من 118 عنصرًا معروفًا للإنسان ، 94 عنصرًا عبارة عن معادن. هذه هي العناصر التي تشكل مواد بسيطة مع تألق مميز ، ودونة عالية وقابلية للتأقلم. ما هي الخصائص الأخرى التي تمتلكها المعادن؟ ما هي المجموعات التي تم تقسيمهم إليها؟ هيا نكتشف.
المعادن وخصائصها
وصف المعادن ليس بالأمر السهل. يصعب مقارنتها بالعناصر أو المواد الأخرى المعروفة في العالم الحديث. بالمعنى القياسي ، يعد المعدن مادة رمادية صلبة ذات لمعان قوي. لكن كل شيء أكثر تعقيدًا. معظمهم رمادي حقًا ، لكن الظلال مختلفة للجميع. الغاليوم مزرق ، والبزموت وردي ، والنحاس أحمر فاتح ، لكن السيزيوم والسترونشيوم والذهب له لون أصفر.
تختلف المعادن اختلافًا كبيرًا من حيث درجة ظهور خصائصها. لكن هناك صفات توحدهم. تتبرع المعادن بالإلكترونات بسهولة نسبية إلى المستوى الخارجي ، لأنها مرتبطة بشكل ضعيف بنواة الذرة. يتم تمثيل هيكلها الداخلي بشبكة بلورية ، وبالتالي ، في ظل الظروف العادية ، تكون جميعها صلبة. الاستثناء الوحيد هو الزئبق ، الذي يتصلب فقط في درجات حرارة أقل من -38.83° C.
المعادن موصلات ممتازة للحرارة والكهرباء. كثير منهم من البلاستيك للغاية ، مثل الذهب والنحاس والكروم النقي والفضة. فهي قادرة على الانحناء أو الانهيار دون أن تنكسر. البعض الآخر هش تمامًا (المنجنيز ، القصدير ، البزموت)
مجموعات معدنية
في ظل نفس الظروف ، تتصرف المعادن بشكل مختلف ، وهو ما يمكن رؤيته بالفعل في مثال الزئبق. يصبح سائلاً بسهولة شديدة ، ولكن ليس كل المواد تتصرف بنفس الطريقة. اعتمادًا على نقطة الانصهار ، يتم تمييز المعادن القابلة للانصهار والحرارية. وتشمل الأخيرة التنغستن والتنتالوم والرينيوم والموليبدينوم. تذوب عند درجات حرارة أعلى من 2000 درجة مئوية
تتميز أيضًا المعادن الثقيلة والخفيفة. ثقيل - الرصاص والكادميوم والكوبالت والزئبق والنحاس والفاناديوم ، لها وزن ذري كبير (أكثر من 50) وكثافة عالية. الرئتان هي عكس ذلك تمامًا. وتشمل الألومنيوم والغاليوم والإنديوم. الليثيوم هو الأخف وزنا ، بكثافة 0.533 جم / سم مكعب وكتلة ذرية 3.
في الجدول الدوري ، تم تمييز مجموعة المعادن القلوية (الليثيوم ، الصوديوم ، البوتاسيوم ، الروبيديوم). تتفاعل بسهولة مع الماء لتكوين قلوي قابل للذوبان أو هيدروكسيد. كلهم نشيطون للغاية وناعمون وأخف وزنا بكثير من الماء. هناك أيضًا معادن أرضية قلوية (كالسيوم ، باريوم ، سترونتيوم) ، القلويات بالماء تشكل بالفعل أكاسيدها أو تربة الأرض. هم أكثر صلابة وليست نشطة مثل القلوية.
بناءً على الخصائص المختلفة للمعادن ، يتم تقسيمها أيضًا إلى:
- انتقالي.
- بعد انتقالي.
- ملون.
- أسود.
- لانثانيدات.
- أكتينيدات.
- نوبل.
- معادن مجموعة البلاتين.
- أرض نادرة.
المعادن الثمينة
غالبًا ما تعمل المعادن كعوامل اختزال في التفاعلات الكيميائية. من خلال التخلي عن إلكتروناتهم ، يخضعون لعمليات تآكل تدمرهم. تحت تأثير العوامل المؤكسدة ، تتشكل الأكاسيد والهيدروكسيدات على سطحها ، والتي يطلق عليها شعبيا الصدأ.
تخضع العديد من المعادن لمثل هذه العمليات. يمكن أن تكون المدمرات بالنسبة لهم غازات وسوائل مختلفة. ومع ذلك ، هناك فئة منفصلة من المعادن المقاومة عمليًا للأكسدة والصدأ. هذه معادن نبيلة. كلهم أيضا نادرة وثمينة. وتتراوح أسعارها من 300 دولار (فضي) إلى 70 ألف دولار (روديوم) للكيلو.
نوبل هي معادن مجموعة الذهب والفضة والبلاتين: البلاتين والروثينيوم والأوزميوم والبلاديوم والإيريديوم والروديوم. البلاتين والبلاديوم والذهب والفضة من البلاستيك للغاية ، لكنها لا تتحمل درجات حرارة عالية جدًا. كما أن بقية المعادن النبيلة مقاومة للحرارة ، حيث تذوب من 2334 درجة مئوية (الروثينيوم) إلى 3033 درجة مئوية (الأوزميوم).
جميعها مقاومة للماء والهواء ، لكنها يمكن أن تتفاعل مع مواد أكثر عدوانية. على سبيل المثال ، تذوب الفضة بسهولة في حمض النيتريك ، وتغمق عندما تتلامس مع اليود. بالمناسبة ، بمساعدة اليود ، يمكنك التحقق مما إذا كان المنتج من الفضة حقًا.
التواجد في الطبيعة
المعادن منتشرة على كوكبنا. في شكل أملاح والمركبات الموجودة في مياه البحر. والأهم من ذلك كله أنها مليئة بالمغنيسيوم (0.12٪) والكالسيوم (1.05٪). أكثر المعادن وفرة في القشرة الأرضية هو الألمنيوم. يشكل حوالي 8٪ من كتلته الإجمالية. كما أنه يحتوي على نسبة عالية من الحديد (4.1٪) والكالسيوم (4٪) والصوديوم (2.3٪) والمغنيسيوم (2.3٪) والبوتاسيوم (2.1٪).
لكن المعادن موجودة ليس فقط في البيئة الخارجية. هم موجودون في أي كائن حي ، مسؤولة عن العديد من الوظائف الحيوية. يحتوي جسم الإنسان على حوالي 3٪ من المعادن. يساعد الحديد في الدم الهيموجلوبين على ربط الأكسجين وتبادله مع ثاني أكسيد الكربون. يوجد المغنيسيوم في العضلات والجهاز العصبي. يشارك في تخليق البروتينات ، وهو المسؤول عن استرخاء العضلات ، ويمنع إثارة النهايات العصبية.
الأكثر ضرورة بالنسبة لنا: المغنيسيوم والحديد والصوديوم والكالسيوم والبوتاسيوم والزنك والنحاس والكوبالت والمنغنيز والموليبدينوم. تم العثور على المعادن في العظام ، في الدماغ ، في أنسجة الأعضاء الأخرى. نحصل عليها من الماء والطعام ، ونحتاج باستمرار إلى تجديد مخزونها. مع وجود نقص في هذه العناصر ، لا يعمل الجسم بشكل صحيح ، ولكن فائضها ليس جيدًا أيضًا.
التطبيق
لقد تعلم الناس استخدام المعادن في جميع مجالات حياتهم تقريبًا. المواد الإنشائية والأسلاك والهندسة الكهربائية والأطباق مصنوعة منها. العناصر المشعة غير المستقرة مثل اليورانيوم والكاليفورنيوم والبولونيوم وجدت استخدامها في الطاقة النووية وإنتاج الأسلحة.
تستخدم المعادن الخفيفة والقوية في تكنولوجيا الفضاء وصناعة السيارات. يتم استخدام عناصر مختلفة فيالصناعات الدوائية والغذائية والنسيجية. يتم استخدامها لصنع المجوهرات والأدوات المنزلية وكذلك الأدوية والأدوات الطبية. الليثيوم ، على سبيل المثال ، يستخدم كمضاد للاكتئاب ، والذهب يدخل في علاجات التهاب المفاصل والسل. يستخدم التيتانيوم والتنتالوم في الجراحة لتصنيع الأطراف الاصطناعية واستبدال الأجزاء التالفة من الجسم.
