المعادن تعتبر من المواد التي تم استخراجها من داخل باطن الأرض ، تعد هذه المواد ذات قيمة كبيرة لكل من الأنشطة الصناعية بشتى بقاع العالم، وتعرف أن لها تركيبات كيميائية متميزة، كما أنها صلبة ومتجانسة ، لنتعرف فيما يلي ما هي أهم المواد المعدنية ؟
محتويات المقال
ما هي أهم المواد المعدنية
بفضل المعادن والتقدم في عمليات التصنيع أصبح هناك ثورة صناعية أدت إلى نمو الحضارة البشرية وأوصلتنا إلى ما نحن عليه اليوم ، ومن بعض هذه المعادن :
- الحديد (المشغول أو المصبوب) على الرغم من أن هذا المعدن قديم جدًا إلا أنه لا يزال يُستَخدم كثيراً في الصناعات الحديثة، ومن بعض استخداماته أدوات الطهي كالمقالي مثلًا حيث يمكّن السطح المسامي للمعدن زيوت الطهي بالاحتراق وإنشاء سطح طبيعي غير لاصق ، المواقد الخشبية يتميز الحديد بدرجة مقاومة انصهار عالية للغاية بحيث يمكن للموقد تحمل درجات الحرارة المرتفعة ، قواعد الآلات الثقيلة حيث يقلل هذا المعدن الثقيل من الاهتزاز ويوفر الصلابة اللازمة.
- الفولاذ يعد من أكثر المعادن شيوعًا في العالم الحديث، والفولاذ هو الحديد الممزوج بالكربون، عادة ما تكون هذه النسبة حوالي 99٪ حديد و 1٪ كربون، ولكن قد تتغير هذه النسبة قليلاً، ويعد الفولاذ معدناً قويًا ومتينًا ومقاومًا للتآكل والصدأ.
- الألومنيوم يعد الألمنيوم من المعادن الحديثة والشائعة للغاية، وله خصائص مذهلة، فبسبب وزنه الخفيف وقوته فإنه يدخل في صناعة بعض مركبات الطيران، كما أنه سهل التشكيل (مرن) ومقاوم للصدأ، مما يجعله ممتازاً لصناعة علب المشروبات الغازية والعصائر.
- المغنيزيوم يتمتع المغنيزيوم بقوة الألمنيوم نفسها ولكن يتفوق عليه من ناحية الوزن فهو أقل بحوالي الثلثين لذلك أصبح استخدامه أكثر شيوعًا، وغالباً مايكون على شكل سبائك، حيث يتم خلطه مع معادن وعناصر أخرى لصنع مواد هجينة بخصائص محددة ليسهل استخدامه في عمليات التصنيع.
- النحاس الأحمر النحاس معدن من الطراز القديم يستخدم في الإلكترونيات وأنابيب المياه والتماثيل العملاقة مثل تمثال الحرية، فلدى النحاس طبقة من الزنجار أو طبقة مؤكسدة تمنع حدوث التآكل هذا يجعله يدوم لعدة قرون.
- النحاس الأصفر يتميز بلونه الذهبي الذي يجعله شائعًا في استخدامات الديكورات والأثاث العتيق كمقابض الأبواب، كما أنه مرن للغاية مما يمكن تشكيله بسهولة لذلك يتم استخدامه في الآلات النحاسية مثل التوباس، والأبواق والترومبون. وهو معدن متين للغاية كما له خاصية رائعة بعدم الاشتعال، ولذلك فالمطرقة النحاسية لايمكن أن تحدث شرارة عند ضربها بسطح ما، على عكس المطرقة الفولاذية.
- السيليكون له صفات معدنية وغير معدنية، إنه يبدو وكأنه معدن فهو صلب ولامع وقابل للانحناء وله نقطة انصهار عالية، يستخدم لتوصيل الكهرباء، وبإضافته إلى الألومنيوم يسهل من عملية اللحام.
- البرونز يتكون البرونز بشكل أساسي من النحاس، ولكنه يحتوي أيضًا على حوالي 12٪ من القصدير، ونتيجة ذلك يعد معدن أقوى من النحاس العادي، البرونز متين وقوي جداً، لذلك لا يتشقق أو ينثني مثل المعادن الأخرى عندما يتم دقه، لذلك يستخدم بصناعة الأجراص الضخمة، ومن بعض الاستخدامات الحديثة للبرونز المنحوتات وأوتار الجيتار.
- الزنك إنَّ الزنك له درجة انصهار منخفضة جدًا مما يجعله سهل الانصهار وعند انصهاره تكون درجة ميوعته عالية لذا هو معدن شائع لطلاء المعادن الأخرى من أجل حمايتها على سبيل المثال، الفولاذ المجلفن، وهو في الأساس فولاذ مغموس بالزنك المُذاب فيمنعه من الصدأ، ويتميز الزنك بإعادة تدويره بكثرة وذلك بصهره لمرات عديدة.
- الرصاص معدن طري ومرن، كما أنه كثيف جدًا وثقيل وله درجة انصهار منخفضة جدًا أيضًا، والرصاص مادة سامة جدًا هذا يجعله غير شائع الاستخدام، على الرغم من ذلك فإنه يدخل بصناعة الدهانات.
- التيتانيوم يعد من المعادن الحديثة، وهو شائع (سابع أكثر المعادن وفرة على وجه الأرض) ولكنه معدنٌ باهظ الثمن بسبب صعوبة تنقيته ومن بعض ميزاته أنه متوافق حيويًا، مما يعني أن جسم الإنسان لا يرفضه، لذلك يستخدم لصناعة الغرسات الطبية ، نسبة قوته بالمقارنة مع وزنه الخفيف يجعله المعدن الأكثر تفوقاً لصناعة المركبات الطائرة.
- القصدير معدن طري ولين، حيث يتم استخدامه بصناعة السبائك لصنع معادن أخرى مثل البرونز (1/8 القصدير و 7/8 النحاس) كما أنه المكون الأساسي في البيوتر (85-99٪).
تعريف المواد المعدنية
- المعادن هي مكونة ممن مواد صلبة متجانسة، تتكون بشكل طبيعي كما أن لها شكل بلوري محدد ومكونة من تركيبات كيميائية محددة.
- قد تم تعريف المعادن قبل منظمة المعادن العالمية هي تعتبر عنصر أو مركب كيميائي بشكل كريستالي وقد تكون بسبب عمليات جيولوجية.
- تمتلك المعادن خصائص فيزيائية معينة وهي تعتبر ثابتة لكل معدن، وكل معدن يتم وصفه حسب تركيبته الكيميائية فيكون أما معادن عنصرية، وكبريتيدات، وأكاسيد، وهاليدات، وفوسفات، وكربونات، وكبريتات، وسيلكات.
ما هي أهم طرائق الإنتاج لأهم المواد المعدنية
تشمل الطرق الحديثة لمعالجة المعادن وإنتاج المواد المعدنية :
- الطرق الكهروكيميائية : تتضمن هذه الطرق استخدام التيار الكهربائي لاستخلاص المعدن من خامه. تُستخدم هذه الطريقة بشكل أكثر شيوعًا في إنتاج المعادن غير الحديدية.
- المعالجة المائية للمعادن : تتضمن هذه الطريقة استخدام الماء والمحاليل الكيميائية لاستخلاص المعدن من خامه. وهو أكثر صداقة للبيئة من معالجة المعادن الحرارية.
- المعالجة الحرارية للمعادن : تتضمن هذه الطريقة استخدام درجات حرارة عالية لصهر المعادن وفصلها. يستخدم عادة لاستخراج المعدن من خامه.
- طرق التكنولوجيا الحيوية : تتضمن هذه الطرق استخدام الكائنات الحية لاستخلاص المعدن من خامه. وتشمل الأمثلة التصفية الحيوية والاختزال الحيوي.
- الطرق الفيزيائية : تتضمن هذه الطرق استخدام العمليات الفيزيائية لفصل المعادن. ومن الأمثلة على ذلك الفصل المغناطيسي، والتعويم الرغوي، والفصل بالجاذبية.
قد يهمك :
- أنواع الأسلاك المعدنية
- أنواع المعادن واستخداماتها
- خريطة المعادن في السعودية
- تقرير عن الصخور والمعادن
- خريطة المعادن في السعودية
- اسعار جهاز كشف المعادن
أنواع المعادن في الطبيعة
هناك عدة أنواع من المعادن وتصنف نسبة إلى خصائصها الفيزيائيّة والكيميائيّة، وتعتبر المعادن من أصعب العناصر التي يمكن أن توجد على سطح الأرض ، منها ما يلي :
- المعادن الحديدية : تعتبر هذه المعادن مزيج ما بين عنصري الحديد والكربون وتعرف باسم المعادن الحديدية، نتيجة أنها تشتمل على معادن مختلفة.
- المعادن الغير حديدية : أما المعادن من هذه النوعية تستعمل بديلاً للحديد في صناعة كل من المعدات والآلات.
- المعادن النبيلة : هذه المعادن تعد الأقل تفاعلاً، وهي تتكون من عناصر نبيلة، وهذا لكونها غالية الثمن.
- السبائك المعدنية : تعتبر عبارة عن معادن مصنوعة من بعض العناصر المعدنية، وهي التي تتصف بخصائص معينة، كما أن هذه العناصر باهظة الثمن.
- المعادن الثقيلة : تتكون هذه المعادن من المواد التي بوزن وكثافة كبيرة، كما أن لها مؤثرات سلبية على الجسم لأنها معادن سامة.
الفرق بين المعادن وغير المعادن
- يمكن تحديد ما إذا كان العنصر معدنياً أو غير معدني عن طريق معرفة موقعه في الجدول الدوري، حيث يوجد خط متعرج يمتد إلى أسفل الجهة اليمنى من الجدول، وكل عنصر يقع على يمكين ذلك الخط هو عنصر لا فلزي والعناصر الأخرى هي عناصر معدنية.
- باستثناء نصر الهيدروجين الذي يعد عنصراً غير معدني في الحالة الغازيّة والظروف المعيارية، كما يمكن الاستدلال على المعدن عن طريق الاسم، فالمعادن غالباً ما ينتهي اسمها بالمقطع (يوم) كالبريليوم والتيتانيوم.