك بخاصية أو أكثر من ذلك ولكن لا يوجد معدنان يتشابهان بجميع خصائصهما، بل قد يوجد فيما بينها تشابه بخاصية معينة، دون اشتراكها جميعها بأكثر من خاصية، لذلك السبب استخدم العلماء أكثر من خاصية حينما أرادوا التعرف على خواص المعادن، ويذكر أن المعادن مواد متجانسة صلبة غير عضوية، تحدث بشكلٍ طبيعي، ذات بناء بلوري معين وتركيب كيميائي محدد.

وبعام 1995 ميلادي قامت منظمة المعادن العالمية بوضع تعريفاً لها وهو (المعدن عنصر أو أنه مركب كيميائي بطبيعته كريستالي يتكون باعتباره ناتج عن عمليات جيولوجية)، وللمعادن خصائص فيزيائية محددة تعتبر ثابتة لكل معدن، فهي مواد تتكون بالطبيعة بفعل مجموعة من العمليات الجيولوجية.

وتُعد مواداً متجانسة صلبة غير عضوية، وتصنف حسب تركيبها الكيميائي لمعادن عنصرية، وسيلكات، وكبريتات، وكربونات، وفوسفات، وهاليدات، وكبريتيدات، وأكاسيد.

خصائص المعادن

إن المعدن هو مادّة متجانسة وصلبة، لا يمكن أن تتجزأ، والتي تتكوّن من مواد غير عضويّة بشكل طبيعيّ، فيكون لكلٍ من المعادن تركيبة كيميائيّة محدّدة تختلف عن غيره من المعادن الأخرى، بالنسبة لترتيب الذرات، والتي لا يمكن أن تتجزأ فيزيائيّاً لمركبات كيميائيّة أكثر بساطة، كذلك لا يطلق لفظ معادن على السوائل والغازات، فيجب أن تتوفّر صفة الصلابة فيها.

الخصائص الفيزيائية للمعادن

خصائص المعادن الفيزيائيّة، يقصد بها الناتج المباشر عن التركيبة الكيميائيّة للمعادن، ووفقًا لبلوراتها، وتستخدم تلك الخواص للتمييز بين المعادن المختلفة، سواءً طبيعيًا أومخبرياً، ومن أبرز الخواص الفيزيائية للمعادن ما يلي:

مظهر البلورة

وهو ما يقصد به شكل البلورة الخارجي، والذي يعكس عن الترتيب الداخلي للذرات، وبحال نمو البلورة بغير وجود أي معيق، سوف يتكون سطح لها يميز ذلك المعدن عن غيره من المعادن الأخرى، ولكن بحال وجود معيق كالفراغ المحدود، فلا يكون هناك سطح مميز لها.

اللون

يعد اللون أهمّ خصائص المعادن الفيزيائيّة، ولكن لا يعتمد على تلك الخاصية بشكل كبير، بفعل وجود الشوائب، لأنها تضيف ألوان أخرى إلى اللون، وذلك مثل، لون معدن المرو وهو معدن عديم اللون، والذي يتحول إلى اللون البنفسجي عند احتوائه على آثار أو شوائب من عنصر التيتانيوم، في حين يكون أحمر اللون إن احتوى على أي آثار لعنصر الحديد.

المخدش

هو اللون الخاص بمسحوق برادة المعدن، والذي يعتمد عليه بتمييز المعادن، وذلك لأن لون البرادة ثابت لا يتغير مثلما تتغير الوان المعادن.

البريق

هو الخاصيّة التي تنعكس معها الأشعة على أسطح المعادن، ويصنف بريق المعدن وفق الكميّة الساقطة عليه من الضوء، وعلى أساس البريق تنقسم المعادن إلى:

  • معادن فلزيّة، مثل: النحاس والذهب.
  • معادن لا فلزية، مثل: معدن الكبريت.

الصلابة

مدى مقدرة السطح لمقاومة الخدش، والتي تتحدد بمدى حدوث خدش معدن بسهولة مقارنةً بمعدن آخر، أو بأظفر أو نصل سكين.

الانفصام

وهو مدى قابلية المعادن للتشقق، عبر كسر الروابط الضعيفة الكيميائيّة بالمعدن.

الانفصال

تكسّر المعدن لأجزاء صغيرة، بفعل الإجهاد والضعف.

المكسر

ويقصد به شكل سطح المعدن حينما ينكسر في اتّجاه مغاير لاتّجاه مستوى الانفصام.

التماسكية

هي الدرجة التي يقاوم بها سطح المعدن الطرق، أو التفتيت، أو الكسر، أو الثني، أو السحب، وتصنف المعادن وفق تماسكيتها لما يلي:

  • قابلة للسحب: وهو قابلية المعدن للسحب، والذي يتم تشكيله عن طريق الطرق لألواح رقيقة.
  • لين: وهو أن يكون المعدن ليناً، يسهل تقشيره وتقطيعه لشرائح صغيرة.
  • قابل للطرق: والمعدن يتصف بتلك الصفة إن استجاب إلى عمليّة الطرق، بغير أن يتعرض للتفتيت أو الكسر.
  • مرن: وتطلق تلك الصفة على المعادن التي تقبل للطي، والمقدرة على الرجوع للحالة الأولى حين زوال مسبّب الطي.
  • متشكل: وتطلق تلك الصفة على المعادن المستجيبة لعملية الثني دون الكسر، فتظل عند زوال المسبّب على حالتها الجديدة.
  • هش: يطلق على المعدن بالهش، إذا تعرض بسرعة للكسر حين الطرق بشكل خفيف عليه.

الثقل النوعي

النسبة ما بين كتلة المعدن، وبين كتلة حجمه بالماء، وذلك عند أربعة درجات مئوية، والثقل النوعي يعتمد على التركيب الكيميائي للمعدن، وبنائه البلوري.

الخصائص الكيميائية للمعادن

تتصف المعادن الفلزية بالعديد من الخواص الكيميائية (Chemical properties)، وفيما يلي أبرزها:

  • التفاعل مع الماء: (Reaction with water)، المعادن عالية الشدة تمتاز في التفاعل بالمقدرة على إنتاج الحرارة والتفاعل مع الماء، فعلى سبيل المثال يُعد التفاعل بينزةرالصوديوم والماء مع وجود الأكسجين أحد التفاعلات القويّة التي ينتج عنها مقدارٌ عالي من الحرارة، ولذا يتم حفظ الصوديوم بمادة الكيروسين للوقاية من تعرضه إلى الأكسجين والرطوبة.
  • التفاعل مع الأحماض: (Reaction with acids)، ينجم عن التفاعل بين الأحماض والمعادن عناصر جديدة إلى جانب غاز الهيدروجين، فمثلاً ينتج عن تفاعل حمض الهيدروكلوريك مع الزنك غاز الهيدروجين ومركب كلوريد الزنك.
  • التفاعل مع القواعد: (Reaction with bases)، هناك أنواع محددة للمعادن تتفاعل مع القواعد التي يتكون منها غاز الهيدروجين والأملاح المعدنية، وعلى سبيل المثال ينتُج عن التفاعل القوي بين هيدروكسيد الصوديوم والزنك ملح زنك الصوديوم إلى جانب غاز الهيدروجين، وينجم مركبات الأملاح عن تفاعل القواعد مع الأكاسيد اللافلزية.
  • التفاعل مع الأكسجين: (Reaction with oxygen)، ينجم عن احتراق المعادن الفلزية معرضة وجود الأكسجين بعض الأكاسيد المعروفة بأكاسيد المعادن والتي تُعتبر من بين العناصر الأساسّية المتوفرة بالطبيعة، حيث ينتُج عن احتراج شريط المغنيسيوم في وجود الأكسجين مركب وهو أكسيد المغنيسيوم وبدوره يُنتِج هيدروكسيد المغنيسيوم حينما يذوب بالماء، وينجم عن تفاعل الأكسجين مع المعادن اللافلزية الأكاسيد المتعادلة أو الحمضية.
  • التفاعل مع المحاليل الملحية: (Reaction with salt solution)، يحدث التفاعل بين المعادن والمحاليل الملحية حين وضع معدن قوي التفاعل مع معدن غيره أقل في الشدة بمحلول ملحي وينتج عن ذلك التفاعل إزاحة للمعدن الأقل تفاعلًا للمعدن ذو التفاعل الأقل، فمثلاً حين تفاعل محلول كبريتات النحاس مع الزنك ينتُج النحاس الصلب ومحلول كبريتات الزنك.
  • الكهروسلبية: (Electropositive)، يذكر أنّ المعادن الفلزية تحاول الحصول على طاقة منخفضة من التأيّن، فتميل لفقد الإلكترونات خلال التفاعلات الكيميائيّة دون قبول للإلكترونات، في حين أن المعادن اللافلزية تسعى لاكتساب الإلكترونات أو أن تشاركها مع الذرات الأخرى، فحين يحدث تفاعل بينها وبين الفلزات تكتسب عندها الألكترونات مُشكلة الأيونات.
  • الروابط الأيونيّة: (ionic bonds)، المعادن ترتبط بينها وبين المعادن اللافلزية عبر الرابطة الأيونيّة والتي تمثل أحد أكثر الروابط الكيميائيّة قوة، لذا يكون من الصعب فصل ذرات المعدن بفعل الترابط القوي الداخلي.

الأسئلة الشائعة

من أهم خواص المعادن؟

أغلب المعادن تتصف بكتلة عالية أو كثافة عالية لكل حجم ووحدة، ومعظم المعادن عالية القوة، وتمتلك المقدرة على مقاومة التشويه والتغير عن شكلها الأصلي.

لماذا يستخدم العلماء اكثر من خاصية لتعرف المعادن

جديد المواضيع