على الرغم من حقيقة أن الكثير من الناس لديهم فكرة تقريبية عن ماهيته ، لا يستطيع البعض تعريف مفهوم "المعدنية". يتضمن تصنيف المعادن عددًا كبيرًا من مجموعة متنوعة من العناصر ، وجد كل منها تطبيقًا في مجال نشاط معين نظرًا لمزاياها وميزاتها. لذلك ، من المهم معرفة الخصائص التي يمتلكونها وكيف يمكن استخدامها.
المعادن هي نتاج تفاعلات كيميائية اصطناعية أو طبيعية تحدث داخل قشرة الأرض وعلى سطحها ، وهي متجانسة كيميائياً وفيزيائياً.
التصنيف
اليوم ، أكثر من 4000 صخرة مختلفة معروفة ، والتي تم تضمينها في فئة "المعدنية". يتم تصنيف المعادن وفق المعايير التالية:
- وراثي (حسب الأصل) ؛
- عملي (مواد خام ، خام ، أحجار كريمة ، وقود ، إلخ) ؛
- مادة كيميائية.
مادة كيميائية
حاليا الأكثرينتشر تصنيف المعادن وفقًا لتركيبها الكيميائي ، الذي يستخدمه علماء المعادن والجيولوجيا الحديثون. يعتمد على طبيعة المركبات وأنواع الروابط الكيميائية بين الهياكل المختلفة للعناصر وأنواع العبوات والعديد من الميزات الأخرى التي يمكن أن يتمتع بها المعدن. ينص تصنيف المعادن من هذا النوع على تقسيمها إلى خمسة أنواع ، يتميز كل منها بهيمنة طبيعة معينة للعلاقة بين وحدات هيكلية معينة.
أنواع:
- عناصر أصلية
- كبريتيد ؛
- أكاسيد وهيدروكسيدات ؛
- أملاح أحماض الأكسجين ؛
- هاليدات.
علاوة على ذلك ، وفقًا لطبيعة الأنيونات ، يتم تقسيمها إلى عدة فئات (كل نوع له تقسيم خاص به) ، حيث يتم تقسيمها بالفعل إلى فئات فرعية ، يمكن للمرء أن يميز منها: الإطار ، السلسلة ، الجزيرة ، التنسيق والطبقات المعدنية. تصنيف المعادن المتشابهة في التركيب والتي لها هيكل مماثل ينص على ارتباطها في مجموعات مختلفة.
توصيف أنواع المعادن
- العناصر الأصلية. وهذا يشمل الفلزات والمعادن الأصلية مثل الحديد والبلاتين والذهب ، وكذلك المعادن غير المعدنية مثل الماس والكبريت والجرافيت.
- كبريتات ، وكذلك نظائرها المختلفة. يشمل التصنيف الكيميائي للمعادن أملاح حمض الكبريتيك مثل البيريت والجالينا وغيرها في هذه المجموعة.
- الأكاسيد والهيدروكسيدات ونظائرها الأخرى ، وهيمزيج من المعدن والأكسجين. المغنتيت والكروميت والهيماتيت والجيوثايت هم الممثلون الرئيسيون لهذه الفئة ، والتي تتميز بالتصنيف الكيميائي للمعادن.
- أملاح أحماض الأكسجين
- هاليدات.
وتجدر الإشارة أيضًا إلى أنه في مجموعة "أملاح أحماض الأكسجين" يوجد أيضًا تصنيف للمعادن حسب الفئة:
- كربونات
- كبريتات
- تنغستات وموليبدات ؛
- فوسفات
- سيليكات.
هناك أيضًا معادن مكونة للصخور ، مقسمة إلى ثلاث مجموعات:
- صهاري ؛
- رسوبية ؛
- متحولة.
حسب الأصل
يشمل تصنيف المعادن حسب المنشأ ثلاث مجموعات رئيسية:
- الذاتية. تتضمن عمليات تكوين المعادن هذه في الغالبية العظمى من الحالات التسلل إلى قشرة الأرض والتصلب اللاحق للسبائك الساخنة تحت الأرض ، والتي تسمى عادة الصهارة. في الوقت نفسه ، يتم تكوين المعادن نفسها في ثلاث خطوات: الصخور المنصهرة ، البغماتيت ، وما بعد البراغماتية.
- خارجي. في هذه الحالة ، يتم تكوين المعادن في ظل ظروف مختلفة تمامًا مقارنة بالظروف الداخلية. يتضمن تكوين المعادن الخارجية التحلل الكيميائي والفيزيائي للمواد والتكوين المتزامن للأورام المقاومة لبيئة أخرى. تتشكل البلورات نتيجة التجوية للمعادن الداخلية.
- متحولة. بغض النظر عن طرق تشكل الصخور ، أو قوتها أو ثباتهاسيتغير دائمًا تحت تأثير ظروف معينة. تسمى الصخور التي تكونت بسبب التغيرات في خصائص أو تكوين العينات الأصلية عادة بالصخور المتحولة.
وفقًا لفيرسمان وباور
يشمل تصنيف المعادن وفقًا لفيرسمان وباور عدة صخور ، مخصصة أساسًا لتصنيع منتجات مختلفة. يشمل:
- جواهر ؛
- أحجار ملونة ؛
- أحجار عضوية.
الخصائص الفيزيائية
يشمل تصنيف المعادن والصخور حسب المنشأ والتركيب العديد من الأسماء ، ولكل عنصر خصائص فيزيائية فريدة. اعتمادًا على هذه المعلمات ، يتم تحديد قيمة سلالة معينة ، وكذلك إمكانية استخدامها في مختلف مجالات النشاط البشري.
صلابة
تمثل هذه الخاصية مقاومة مادة صلبة معينة لتأثير خدش آخر. وبالتالي ، إذا كان المعدن المعني أكثر نعومة من المعدن المخدوش على سطحه ، فستبقى العلامات عليه.
تعتمد مبادئ تصنيف المعادن حسب الصلابة على استخدام مقياس موس ، والذي يمثله صخور مختارة خصيصًا ، كل منها قادر على خدش الأسماء السابقة بنهايتها الحادة. يتضمن قائمة من عشرة عناصر ، والتي تبدأ بالتلك والجبس ، وتنتهي ، كما يعرف الكثير من الناس ، بالماس - الأصعبالجوهر
في البداية ، من المعتاد تنفيذ الحجر على الزجاج. إذا ظل عليها خدش ، ففي هذه الحالة ، فإن تصنيف المعادن حسب الصلابة ينص بالفعل على تخصيص أكثر من الفئة الخامسة لها. بعد ذلك ، يتم تحديد الصلابة بالفعل على مقياس موس. وفقًا لذلك ، إذا ظل هناك خدش على الزجاج ، في هذه الحالة يتم أخذ عينة من الفئة السادسة (الفلسبار) ، وبعد ذلك يحاولون رسمها على المعدن المطلوب. وهكذا ، على سبيل المثال ، إذا ترك الفلسبار خدشًا في العينة ، لكن الأباتيت ، الذي هو في الرقم 5 ، لم يفعل ، يتم تعيين فئة 5.5.
لا تنس أنه اعتمادًا على قيمة الاتجاه البلوري ، قد تختلف صلابة بعض المعادن. على سبيل المثال ، في disthene ، على مستوى الانقسام ، يكون للصلابة على طول المحور الطويل للبلورة قيمة 4 ، بينما تزداد عبر نفس المستوى إلى 6. لا يمكن العثور على المعادن الصلبة جدًا إلا في المجموعة ذات العناصر غير المعدنية بريق.
تألق
يتم تكوين التألق في المعادن بسبب انعكاس أشعة الضوء من سطحها. في أي دليل عن المعادن ، ينص التصنيف على التقسيم إلى مجموعتين كبيرتين:
- معدني ؛
- ببريق غير معدني
الأولى هي تلك الصخور التي تعطي خطًا أسود وتكون معتمة حتى في الأجزاء الرقيقة إلى حد ما. وتشمل هذه المواد المغنتيت والجرافيت والفحم. تعتبر المعادن ذات اللمعان غير المعدني وخط الألوان استثناءً هنا أيضًا. إنه يتعلق بالذهببخط أخضر ، نحاسي بخط أحمر غريب ، فضي بخط أبيض فضي ، وعدد آخر.
المعدن بطبيعته يشبه تألق الكسور الطازجة للعديد من المعادن ، ويمكن رؤيته جيدًا على السطح الطازج للعينة ، حتى عند النظر في المعادن المكونة للصخور. يتضمن تصنيف اللمعان أيضًا عينات معتمة ، وهي أثقل من الفئة الأولى.
البريق المعدني هو سمة من سمات المعادن ، وهي خام من معادن مختلفة.
اللون
وتجدر الإشارة إلى أن اللون هو سمة ثابتة فقط لبعض المعادن. وبالتالي ، يظل الملكيت دائمًا أخضر ، ولا يفقد الذهب لونه الأصفر الذهبي ، وما إلى ذلك ، بينما يكون غير مستقر للعديد من الأشخاص الآخرين. لتحديد اللون ، يجب أن تحصل أولاً على شريحة جديدة.
يجب إيلاء اهتمام خاص لحقيقة أن تصنيف خصائص المعادن يوفر أيضًا مفهومًا مثل لون الخط (مسحوق الأرض) ، والذي لا يختلف غالبًا عن المعيار. ولكن في الوقت نفسه ، هناك أيضًا سلالات يختلف فيها لون المسحوق اختلافًا كبيرًا عن لونها. على سبيل المثال ، تشمل الكالسيت ، والذي يمكن أن يكون أصفر ، وأبيض ، وأزرق ، وأزرق ، والعديد من الأشكال الأخرى ، ولكن المسحوق سيظل أبيض على أي حال.
مسحوق ، أو سمة من سمات المعدن ، يتم الحصول عليها من الخزف ، والتي لا ينبغي تغطيتها بأي طلاء وبين المهنيين ، يطلق عليه ببساطة "بسكويت". يتم رسم خط بالمعدن المحدد على طول سطحه ، وبعد ذلك يتم تلطيخه قليلاً بإصبع. يجب ألا ننسى أن المعادن الصلبة والصلبة جدًا لا تترك وراءها أي أثر نظرًا لحقيقة أنها ببساطة ستخدش هذا "البسكويت" ، لذلك تحتاج أولاً إلى كشط جزء معين منها على ورقة بيضاء ، و ثم افركه إلى الحالة المرغوبة.
انشقاق
يشير هذا المفهوم إلى خاصية المعدن في الانقسام أو الانقسام في اتجاه معين ، تاركًا سطحًا أملسًا لامعًا. من الجدير بالذكر أن إيراسموس بارثولين الذي اكتشف هذه الخاصية ، أرسل نتائج البحث إلى لجنة موثوقة إلى حد ما ، بما في ذلك علماء مشهورين مثل بويل ، هوك ، نيوتن وغيرهم ، لكنهم أدركوا أن الظواهر المكتشفة عشوائية ، والقوانين غير صالحة ، على الرغم من أنه بعد قرن من الزمان ، اتضح أن جميع النتائج كانت صحيحة.
وهكذا ، هناك خمسة تدرجات رئيسية للانقسام:
- مثالي جدًا - يمكن تقسيم المعدن بسهولة إلى أطباق صغيرة ؛
- مثالي - مع أي ضربات بالمطرقة ، سيتم تقسيم العينة إلى شظايا ، والتي تقتصر على مستويات الانقسام ؛
- واضح أو متوسط - عند محاولة تقسيم المعدن ، تتشكل الشظايا ، والتي تقتصر ليس فقط على مستويات الانقسام ، ولكن أيضًا على الأسطح غير المستوية في اتجاهات عشوائية ؛
- ناقصة - وجدت بشكل مؤكدتعقيدات ؛
- ناقص جدا - تقريبا لا يوجد انقسام.
بعض المعادن لها اتجاهات انقسام متعددة في وقت واحد ، والتي غالبًا ما تصبح الميزة التشخيصية الرئيسية.
شبك
هذا المفهوم يعني سطح الانقسام الذي لم يمر على طول الشق في المعدن. حتى الآن ، من المعتاد التمييز بين الأنواع الخمسة الرئيسية للكسور:
- ناعم - لا توجد منحنيات ملحوظة على السطح ، لكنها ليست ناعمة المرآة ، كما هو الحال مع الانقسام ؛
- متدرج - نموذجي للبلورات ذات الانقسام الواضح والكمال أكثر أو أقل ؛
- غير متساوي - يتجلى ، على سبيل المثال ، في الأباتيت ، وكذلك عدد من المعادن الأخرى التي بها انقسام غير كامل ؛
- مجزأ - سمة من سمات المعادن الليفية وتشبه إلى حد ما كسر الخشب عبر الحبوب ؛
- conchoidal - تشبه الصدفة في شكلها ؛
خصائص أخرى
يحتوي عدد كبير جدًا من المعادن على ميزة تشخيصية أو مميزة مثل المغناطيسية. لتحديد ذلك ، من المعتاد استخدام بوصلة قياسية أو سكين ممغنط خاص. يتم إجراء الاختبار في هذه الحالة على النحو التالي: يتم أخذ قطعة صغيرة أو كمية صغيرة من مسحوق مادة الاختبار ، وبعد ذلك يتم لمسها بسكين ممغنط أو حدوة حصان. إذا بدأت الجزيئات المعدنية في الانجذاب بعد هذا الإجراءيشير إلى وجود مغناطيسية معينة. عند استخدام البوصلة ، يتم وضعها على سطح مستوٍ ما ، وبعد ذلك ينتظرون حتى محاذاة السهم وإحضار المعدن إليه ، دون لمس الجهاز نفسه. إذا بدأ السهم في التحرك ، فهذا يدل على أنه ممغنط.
بعض المعادن التي تحتوي على أملاح كربونية ، عند تعرضها لحمض الهيدروكلوريك ، تبدأ في إطلاق ثاني أكسيد الكربون ، والذي يتجلى في شكل فقاعات ، ولهذا يطلق الكثير من الناس على هذا "الغليان". من بين هذه المعادن تبرز: الملكيت والكالسيت والطباشير والرخام والحجر الجيري.
أيضًا ، يمكن إذابة بعض المواد جيدًا في الماء. من السهل تحديد قدرة المعادن حسب الذوق ، وهذا ينطبق على وجه الخصوص على الملح الصخري ، وكذلك أملاح البوتاسيوم وغيرها.
إذا كان مطلوبًا إجراء دراسات للمعادن من أجل الانصهار والاحتراق ، فيجب عليك أولاً قطع قطعة صغيرة من العينة ، ثم استخدام ملاقط لإدخالها مباشرة في اللهب من موقد غاز ، مصباح روح أو شمعة.
اشكال تواجدهم في الطبيعة
في الغالبية العظمى من الحالات في الطبيعة ، تحدث معادن مختلفة في شكل نواتج بينية أو بلورات مفردة ، ويمكن أيضًا أن تظهر في شكل مجموعات. هذا الأخير يتكون من عدد كبير من الحبوب التي لها بنية بلورية داخلية. وبالتالي ، هناك ثلاث مجموعات رئيسية لها مظهر مميز:
- متساوي القياس ، متطور بشكل متساوٍ في جميع الاتجاهات الثلاثة ؛
- ممدود ، به أشكال أكثر استطالة في أحد الاتجاهات ؛
- ممدود في اتجاهين مع إبقاء الثالث قصيرًا.
وتجدر الإشارة إلى أن بعض المعادن يمكن أن تشكل بلورات متداخلة بشكل طبيعي ، والتي تسمى فيما بعد التوائم والمحملات وأسماء أخرى. غالبًا ما تكون هذه الأنماط نتيجة للنمو البيني أو تكاثر البلورات.
المشاهدات
لا تخلط بين النتوءات المنتظمة والتجمعات غير المنتظمة من البلورات ، على سبيل المثال ، مع "الفرش" أو البراميل التي تنمو على جدران الكهوف والتجاويف المختلفة في الصخور. الجذور عبارة عن نتوءات بينية تتكون من عدة بلورات منتظمة إلى حد ما وتنمو في نفس الوقت في أحد طرفيها إلى نوع من الصخور. يتطلب تكوينها تجويفًا مفتوحًا ، مما يسمح بالنمو الحر للمعادن.
من بين أشياء أخرى ، تتميز العديد من المعادن البلورية بأشكال غير منتظمة معقدة إلى حد ما ، مما يؤدي إلى تكوين التشعبات وأشكال التلبيد وغيرها. يرجع تكوين التشعبات إلى التبلور السريع للغاية للمعادن الموجودة في الشقوق والمسام الرقيقة ، وتبدأ الصخور في هذه الحالة في التشبه بفروع النباتات الغريبة إلى حد ما.
في كثير من الأحيان هناك حالات تملأ فيها المعادن بشكل شبه كامل مساحة فارغة صغيرة ، مما يؤدي إلى تكوين الإفرازات. يستخدمون بنية متحدة المركز ، وتملأ المادة المعدنية المركز من المحيط. تسمى الإفرازات الكبيرة بما فيه الكفاية ، والتي تحتوي على مساحة فارغة بالداخل ، بالجيود ، بينما تسمى التكوينات الصغيرة اللوزتين.
العقيدات عبارة عن تكوينات ذات شكل دائري أو كروي غير منتظم ، يحدث تكوينها بسبب الترسيب النشط للمواد المعدنية حول مركز معين. في كثير من الأحيان ، تتميز ببنية داخلية مشعة شعاعيًا ، وعلى عكس الإفرازات ، يحدث النمو ، على العكس من ذلك ، نحو المحيط من المركز.
