خصائص المعادن واستعمالاتها
خصائص المعادن واستعمالاتها
انواع المعادن واستخداماتها
انواع المعادن واسمائها
بحث عن المعادن
اسماء معادن الارض
المعادن
اسماء معادن مشهوره
ترتيب المعادن
اثقل المعادن بالترتيب
يمكن إرجاع نشأة المعادن وتكوينها في الطبيعة إلى أصول أربعة:
1- التكوين من سوائل طبيعية مصهورة تعرف باسم المجما Magma واللافا (الحمم) Lava: نتجت غالبية المعادن المكونة للقشرة الأرضية من تصلب مادة صخرية مصهورة. أي أن هذه المعادن عبارة عن مكونات للصخور النارية (أي مجموعات المعادن التي تصلبت من المادة المصهورة).
2- التكوين من محاليل: وقد يكون التبلور من محاليل مياه أرضية (من أصل جوي) ذات درجة حرارة عادية ، مثل تكيون ملح الطعام (هاليت) ، أو تتكون المعادن من محاليل مياه نشطة (من أصل ناري) ذات درجة حرارة عالية وضغط كبير نسبيا. وتترسب المعادن المتبلورة من هذه المحاليل في الشقوق والفجوات. أو قد تحل محل معادن وصخور أخرى.
3- التكوين من الغازات والأبخرة: وذلك بأن تتبلور بعض المعادن من مواد غازية مباشرة (دون أن تمر بالحالة السائلة). ويحدث هذا كثيرا بالقرب من فوهات البراكين حيث تتصاعد كثير من غازات المواد المتسامية التي لا تلبث أن تكثف بالقرب من فهوة البركان مرسبة بلورات معادن مختلفة. وقد يحدث أيضا أن تتفاعل الغازات النشطة في وف الأرض مع المعادن والصخور التي تقابلها لتكون معادن جديدة.
4- التكوين من مواد صلبة (المعادن الموجودة في الصخور المختلفة): وذلك نتيجة لتغير في الظروف المحيطة بها. فقد ترتفع درجة حرارة الوسط الذي توجد فيه نتيجة لتدخل جسم ناري بالقرب منها ، أو يرتفع الضغط الواقع على المعدن نتيجة لحركات القشرة الأرضية وإنضغاط بعض الصخور والطبقات على بعضها ، أو يتعرض المعدن لموجة من الأبخرة والغازات النشطة التي تغير من الجو الكيميائي المحيط بالمعدن ، أو قد تشترك كل هذه الظروف مجتمعة مع بعضها. وفي كل من هذه الحالات لابد أن يكيف المعدن نفسه للوسط والظروف الجديدة وفي بعض الأحيان يقتضي الأمر أن يتحول المعدن الأصلي إلى معدن جديد مختلف تماما عنه ويتلائم مع الظروف الجديدة.
2) تستخدم الخواص التماسكية في مجموعها للتعرف على المعادن. اكتب عن ثلاثة من هذه الخواص المختلفة بشئ من التفصيل.
1. الصلادة:
هي أكثر الخصائص الفيزيائية استخداما في تعرف المعادن، وتعرف بأنها مقاومة المعدن للخدش. وهي خاصية نسبية يمكن تحديدها بحك معدن معلوم القساوة بآخر مجهول القساوة أو العكس. وقد طور مقياس عددي لقياس هذه الخاصية سمي مقياس موهس (Mohs Scale)، ويحتوي هذا المقياس على عشرة معادن مرتبة من الألين إلى الأقسى:
-1- التلك -6- الأرثوكليز
-2- الجبس -7-الكوارنز
-3- الكالسيت -8- التوباز
-4- الفلورايت -9- الكوراندم
-5- الأباتايت -10- الألماس
2. الانفصام:
هو قابلية بعض المعادن للانفصام أو التشقق عند مستويات معينة منتظمة ومتوازية عند طرقها طرقاً خفيفاً بحيث تكون الأسطح الناتجة عن هذا الانفصام مستوية تقريباً، ويطلق على هذه الأسطح مستويات الانفصام. وترتبط اتجاهات مستويات الانفصام ارتباطاً وثيقاً بالتركيب البلوري للمعدن فتكون هذه المستويات موازية لوجه بلوري معين أو عدة أوجه مميزة في المعدن القابل للانفصام.
3. المكسر:
وهو عبارة عن الشكل الذي يكون عليه سطح المعدن عند كسره صناعياً في اتجاهات تختلف عن الاتجاهات التي ينفصم المعدن فيها، وهناك عدة أشكال للأسطح المعدنية التي تتعرض للكسر صناعياً مثل المكسر الحراري (معدن الكوارتز) والمكسر الترابي ( معدن الكاولين).
3) قارن بين ثلاثة من الأنظمة البلورية المختلفة في جدول مع التركيز على عناصر التبللور وعناصر التماثل والاشكال البللورية مع الرسم.
نظام المكعب
نظام الرباعي
نظام المعيني القائم
عناصر التبللور
a1 = a2 = a3
90 = = =
a = b ≠ c
90 = = =
a ≠ b ≠ c
90 = = =
عناصر التماثل
قانون التماثل الكامل : 4 3 /م 3 4 2 6 /م ن
محاور التماثل: لبللورات هذا النظام 13 محورا تماثل، وهي كالآتى:
ثلاثة محاور رباعية التماثل وهذه تنطبق على المحاور البللورية. أربعة محاور ثلاثية التماثل وهذه تميل على المحاور البللورية، وستة محاور ثنائية التماثل موجودة فى المستويات التماثلية المحورية (المستويات التى تشمل المحاور البللورية) ومنصفة للزوايا التى بين المحاور البللورية.
مستويات التماثل: يوجد فى هذا النظام تسعة مستويات تماثل. ثلاثة منها موازية لمستويات المحاور البللورية وبالتالى تكون متعامدة على هذه المحاور. وهى تقسم الفراغ إلى ثمانية أجزاء متساوية يعرف كل جزء منها بالثمن. أما المستويات الستة الأخرى فإن كلا منها يوجد موازيا لأحد المحاور البللورية ومنصفاً للزاوية التى بين المحورين الآخرين، وعلى ذلك فهى تقسم الفراغ إلى 24 جزءاً متساوياً، وتقسم مستويات التماثل التسعة مكتملة الفراغ إلى 48 جزءاً متساوياً.
مركز الماثل : يوجد فى هذا النظام مركز تماثل، وينتج عن ذلك أن يكون لكل وجه بللورى وجه مقابل موازى له.
قانون التماثل الكامل : 4/م 2 4/م ن
محاور التماثل: يوجد محور واحد رباعى التماثل منطبق على المحور البللورى جـ ، وأربعة محاور ثنائية التماثل ، إثنان منها ينطبقان على المحورين أ1 ، أ2 والإثنان الآخران ينصفان الزوايا بين المحورين أ1 ، أ2.
المستويات التماثلية : يوجد مستوى تماثل أفقى يشمل المحاور الأفقية أ1 ، أ2 (وعمودى على المحور جـ) وأربعة مستويات تماثلية رأسية تمر بالمحور جـ، إثنان يشملان المحوران أ1 ، أ2 (بالإضافة إلى جـ) والإثنان الآخران ينصفان الزوايا بين هذين المحورين.
مركز التماثل : لبللورات هذا النظام مركز تماثل.
قانون التماثل : 2 3 / م ن
المحاور التماثلية : يوجد فى بللورات هذا النظام ثلاثة محاور ثنائية التماثل منطبقة على المحاور البللورية الثلاثة.
المستويات التماثلية : يوجد ثلاث مستويات تماثلية ، إثنان منها رأسيان والثالث أفقى ، ويشمل كل منها محورين بللوريين.
مركز التماثل : موجود أيضا فى بللورات هذا النظام
الاشكال البللورية
تسمى الأشكال المكعبة حسب عدد الأوجه التى تكون كل شكل.
سداسي الاوحه (المكعب) Hexahedron : يتكون هذا الشكل البللورى من ستة أوجه، كل وجه يقطع محور ويوازي المحورين الاخرين. وكل وجه عبارة عن مربع. و تمر المحاور البللورية بمراكز هذه الأوجه أما المحاور الثلاثية التماثل فإنها تصل الزوايا الناتجة من تقابل ثلاثة أوجه ، وتنصف المحاور ثنائية التماثل الإثنى عشر حرفا edge بين هذه الأوجه ، حيث يصل كل محور بين منتصف حرفين.
ثمانى الأوجه Octahedron : يتكون هذا الشكل البللورى من ثمانية أوجه، كل وجه يميل ميلا متساويا على المحاور البللورية الثلاثة. وكل وجه عبارة عن مثلث متساوى الأضلاع.
ذو الإثنى عشر وجها معينا Rhombic dodecahedron : يتكون من إثنى عشر وجها ، يقطع كل وجه إثنين من المحاور البللورية على نفس المسافة ، ويمتد موازيا للمحور الثالث. وعلى ذلك تكون الإحداثيات 1: 1 : ، والدليل هو }011{ وعندما يكون هذا الشكل نموذجيا نجد أن كل وجه عبارة عن معين متساوى الأضلاع rhombus ، وتمر المحاور البللورية بالزوايا المكونة من أربعة أوجه، أما المحاور الثلاثية التماثل فتمر بالزوايا الناتجة من تقابل ثلاثة أوجه، وتصل المحاور ثنائية التماثل بين مراكز الأوجه المتقابلة.
ثلاثى الثمانى الأوجه Trisoctahedron ، تقطع أوجه هذا الشكل إثنين من المحاور البللورية على مسافتين متساويتين ، أما تقاطع المحور الثالث فعلى مسافة أطول ، وتكون الإحداثيات إذن 1 : 1 : 2 أ حيث 2 عبارة عن عدد نسبى rational أكبر من الواحد ولكن أقل من ما لا نهاية ( > 2 > 1) . وينتج عن ذلك أن يكون الدليل }122{ ويتكون الشكل من أربعة وعشرين وجها كل وجه منها عبارة عن مثلث متساوى الساقين.
ذو الأربعة وعشرون وجها: (شبه المنحرف المكعبى) Icositetrahedron: ويتكون هذا الشكل من أربعة وعشرين وجه، كل وجه عبارة عن شبه منحرف Trapezoid يقطع أحد المحاور البللورية على مسافة تساوى الوحدة ويقطع المحورين الآخرين على مسافتين متساويتين أكبر من الوحدة }112 { وتصل المحاور البللورية بين الزوايا المكونة من ثلاثة أوجه ، أما المحاور ثنائية التماثل فإنها تميل بين المحاور البللورية.
رباعى السداسى الأوجه Tetrahexahedron: نجد فى هذا الشكل البللورى أن كل وجه يقطع محورا بللوريا على مسافة تساوى الوحدة ، والثانى على مسافة أكبر، ويوازى المحور الثالث. ويكون الدليل هو}012 {. ويتكون الشكل من أربعة وعشرين وجها، موزعة بحيث تحل كل أربعة أوجه محل وجه فى شكل سداسى الأوجه، ويكون كل وجه منها عبارة عن مثلث متساوى الساقين. وتصل المحاور البللورية فى هذا الشكل بين الزوايا الست الناتجة من تلاقى أربعة أوجه لكل منها، بينما تصل المحاور ثلاثية التماثل بين الزوايا المكونة من ستة أوجه، أما المحاور ثنائية التماثل فإنها تنصف الأحرف الطويلة.
سداسى الثمانى الأوجه Hexoctahedron: يتكون هذا الشكل من 48 وجها، كل ستة أوجه تكونت مكان وجه من أوجه شكل الثمانى الأوجه، ويقطع كل وجه أحد المحاور البللورية على مسافة مقدارها الوحدة، والمحورين الآخرين على مسافتين غير متساويتين، والدليل هو }123{، وتمر المحاور البللورية بالزوايا الناتجة من تلاقى ثمانى أوجه . وكل وجه فى هذا الشكل عبارة عن مثلث غير متساوى الأضلاع.
الأهرامات المنعكسة Bipyramids: وهذه عبارة عن أشكال مقفولة تقطع أوجهها المحور جـ ، وأحد المحورين الأفقيين أ1 أو أ2 ، أو كليهما توجد ثلاثة أنواع من الأهرامات المنعكسة الرباعية.
هرم منعكس رباعى من الرتبة الأولى (أو هرم منعكس وترى):
Tetragonal bipyramid of the first order: يماثل هذا الشكل شكل ثمانى الأوجه فى فصيلة المكعب ، ولكن نظرا لأن المحور جـ يخالف فى الطول المحورين الأفقيين أ فإن التقاطعات النسبية تكون أ : أ : جـ والتى تدل على أن وجه هذا الشكل يقطع المحاور البللورية الثلاثة فى مسافات الوحدة ويكون هذا الشكل إذن هو شكل الوحدة unit form ولما كان التقاطع على المحور جـ قد يكون أقصر أو أطول من طول الوحدة ، لذلك تكون الإحداثيات أ : أ : م جـ ، والدليل (هـ هـ ل) ، حيث م هى قيمة عددية بين الصفر وما لا نهاية يكون هذا الهرم شكلا مقفولا من ثمانية أوجه، كل وجه منها فى هيئة مثلث متساوى الساقين (وليس متساوى الأضلاع مثل ثمانى الأوجه).
هرم منعكس رباعى من الرتبة الثانية (أو هرم منعكس متعامد) Tetragonal bipyramid of the second order (Normal bipyramid) تقطع أوجه هذا الشكل المحور جـ وأحد المحورين أ ، وتمتد موازية للمحور أ الآخر وعلى ذلك تكون الإحداثيات (أ: أ: م جـ) والدليل هو (هـ. ل). يتكون الشكل من ثمانية أوجه تقفل الفراغ بمفردها.
هرم منعكس رباعى مزدوج Ditetragonal bipyramid تقطع أوجه هذا الشكل المحورين الأفقين أ1 ، أ2 فى مسافتين مختلفتين ، فى حين يكون التقاطع على المحور جـ إما مساويا للوحدة أو أكبر من ذلك (م جـ) . الإحداثيات (أ: ن أ : م جـ) ، الدليل (هـ ك ل) . يتكون هذا الشكل من 16 وجها، كل منها فى هيئة مثلث غير متساوى الأضلاع.
المنشورات Prisms: يوجد ثلاثة أنواع من المنشورات الرباعية
منشور رباعى من الرتبة الأولى
Tetragonal prism of the first order (Chord prism) : يتكون هذا الشكل المفتوح من أربعة أوجه موازية للمحور جـ ولكنها تقطع كلا من المحورين أ1 ، أ2. الإحداثيات (أ : أ : جـ) والدليل (011) ، ونجد أن المحورين أ1 ، أ2 يصلان بين منتصف الحروف المقابلة ، وعلى ذلك يكون هناك حرفا مواجها لماسك البللورة عندما يكون المحور أ1 ممتدا من الأمام إلى الخلف.
منشور رباعى من الرتبة الثانية
Tetragonal prism of the second order (Normal prism): ويتكون هذا الشكل المفتوح من أربعة أوجه موازية للمحور جـ ، وكذلك موازية لأحد المحورين أ1 ، أ2. الإحداثيات (أ : أ : جـ) والدليل (001). فى هذا الشكل نجد أن المحورين البللوريين أ1 ، أ2 يصلان بين منتصف كل وجهين متقابلين.
منشور رباعى مزدوج Ditetragonal prism :
يتكون هذا الشكل المفتوح من ثمانية أوجه مرتبة فى هيئة أربعة أزواج حول محور التماثل الرباعى. الإحداثيات (أ : ن أ : جـ) والدليل (هـ ك.).
المسطوح القاعدى Basal Pinacoid : ويعرف فى بعض الأحيان بالإسم المبسط "قاعدة" ، base ويتكون من وجهين موازيين لمستوى التماثل الأفقى الإحداثيات ( أ : أ : جـ) والدليل (001) . وهذا الشكل مثل المنشورات ، شكل مفتوح لا يوجد بمفرده وإنما يكون موجودا مع أشكال أخرى.
المسطوح Pinacoid : وهو شكل مفتوح مكون من وجهين فقط متوازيين ويقطع الوجه أحد المحاور البللورية ويوازى المحورين الآخرين، ويعرف المسطوح باسم المحور الذى يقطعه، فإذا قطع المحور جـ فإنه يعرف بإسم مسطوح جـ ، ويعرف بإسم مسطوح ب إذا كان يقطع المحور ب ، أو مسطوح أ إذا كان يقطع المحور أ.
أمثلة من المعادن :
الكبريت المعينى ، باريت (BaSO4) Barite ، أراجونيت (CaCO3) Aragonite ، سلستيت (SrSO4) Celestite ، توباز Topaz [Al (F,OH)2 AlSiO4] أوليفين [(Mg, Fe)2SiO4] Olivine .
المنشور Prism: شكل مفتوح مكون من أربعة أوجه قاطعة للمحورين أ ، ب ولكنها تمتد موازية للمحور جـ.
المسقوف Dome : شكل مفتوح يشبه السقف المكون من سطحين فى هيئة رقم ثمانية يقابلهما سطحين آخرين بالعكس أى فى هيئة سبعة ، وتقطع أوجه المسقوف أحد المحورين الأفقيين والمحور الرأسى جـ. يسمى المسقوف الذى يوازى المحور أ باسم مسقوف أ a- dome أو مسقوف جانبى side dome ويتكون من أربعة أوجه .
أما المسقوف الذى تمتد أوجهه موازية للمحور ب فيعرف باسم مسقوف ب b- dome ، أو مسقوف أمامى front dome.
الهرم المنعكس المعينى القائم Orthorhombic bipyramid : يتكون هذا الهرم المنعكس من ثمانية أوجه مثلثية الشكل (المثلث غير متساوى الأضلاع) ، ومتشابهة.
4) عرف المصطلحات التالية:
1. المنشور.
شكل بلوري مفتوح يتكون من 4 أوجه أو مضاعفتها أو 6 أوجه جميعها توازي المحور الرأسي المحور جـ (c) و لكنها تقطع كلا من المحاور الافقية.
2. نصف الهرم المنعكس.
شكل بلوري مفتوح يتكون من أربعة أوجه فقط . فالأوجه الأربعة التى تقفل الزاوية بيتا الموجبة ( +) ]المنفرجة [، تكون نصف هرم الوحدة المنعكس الموجب ، أما الأوجه التى تقفل الزاوية بيتا السالبة ، (-)، فإنها تكون نصف هرم الوحدة المنعكس السالب وواضح أن أوجه كل من الشكلين الموجب والسالب مختلفة.
3. معيني الاوجه.
شكل مقفول يحده ستة أوجه معينية وفى هذا الشكل نجد أن الأوجه الثلاثة العليا ليست فوق الأوجه الثلاثة السفلى مباشرة ، أى أن هذا الشكل البللورى ليس هرما منعكسا ، ولكنه شكل معينى الأوجه. ويصل المحور بين الزاويتين المتساويتين الثلاثية الأوجه (أى الزوايا التى تتكون نتيجة لتلاقى ثلاثة أوجه).
4. محور التماثل الانقلابي.
يجمع هذا العنصر التماثلى بين محور التماثل الدورانى والإنقلاب عبر مركز البللورة، ويجب إتمام العمليتين قبل الحصول على موقع التكرار الجديد. وهناك أيضاً محاور إنقلابية ثنائية، وثلاثية التماثل.
5. مثلثي الاوجة الثلاثي المزدوج.
يتكون هذا الشكل من ستة أزواج من الأوجه المثلثية (غير متساوية الأضلاع) (المجموع إذن 12 وجهاً) وتقفل هذه الأوجه الفراغ. نلاحظ فى هذا الشكل البللورى أن الثلاثة أزواج العليا من الأوجه ليست فوق الثلاثة أزواج السفلى مباشرة ، أى لا يوجد بين الإثنين مستوى تماثل أفقى ، وعلى ذلك فلا يكون هذا الشكل هرما منعكسا ثلاثيا مزدوجا ، ولكن يكون مثلثى الأوجه ثلاثى مزدوج . فى هذا الشكل يصل المحور جـ بين الزوايا السداسية الأوجه (تتكون من تلاقى ستة أوجه) أما المحاور الأفقية أ1 ، أ2، أ3 فإنها تصل بين منتصف الحروف الوسطى المتقابلة. والمثلثى الموجب يشغل موضعا مقابلا لموضع معينى الأوجه الموجب، أما المثلثى السالب فان موضعه يقابل موضع معينى الأوجه السالب.
6. قانون التماثل.
يمكن كتابة عناصر التماثل فى البللورة فى هيئة قانون يعرف بإسم قانون التماثل الكامل وذلك باستعمال الرموز التماثلية وهى : 2، 3، 4 ، 6 المحاور الدورانية الثنائية والثلاثية والرباعية والسداسية التماثل على التوالى و 1` ، 2`، 3`، 4`، 6` للمحاور الإنقلابية الأحادية والثنائية والثلاثية والرباعية والسداسية التماثل على التوالى، م لمستوى التماثل، ن لمركز التماثل. فإذا وجد محور دوران تماثلى عموديا على مستوى تماثل فإن القانون يكتب هكذا 2/م أو 3/م ، الخ .. ، حسب درجة المحور التماثل، ويقرأ إثنين على ميم، ثلاثة على ميم الخ .. أما إذا كان المحور التماثل، يمر فى مستوى التماثل وليس عموديا عليه، فان القانون يكتب 2م أو 3م الخ .. حسب درجة المحور التماثل أما فى حالة وجود مستويان تماثل أحدهما عمودى على محور التماثل والآخر يمر بالمحور فإن القانون يكتب 2/م م أو 3/م م. وفى حالة وجود أكثر من محور تماثل واحد أو مستوى تماثل واحد فإن عدد المحاور أو المستويات يكتب فى الركن الأعلى الشمالى لرمز المحور أو المستوى هكذا 2 3، م3، 4 3/م، أى ثلاثة محاور ثنائية التماثل، ثلاث مستويات تماثل، ثلاثة محاور رباعية التماثل عمودية على ثلاث مستويات تماثل.
7. المسطوح.
هو شكل مفتوح مكون من وجهين فقط متوازيين ويقطع الوجه أحد المحاور البللورية ويوازى المحورين الآخرين، ويعرف المسطوح باسم المحور الذى يقطعه، فإذا قطع المحور جـ فإنه يعرف بإسم مسطوح جـ ، ويعرف بإسم مسطوح ب إذا كان يقطع المحور ب ، أو مسطوح أ إذا كان يقطع المحور أ.
8. المسقوف
شكل مفتوح يشبه السقف المكون من سطحين فى هيئة رقم ثمانية يقابلهما سطحين آخرين بالعكس أى فى هيئة سبعة ، وتقطع أوجه المسقوف أحد المحورين الأفقيين والمحور الرأسى جـ. يسمى المسقوف الذى يوازى المحور أ باسم مسقوف أ a- dome أو مسقوف جانبى side dome ويتكون من أربعة أوجه . أما المسقوف الذى تمتد أوجهه موازية للمحور ب فيعرف باسم مسقوف ب b- dome ، أو مسقوف أمامى front dome