أنواع المعادن واستخداماتها هناك العديد من أنواع المعادن واستخداماتها، والتي يتم تصنيفها وفقًا لخصائصها الكيميائية والفيزيائية، ولكن لها العديد من الخصائص المهمة على عكس الأنواع الأخرى من العناصر في الجدول الدوري.
لأن معظمها صلب وبعضها ينثني، وكلها يمكن أن تتفاعل مع المركبات الحمضية، تعد المعادن من بين العناصر التي يصعب العثور عليها في قشرة الأرض بشكل دائم، ولكنها تستخدم في العديد من الصناعات المهمة.
حول المعادن وكيف تتشكل
- المعادن عبارة عن مركبات صلبة متجانسة أو عناصر تتشكل في الطبيعة نتيجة لعمليات بيولوجية طبيعية غير عضوية.
- في بعض الدول العربية يطلق عليه اسم معدني، وهذا الاسم يطلق على الهيكل المعدني.
- أو مجرد معدن، ولكنه يسمى أيضًا مركبًا كيميائيًا بشكل عام.
- يختلف التركيب المعدني من السيليكات شديدة التعقيد إلى الأملاح البسيطة والعناصر النقية ويتميز بتركيب كيميائي خاص وبنية بلورية مميزة.
- تتفق جميع المعادن على أن جميع خواصها الفيزيائية ثابتة ومحددة، وتتميز بالعديد من الخصائص المتعلقة بمكانها في الجدول الدوري.
أنواع المعادن وتطبيقاتها
تتعدد أنواع المعادن واستخداماتها المختلفة، والتي تعتبر مهمة في حياة الإنسان ولا يمكن الاستغناء عنها، وتتكون هذه المعادن وتتشكل بناءً على العوامل التي تحيط بها، ومن أهم أنواع هذه المعادن:
المعادن الفلزية
- يسمى هذا النوع بالمعادن الحديدية لأن المكون الرئيسي في تكوينه هو الحديد (Fe).
- أما إذا أضيف إليه الكربون (ج) تزداد صلابته ويسمى الفولاذ.
- يُعرف هذا النوع من المعادن بصلابته الشديدة ومقاومته للضغط العالي وأشكال عديدة.
- المعادن الحديدية هي أيضا موصلات جيدة للحرارة والكهرباء. لذلك، يدخل في إنتاج الآلات الكبيرة والثقيلة.
- ولكن يمكن أن يكون في حالة سائلة عند تعرضه لدرجات حرارة عالية للغاية.
- بالإضافة إلى إمكانية التعرض للصدأ بسبب تفاعله مع مركب الأكسجين.
- مثل “أكسيد الحديد، وكربون الحديد، والهيماتيت، والمغنتيت، وكبريتيد الحديد”.
معادن ثقيلة
- لا يتوفر هذا النوع من المعادن على نطاق واسع في الطبيعة مثل الأنواع الأخرى من المعادن، وتتميز هذه المعادن بكثافة عالية.
- نظرًا لأن بعضها سام وخطير جدًا على صحة الإنسان، يوجد بعضها في المنتجات الغذائية.
- بسبب كثافته العالية، يبقى جزء منه مرتبطًا بأنسجة مختلفة، ويتراكم جزء منه في العظام والدم.
- ومع ذلك، فإن بعضها مهم بيولوجيًا بكميات صغيرة جدًا.
- تشمل الأمثلة الرصاص والزرنيخ والزئبق والنحاس والسيلينيوم والزنك والفضة والنيكل والكادميوم والكروم والمنغنيز.
المعادن الثمينة
- يطلق عليهم المعادن الثمينة، وهي معادن عناصرها الكيميائية معدنية.
- إنه غير متوفر بشكل دائم، أي نادر يجدونه، ويتميز بقيمة اقتصادية عالية باستمرار.
- بالإضافة إلى ذلك، لا يتفاعل هذا النوع من المعادن عمليًا مع معظم العناصر الأخرى الموجودة في الطبيعة.
- يتميز أيضًا بدرجة أعلى من المرونة ودرجة دعم أعلى من أنواع المعادن الأخرى.
- هذه المعادن الثمينة لها بريق جذاب، حيث كانت تستخدم في العصور القديمة لصنع العملات المعدنية.
المعادن الثمينة
- وهي معادن تتميز بمقاومتها للصدأ والأكسدة والتآكل في الهواء الرطب ومن هنا جاءت تسميتها.
- كما أنه يتميز بالمرونة والنعومة التي يمكن تشكيلها بأي شكل، بالإضافة إلى ندرة وجودها في قشرة الأرض.
- نتيجة لذلك، فإن سعره مرتفع، ونعتقد أنه موصل جيد للحرارة.
- ومن أشهرها “الذهب والبلاديوم والبلاتين والفضة والرينيوم”.
المعادن غير الحديدية
- هذا النوع من المعدن لا يحتوي على الحديد ولكن له بعض الخصائص مثل مقاومة الصدأ وموصل جيد للكهرباء.
- لكن لا يمكنك صنع المغناطيس منه، لأنه مرن وينحني.
- وتكون بأي شكل وغير قابل للذوبان مهما كانت درجة الحرارة التي يتعرض لها.
- خفيف الوزن وملمس ناعم، يستخدم هذا النوع من المعدن.
- في صناعة بعض أجزاء الطائرات المحددة والعلب المعدنية المختلفة وللاستخدامات المختلفة.
سبائك معدنية
- سميت بهذا الاسم لأن عناصرها تتشكل عن طريق خلط أكثر من معدن معًا لتشكيل سبيكة.
- لأن الغرض من توافر هذه المعادن المختلطة هو الحصول على جميع الخصائص المميزة لكل معدن.
- وخلق مزيج من قوة أكبر ومقاومة أكبر للصدأ والتآكل والصلابة والمتانة التي لها العديد من الخصائص والفوائد.
- تُستخدم هذه السبائك في الصناعات التي تتجنب خلق المقاومة والحرارة، مثل تصنيع المعدات والأسلحة العسكرية.
أهم خواص المعادن
- تحتوي المعادن على العديد من الخصائص المهمة المختلفة التي يستخدمها البشر في حياتهم بشكل منتظم، ويمكن التعرف على أهم هذه الخصائص في:
- معظم حالات المعادن الموجودة في الطبيعة صلبة، حيث تتخذ هياكلها أشكالًا بلورية قريبة من بعضها البعض ولها نفس الذرات.
- تتميز العديد من المعادن أيضًا بموصلية حرارية وكهربائية ممتازة نظرًا لطبيعة إلكتروناتها الحرة.
- هناك بعض المعادن التي لها بريق يمكن أن يعكس الضوء.
- كثافة بعض أنواع المعادن أعلى من كثافة المواد الكيميائية الأخرى.
- تمتلك العديد من المعادن القدرة على تحمل الإجهاد وتحمل الإجهاد المستمر والمتكرر.
- بعض المعادن لها ليونة عالية، وقابلية للتلويث، وقدرة على التبلور، وتستخدم في صنع أسلاك طويلة ورفيعة.
- تتفاعل العديد من أنواع المعادن المختلفة بسرعة كبيرة مع الأملاح التي تحدث بشكل طبيعي، وستجد أنه من النادر العثور على معدن لا يتفاعل مع الأملاح، ولكن بدلاً من ذلك يجده في شكل خام من الكبريتات والأكاسيد.
- معظم المعادن تتحمل الحرارة لأن معظمها تتطلب درجات حرارة عالية جدًا لتذوب.
- تأخذ معظم المعادن لونًا رماديًا نتيجة انعكاس الضوء، ويمكن أن يتخذ بعضها لونًا أصفر مثل الذهب، وهناك أيضًا أنواع تتميز باللون الأزرق، مثل معدن النحاس، بسبب التعرض للهواء.
استخدامات المعادن المختلفة في حياتنا
تعد المعادن من أهم العناصر الطبيعية في حياة الإنسان حيث توجد أنواع عديدة من المعادن واستخداماتها لا حصر لها.
يقع الكثير منها الآن في صناعات مختلفة نتيجة التقدم الصناعي والميل إلى استخدام الموارد الطبيعية، ومن أهم استخدامات المعادن حسب خصائصها المميزة:
- هناك أنواع معينة من المعادن تتميز بألوانها الجميلة والمميزة، وكذلك القدرة على تشكيل واستخدام القطع الصغيرة منها.
- وتستخدم هذه المعادن مثل الفضة والنحاس والذهب في صناعة الحلي والحلي والعملات المعدنية.
- أنواع المعادن التي تتمتع بخصائص قوية ودرجة عالية من المتانة وتتميز بصلابتها ومقاومتها للصدأ مثل الفولاذ والحديد، تستخدم في بناء السفن والطائرات والقطارات والمركبات.
- تستخدم أيضًا أنواع المعادن التي تتمتع بتوصيل جيد للحرارة والكهرباء ولديها درجة عالية من المرونة.
- وتتيح لك اللدونة منحها الشكل المطلوب أثناء إنتاج الأسلاك الكهربائية وموصلات الطاقة.
- يعتبر النحاس من أشهر الأمثلة على هذا النوع من المعدن.
- قديماً، كانت المعادن النفيسة تستخدم في صناعة وتزيين وتشطيب الأثاث، وخاصة تلك المصنوعة من أجل الملوك.
- والدليل على ذلك هو وجود عروش ذهبية وحديدية في مقبرة الملك توت عنخ آمون في العصر المصري القديم.
- ونجد أن المحيط في أنواع المعادن واستعمل بعضها في إنتاج مواد البناء والتشييد.
- مثل الحديد، نظرًا لصلابته وقوته العالية، يمكن التحكم في شكله وتحويله حسب الحاجة في التصميم.
- كما تستخدم بعض أنواع المعادن في إنتاج الأطباق المختلفة وأواني الأكل وأجزاء الطائرات التي لا تحتاج إلى الكثير من الوزن مثل الألمنيوم.