المعادن وخصائصها

المعدن:mineral
هي مادة صلبة متجانسة غير عضوية تكونت بفعل عوامل طبيعية.
ذات تركيب كيميائي مميز وترتيب ذري داخلي محدد ينعكس في نظام بلوري ثابت وصفات طبيعية مميزة.

الصفات الطبيعية للمعادنphysical properties of minerals
لكي تتعرف على المعدن وتميزه عن غير- في الحقل أو المعمل - يجب الإلمام ببعض الصفات الطبيعية والتي يمكن تلخيص أهما في ما يلي :

أولا: خواص بصرية optical properties :
وهذه الخواص وكما تدل التسمية تعتمد على الضوء ومن أمثلتها :
· اللون color
· البريق luster
· لون المسحوق أو المخدش streak
· الشفافية transparency

ثانيا: خواص تماسكية cohesive properties
وهذه الخواص تعتمد على مدى تماسك جزيئات مادة المعدن ومدى مرونتها ومن أمثلتها:
· الصلادة hardness
· الانفصام cleavage
· المكسر fracture
· التماسكية fenacity

ثالثا: خواص حسيةsense properties
وهذه الخواص تعتمد على بعض الحواس ومن أمثلتها:
· الرائحة odour
· اللمس feel
· المذاق taste

رابعا: الكثافة النوعية specific gravity
وهذه الصفة تعني كثافة المعدن منسوب إلى كثافة الماء.

خامسا : الصفات المغناطيسية magnetic properties والكهربائية electrical و الانصهارية fusitulity و الإشعاعية radioactive:

وهذه الخواص تتوقف على قابلية المعدن على المغنطه أو على التوصيل الكهربائية أو على الانصهار أو الإشعاع

سادسا : الذوبان في الماء solubility

أولا: الصفات المعتمدة على الخواص البصرية : optical properties
أ- اللون color
في الحقيقة إن لون المعدن هي الخاصية الأولى
التي تلفت نظر الإنسان ويعتمد لون المعدن على قدرته على امتصاص بعض مكونات
الضوء الأبيض وعكس البعض الأخر فيبدو المعدن الكبريتي اصفر اللون مثلا لأنه
عكس موجات الأشعة الصفراء من مجموعة الموجات المكونة للضوء الأبيض. فإذا
لم يكن هناك امتصاص للضوء فالمعدن يكون عديم اللون.

= ومن المعادن التي لها
لون ثابت مميز(اخضر للملاكايت Malachite, ازرق للازورايتAzurite , واصفر
ذهبي للكبريتPyrite ,اسود للجرافيت Graphyte,احمر للسينيبارcinnaber ).

= ومن المعادن التي ليس
لها لون ثابت , أي أنها تظهر بألوان مختلفة. وسبب اختلف اللون للمعدن
الواحد لاحتوائه على كميات متفاوتة من المواد(الشوائب) الملونة أو مواد
دخيلة على تركيب المعدن الكيميائي. ومن أمثلتها المعروفة معدن
الكوارتزQuartz .
فإذا كان معدن الكوارتز نقيا فيكون شفافا
عديم اللون. وهناك أنواع عديدة غير نقيه من الكوارتز تظهر بألوان مختلفة
مثل الكواترز الواردي Rose Quartz والتي تحتوي على شوائب من أكاسيد الحديد
الأحمر إما الكوارتز البنفسجي اللونamethyst فانه يحتوي على شوائب أكسيد
المغنيز البنفسجية اللون.

= هناك بعض الصفات المختلفة المتعلقة باللون لكنها محصورة منها:
1- لعب الألوان play of color وهو تغير لون
المعدن بتغير الزاوية التي ينظر إليها ومن أمثلتها الموجودة في الماس
Diamondو اللابرادوريت labrodorite .
2- اللألأة opalescence كما في معدن الأوبال Opal .
3- التضوءluminescence وهو إن يصدر المعدن
ضوء وهاجا بلون معين قد يختلف عن لون المعدن الأصلي بعد تعرضع لطاقة خارجية
مثل الأشعة فوق البنفسجية ومن أمثلة ذلك معدن الكالسيت Calicite.
4- الصدء tarnish وذلك بأن يتغطى المعدن بنواتج أكسدة مختلفة عن لون المعدن الأصلي .

ب- البريق Luster:
عبارة عن المظهر الذي يبديه سطح المعدن في
الضوء المنعكس عليه ويمكن تقسيم البريق للمعادن إلى ثلاثة أنواع علما بأنه
حد فاصل بينهما وهذه الأنواع هي:
1- البريق الفلزي Metallic Luster :
وهو البريق الذي تظهره المعادن الفلزية مثل :
الذهب -الفضة -البلاتين وبعض المعادن الكبريتيديه تعطي هذا النوع مثل معدن
(البيريت) و(الجالينا).
2- البريق تحت الفلزي Sulrmetallic Luster:
وهذا البريق شبيه بالبريق الفلزي ولكنه اضعف منه وهو مميز في المعادن الاكسيديس مثل معدن الهيماتيت.
3-البريق اللافلزيNonmclattic Luster:
ويشمل هذا النوع من البريق المعادن الفاتحة اللون، والشفافة،ويكون مخدشها أما عديم اللون أو فاتح.
3-أ - بريق زجاجي: Glassy
يشبه بريق الزجاج مثل الكاوارتز Quartz.
3-ب - بريق لؤلؤيPearly:
يشبه لمعان اللؤلؤ مثل التلك أوالجبس Cypsum ،Talc.
3-جـ - بريق حريري: Silky
يشبه لمعان الحرير مثل الأسبسش Aasbestos المالاكايت Malachite.
3-د - بريق صمغي:.Resinous
يشبه اللمعان المنعكس من على سطح الصمغ والكهرمان مثل الكبيرت Sulfur السفاليرايت Sphaleritc.
3-هـ - بريق ماسي adonaxtine مثل الماس Diamond .
3-م - بريق زفتي pitchy مثل الباتشيلند pitchblends
3-ر- بريق ترابيearthy وهذا البريق عندما يكون سطح المعدن غير براق مثل البوكسيت , الكاولين

جــ -المخدش:streak
وتعرف بانها لون مسحوق المعدن
وخاصية المخدش تساعد كثيرا على المعادن التي تشترك في لون واحد.
فمثلا بعض عينات الماجنتيت mgnetite ومعدن الهيمالتيت hematite تكون
سوداء اللون ولكن مخدشها يختلف حيث يكون الميجانتيت اسود ايضا في حين يكون
مخدش الهيماتيت احمر (لا تستطيع الحصول على مخدش المعادن الصلبة أعلى من
6)لأنها لا تخدش لوحة الخزف لذا فخاصية المخدش معينة غالبا
في حالة المعادن ذات البريق الفلزي فقط ولا تعتمد عليها من التفرق بين المعادن ذات البريق اللافلزي.

د- الشفافية transparency
هي قدرة المعدن على تمرير الضوء من خلال سمك معقول منها.
= حيث يطلق على المعادن التي تسمح رؤية الأجسام من خلالها بوضوح تام اسم المعدن الشفاف transparent مثل معدن الكوارتز والجبس النقي.
= أما إذا ظهرت الأجسام خلف المعدن بصورة غير
واضحة المعالم فيطلق على المعدن اسم نصف شفاف translucentمثل الكوراتز
المدخن الأوبال والجبس.
= أما إذا كان المعدن لا يسمح بمرور الضوء بتاتاً فيطلق عليه اسم المعدن المعتم opaque مثل البيريت والجالينا والجرافيت.

ثانيا- الخواص التماسكية cohesive properties
أ- الصلادة hardness
هي عبارة عن مقدار المقاومة التي يبديها
المعدن إذا ما تعرض إلى الخدش أو تآكل وهي من الصفات الفيزيائية المهمة
المميزة لكثير من المعادن .
وقد اختار العالم النمساوي MOH عشرة معادن ورتبها ترتيب تصاعدي مبتدئا بالمعدن الأقل صلابة وهو معدن التلك وتنتهي بالمعدن الأصلب
وفي ما يلي مقياس موهس للصلادة :Moh's scale of hardness
1- التلك Talc
2- الجبس Gypsum
3- الكالسيت Calcite
4- الفلورايت Fluorite
5- الاباتيت Apatite
6- الارثوكليز Orthoclase
7- كوراتزQuartz
8- التوبازTopaz
9- الكورندوم Corundum
10- الماسDiamond
وعادة ما نقوم بتحديد صلادة المعدن بصفه تقريبية باستخدام ظفر الإصبع (2.5).
أو قطعة النقود (3,5) أو قطعة الزجاج (5) أو
سكين صلب (6,5) ويمكن بعد ذلك إختيار المعدن المناسب من المقياس لتحديد
الصلادة بصورة أكثر دقة.
مثلاً معدن البيريت pyrite فنراه يخدش
الاورتوكليز (6) ولكنه لا يخدش معدن الكوارتز (7) نستدل أن الصلادة هي ما
بين 6 – 7 أي مقاربة إلى 6,5

ب- الانفصام cleavage
وهذه الخاصية هي عبارة عن قابلية المعدن على
التشقق أو الانفصام بسهولة في اتجاهات معينة إذا ما طرق خفيف وينتج عنة هذه
عملية التشقق سطوح جديدة تعرف بمستويات الانفصام (cleavage planes).
وغالبا ما تكون أسطح الانفصام مستوية وملساء ومتوازية وتعكس مستويات الضعف
الناتج عن وهي الروابط بين عناصر التركيب الذري الداخلي للمعدن.
وتنقسم المعادن في عدد مختلف من المستويات:
1- معادن ذات مستوى انفصام واحد مثل المايكا (Mica)
2- معادن ذات مستويين للانفصام مثل الهورنبلند (Hornblende)
3- معادن ذات ثلاث مستويات للانفصام متعامدة مثل الجالينا (Galena)
4- معادن بها أكثر من ثلاث مستويات (مثل 4 مثل الفولارايت او6 مثل الاسفاليريت)
5- معان ليس بها انفصام مثل الكوارتز والأولفين.

وينفصم المعدن نتيجة دقة
أو ضغطة في اتجاه معين بواسطة نصل سكينه حاده وعندئذ يوصف تبعاً لصعوبة أو
سهولة حدوث واكتمال الانفصام و كالآتي:
· انفصام كامل ( واضح ) perfect cleavage
· انفصام غير كامل (غير واضح) imperfect cleavage

- الانفصال parting
خاصية الانفصال تشبة خاصية الانفصام من أنها
مستويات ضعف أيضا ولكنها تختلف عن الانفصام بأنها عموما لا تتكون نتيجة
للبناء الذري الداخلي للمعدن بل لكون نتيجة لعوامل خارجية مثل الضغط وقد
تكون لوجود شوائب داخل المعدن لذلك فان خاصية الانفصال لا تكون بأي حال من
الأحوال من الصفات المميزة للمعدن .

ج - المكسر fracture
تعرف خاصية المكسر بأنها شكل أو هيئة السطح
الناتج عن كسر المعدن في مستويات هي غير مستويات الانفصام والانفصال ،
ويوصف المكسر بعدد من الأوصاف منها .
1- المكسر المحاري :''Conchoidal''
وفيه يشبة سطح المكسور خطوط النمو في أصداف
المحارات حيث أنها تكون خطوط مقوسة تحيط بعضها وتشترك بمركز واحد مثل
الصوان flink والاوبسيديان obsidian والكوارتز quarts.
2- المكسر المسنن Haclely :
حيث سطح المكسر مسنن وفيه حافات حادة ومدببة كما في حالة الخشب المكسور ومثال ذلك النحاس الطليق native copper
3- المكسر المستوي Even :
يبدو السطح مستويا تقريبا ويوجد هذا معادن قليله منها الجالينا galena .
4- المكسر غير المستوي :Uneven
عندما يظهر سطح المكسر غير منتظم أو غير مستوي - سطح خشن عليه بعض النتوءات - وهذه الخاصية منتشرة كثيرا في معظم المعادن.
5- المكسر التراب Earthy :
سطح غير منتظم يعطي بواسطة المعادن الترابية مثل الكاولين البوكسيت.

د- التماسكية Tenacity:
وهذه الخاصية هي مقاومة المعدن للطرق والكسر والطحن واللوي والسحب .
وتعتمد على قوت الترابط بين ذرات المعدن في تركيبه الداخلي.
1- قصيفه هش Brittle
حيث يتكسر المعدن بسهوله مثل الكبريت و الفلوريت .
2- لين Sectile
قابل للقطع بسكين مثل الجرافيت والجبس .
3- قابل للطرق والسحب Ductile :
حيث يمكن طرقه الى الوح الرقيقه او سحبه الى اسلاك مثل النحاس والذهب والفضة.
4- مرن Elastic:
يمكن تثنية ثم يعود إلى حالته الأولى بزوال المؤثر مثل البيوتايت والمسكوفيت و الإسبستس.
5- لدن Rlastic :
يمكن تثنية دون أن ينكسر ويستمر مثني بعد زوال المؤثر مثل التلك .

ثالثا: الخواص الحسية :Sence properties
هناك خواص تعتمد على حواس الإنسان ولو أنها
ليست شائعة أو مميزه في كثير من الحالات إلا أنها تكون في بعض الحالات
مميزة وتساعد على المتعرف على أنواع المعادن وهذه الصفات هي :

أ‌- الملمس Feel:
لبعض المعادن ملمس خاص يشعر به الإنسان ويمكن إن يميز هذه المعادن مثل:
1- الملمس الذهني ، أوالصابوني Soapy, Greasy مثل التلك Talc
2- الملمس البارد Cold مثل النحاس الطليق والفضة الطليقة.
3- الملمس الخشن Harsh مثل البوكسيت Bauxite
4- الملمس الناعم Smooth مثل الاوبال Opal

ب - الرائحة Odour
تعطي بعض المعادن رائحة خاصة عندما تتعرض للإحتكاك أو التسخين أو الطرق أو الترطيب بالماء .
1- رائحة طينية Argillaceows
مثل التي تنبعث من الكاولين kaolin عندما يبلل بالماء أو يتنفس عليه.
2- رائحة الثوم garlic smell
مثل التي تنبعث عن تسخين المعادن الحاوية للزرنيخ وعند طرق معدن الارزنيوبيريت arsenopyrite.
3- رائحة كبيريتيه sulphurous:
وتنبعث عن تسخين الكبريت أو الطرق على معادن الكبريتدات مثل البيريت pyrite.
4- رائحة قطرانية lituminous:
وتميز بعض المعادن ذات المحتوى العضوي .
5- رائحة عفنه fetial:
وهذه تنبعث من بعض الأحجار الجيرية عند تسخينها .

ج- المذاق Taste:
عدد من المعادن التي لها قابلية الذوبان
بالماء تعطي طعم مميزا لها فهي تميز عدد قليلاً من المعادن ولا يجب عليك
محاولة تذوق أي معدن ملون(اكثرها سام) فقط المعادن العديمة اللون أو
البيضاء ومن أنواع المذاق المميز ما يلي:
1- مذاق ملحي saline مثل الهاليت Halite .
2- مذاق قلوي alkaline مثل النترون Natron
3- مذاق مرطب cooling مثل النيترانيت Ntratite
4- مذاق قايض astringent مثل الشب Alum
5- مذاق مر litter مثل الايسوميت Epsonite

رابعا: الكثافة النوعية specific Gravity :
هي تغير عن ثقل المعدن وتساوي نسبة وزن معين
منه إلى وزن حجم مساو له من الماء وتتراوح الكثافة النوعية من حوالي
2جم/سم3 في الجرافيت إلى أكثر من 20 كجم / سم3 في البلاتين.
كثافة المعدن النوعية = وزن القطعة في الهواء / وزنها في الهواء - وزنها في الماء= ----- جم / سم3

حاول إن تدرب يدك على الكثافة النوعية التقريبية وباستخدام تغيرات بسيطة مثل:
خفيف light وكثافة بين 2-2.5 جم/ سم3 مثل الجرافيت
متوسط average وكثافة بين 2.6-3.5 جم/سم3 مثل الكالسيت
ثقيل heavy وكثافة بين 4.5-6 جم/سم3 مثل البارايت
ثقيل جداً very heavy وكثافة بين أكثر من 6 جم/سم3 مثل الجالينا

خامسا:
أ- الصفات المغناطيسية :Magnetic properties
كثير من المعادن خواص مغناطيسية مختلفة يمكن
على أساسها فعلها مع بعضها من بعضها استخدام أجهزة خاصة، لكن في مجال
دراستنا هنا نقتصر على استخدام المغناطيسية اليدوية العادية loar magnet -
ومنه نجد إن معدن المجنتيت ينجذب إلى المغناطيس يجدب أيضا براده الحديد او
فتاتا مع نفس المعدن .
أما المعادن الأخرى فلا ينجذب منها للمغناطيس
الابيروتيت pyrrhotite ونستخدم هذه الخاصية في التفريق بينه وبين البيريت
والجديد بالذكر بان هناك نوعية من المجنتيت تسمى لودستون lodestone تغير من
المغانيط الطبيعية التي لها قوة جذب كبيرة ولها أقطاب المغناطيس الحقيقي .

ب- الصفات الكهربائية Electrical properties:
بعض المعادن جيدة التوصيل للكهرباء مثل ( النحاس- الذهب - الفضة- معادن الكبريتيدات )، وبعضها ردئ( معادن السيليكات).

ج- النشاط الاشعاعي Radioactivity :
تمتاز معادن اليورانيوم - والتوريوم بصفة خاصة بإطلاق نشاط إشعاعي يمكن تسجيله باستخدام أجهزه خاصة.

د- درجة الإنصهار والقابلية للصهر Fusilility :
ونستخدم هذه الصفة لتمييز بعض المعادن للفلزات
فمن المعروف ان الفضة تنصهر عند 900درجة مئوية والذهب عند 1062درجة مئوية والبلاتين عند 1755 درجة مئوية.

سادسا: الذوبان في الماء :Solubility
بعض المعادن يمكنها الذوبان في الماء
والبعض الأخر لا يمكنه الذوبان في الماء.