مادة صلبة غير عضوية موجودة في الطبيعة

المواد المعدنية هي مواد صلبة غير عضوية موجودة في الطبيعة، وتتميز بتركيب بلوري محدد، بالإضافة إلى تركيب كيميائي معين، ويمكن تعريف المواد المعدنية بأنها عناصر أو مركبات كيميائية تتشكل بواسطة العمليات الجيولوجية، وذلك وفقا لتعريف المنظمة العالمية للمعادن، ونحن هنا لنقدم جولة تعليمية عن المعادن على موقع موسوعة للتعرف على جميع التفاصيل والأسرار المتعلقة بالمواد المعدنية.

مادة صلبة غير عضوية موجودة في الطبيعة

واحدة من الأسئلة التي يمكن أن تقابل الطلاب هي: توجد مادة غير عضوية صلبة في الطبيعة..، والإجابة تكمن في المعادن، وتحمل المعادن خصائص معينة مع تركيب محدد، وتتشكل المعادن بطرق مختلفة، بما في ذلك:

ارتفاع درجة الحرارة والضغط في القشرة الأرضية (التبلور من الصهارة)

• عندما يرتفع الحرارة في القشرة الأرضية، تنشأ المعادن عن طريق انصهار الصخور.
• يمكن أن تستغرق هذه العملية ملايين السنين لتتم.
• لذلك يجب الإشارة إلى أن المعادن يمكن أن تشكل حوالي 95٪ من قشرة الأرض في هذه الحالة.
• في حالة تكوين المعادن، يساعد الأكسجين والسيليكا بشكل كبير، وهما موجودان بكثرة في الوشاح.

تبخر المحاليل المائية 

• طريقة أخرى لتكوين مادة صلبة غير عضوية في الطبيعة هي تبخير المحاليل المائية ، حيث يتكون رواسب معدنية عندما يتبخر الماء في الهواء.
• عادة ما تتواجد المعادن التي تنتج عن هذه الطريقة في الكهوف، وذلك بسبب تكونها من المياه الجوفية التي تحتوي على الكالسيت.
• تظهر بمرور الوقت في هذه المناطق مجموعة متنوعة من المعادن مثل الملح والجبس.

الترسيب

• تتشكل بعض المعادن عن طريق عملية الترسيب، حيث تترسب المعادن من مياه البحار أو البحيرات أو الأنهار 
• في حين أن مياه البحار تحتوي على أملاح مذابة، تتكون المعادن من ترسب هذه الأملاح نتيجة تبخر المياه.

العوامل الجوية

• عندما تتعرض بعض الصخور والمعادن لظروف جوية مثل الحرارة والرياح، فإنها تتفتت وتتحلل وتترسب لتشكل معادن جديدة.

التفاعلات الكيميائية والتحولات

• قد تتشكل بعض المعادن نتيجة لتفاعلات كيميائية، مثل تفاعلات الأكسدة والاختزال.
• كما يمكن أن تتكون بعض المعادن نتيجة لتحولات في المعادن الأخرى، مثل تحول الجرافيت إلى الماس.

خصائص المعادن

المعادن هي مواد صلبة غير عضوية موجودة في الطبيعة، وتتمتع المعادن بمجموعة من الخصائص الفيزيائية والكيميائية التي تميزها عن غيرها من المواد، ومن أهم هذه الخصائص نجد ما يلي:

الخصائص الفيزيائية للمعادن

• تتواجد معظم المعادن في الحالة الصلبة عند درجة حرارة الغرفة، باستثناء الزئبق الذي يكون سائلا.
• بالإضافة إلى قوتها وصلابتها العالية، فهي مقاومة للكسر والتشوه.
• بالإضافة إلى أنها تتميز بدرجة عالية من المرونة، مما يجعلها قابلة للتشكيل والتشكيل.
• بفضل كثافتها العالية، يكون لها كتلة كبيرة مقارنة بحجمها.
• بالإضافة إلى كونها مادة موصلة للحرارة والكهرباء، فإن المعادن تتمتع بقدرة عالية على توصيل الحرارة والكهرباء، وذلك بسبب وجود الإلكترونات الحرة في تركيبها.
• تتميز المعادن بلمعانها الخاص الذي يسمح لها بعكس الضوء بشكل فعال.
• على الرغم من أن أغلب المعادن لها نفس اللون، إلا أن اللون يمكن أن يختلف بسبب وجود شوائب فيها، ومن أمثلة ذلك هو لون المعدن الحديد الذي يتأثر بعملية التأكسد، فقد يظهر باللون الأخضر أو الأسود أو الأحمر.
• بالإضافة إلى أن معظم المعادن تتميز بشكلها البلوري.
• بالإضافة إلى ذلك، المعادن قادرة على عكس الضوء وتتميز ببريق، ومن بين المعادن التي تظهر هذه الخاصية بشكل واضح هو الألماس.
• تتراوح الكثافة الخاصة بالمعادن بين 1.01 إلى 17.5 جم لكل سم مكعب.

الخواص الكيميائية للمعادن

• تتميز المعادن بدرجة عالية من النشاط الكيميائي، مما يجعلها تتفاعل بسهولة مع المواد الأخرى.
• تختلف الخواص الكيميائية الثانوية للمعادن بناء على نوع المعدن.
• بالإضافة إلى ذلك، المعادن هي مواد قابلة للتجزئة، حيث يمكن أن تنكسر المعادن في المنطقة التي تكون فيها قوة الرابطة أضعف من الروابط الأخرى.

أنواع المعادن

للمعادن أنواع متنوعة، ويمكن تصنيفها حسب خصائصها الفيزيائية والكيميائية المختلفة، وهذا يتم على النحو التالي:

تصنيف المعادن بناءً على التركيب الكيميائي

المعادن البسيطة	تتكون من عنصر واحد فقط مثل الذهب والفضة والنحاس.
مركبات معدنية	تتكون من أكثر من عنصر واحد، مثل كلوريد الصوديوم (NaCl) وأكسيد الحديد (III) (Fe2O3).

تصنيف بناءً على الخصائص الفيزيائية

المعادن الحديدية	هي التي تحتوي على المعدن الأساسي الحديد، مثل الحديد والفولاذ والنحاس الأصفر.
المعادن غير الحديدية	تشمل هذه المواد التي لا تحتوي على الحديد كمكون رئيسي، مثل الألومنيوم والنحاس والذهب.
المشعة	تصدر الإشعاع، مثل اليورانيوم والثوريوم والراديوم.
المعادن الثمينة	تتميز بجمالها الطبيعي وقيمتها العالية، مثل الذهب والفضة والبلاتين.

تصنيف المعادن بناءً على الاستخدامات

المعادن الصناعية	تستخدم في صناعة الآلات والمركبات والأجهزة الإلكترونية، مثل الحديد والنحاس والألومنيوم.
الإنشائية	تستخدم هذه المعادن في مجال البناء، مثل الصلب والخرسانة والأسمنت.
المعادن الزخرفية	تستخدم في صناعة المجوهرات والتحف مثل الذهب والفضة والبلاتين.

المعادن النبيلة

• تشبه هذه المعادن الغازات في كونها غير متفاعلة، فعند تعرضها للهواء لا تتأثر، ولا تتعرض للتآكل أو الصدأ.
• بالإضافة إلى أن هذا النوع يمكن تشكيله بسهولة، ويكون ثمنه مرتفعا، حيث يستخدم في صناعة المجوهرات والعملات المعدنية.
• من بين هذه الأنواع البلاتين والفضة والذهب، وتتمتع بقدرة جيدة في توصيل الكهرباء والحرارة.

المعادن الثقيلة

• تلك هي المعادن التي تتمتع بوزن ذري عال وكثافة عالية، لكنها تكون أقل صلابة من الحديد والمعادن الأخرى المختلفة.
• توجد هذه المعادن بندرة في الطبيعة وغالبا ما تسبب التسمم عند تناولها، ومن هذه المعادن: الرصاص والكادميوم، بالإضافة إلى الزرنيخ.
• عادة ما لا توصل هذه الأنواع من الكهرباء بشكل جيد، وتستخدم في مجالات الزراعة والصناعة، بالإضافة إلى الرعاية الصحية.

السبائك المعدنية

• تتميز هذه السبائك بالصلابة والمتانة، بالإضافة إلى مقاومتها للتآكل.
• عادة ما تستخدم في صناعة المدافع والبنادق، حيث لا تتأثر بالحرارة بشكل كبير مثل المعادن الأخرى.

استخدامات المعادن

المعادن تستخدم في العديد من الأغراض، فهي مادة صلبة غير عضوية موجودة في الطبيعة، ولها تركيب كيميائي فريد وتركيب بلوري ثابت، وأهم استخدامات هذه المواد هي:

• تستخدم المعادن بشكل واسع في صناعة الآلات بأنواعها، حيث يتم استخدام الصلب والحديد والألمنيوم في صناعة الآلات الزراعية والسيارات والقطارات والسكك الحديدية والصواريخ والطائرات وغيرها.
• تستخدم معادن مثل النحاس والألمنيوم والفولاذ في صناعة أواني الطبخ بسبب موصليتها العالية للحرارة وتحملها لدرجات حرارة عالية.
• بالإضافة إلى أن الفضة والذهب والبلاتين هي من المعادن الثمينة التي تستخدم في صناعة المجوهرات والأواني الخزفية، وكما يتم استخدامها في صناعة الأثاث عالي الجودة.
• بالإضافة إلى دخولها في صناعة الأسلحة والمعدات العسكرية مثل الدبابات والطائرات والسفن.
• تستخدم المعادن في بناء المباني والجسور والأسقف، بالإضافة إلى صناعة الأدوات والأجهزة التي تستخدم في البناء.
• يمكن استخدام المعادن أيضا في صناعة الإلكترونيات، مثل الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية وأجهزة الكمبيوتر.
• ولديها أيضا دور كبير في صناعة الأدوية والأجهزة الطبية، مثل المشابك والقضبان والأسنان الاصطناعية.
• بالإضافة إلى هذه الاستخدامات، تستخدم المعادن أيضا في العديد من المجالات الأخرى، مثل صناعة الطاقة والنقل والزراعة والاتصالات.

أمثلة على المعادن

يمكن تصنيف المعادن إلى مجموعتين رئيسيتين، هما:

• المعادن الأساسية: وهي المعادن التي تستخدم بكميات كبيرة في العديد من الصناعات المختلفة، مثل الفولاذ والحديد والألومنيوم والنحاس.
• من أمثلة هذا النوع: 
  • الفولاذ هو سبيكة مصنوعة من الحديد والكربون، ويستخدم في صناعة الآلات والسيارات والسفن والهياكل الإنشائية.
  • الحديد هو معدن أساسي يستخدم في صناعة الصلب والحديد المطاوع والأنابيب والأسلاك.
  • الألمنيوم هو مادة خفيفة الوزن وتوصيله للحرارة والكهرباء جيد، ويستخدم في صناعة السيارات والطائرات والأجهزة الإلكترونية.
  • النحاس هو معدن موصل جيد للحرارة والكهرباء، ويستخدم في صناعة الأسلاك والكابلات والأنابيب والمجوهرات.
• المعادن الثمينة: وتشمل هذه المعادن التي تتميز بقيمتها العالية، وتستخدم في صناعة المجوهرات والأواني الخزفية والتحف الفنية، مثل الذهب والفضة والبلاتين.
• من أمثلة هذه المعادن نجد:
  • الذهب.
  • الفضة.
  • البلاتين.
• بالإضافة إلى هذه الفلزات، هناك العديد من الفلزات الأخرى التي تستخدم لأغراض متنوعة في حياتنا اليومية، مثل النيكل والكروم والمنغنيز والزنك والسيلينيوم والمنغنيز واليود.