مادة صلبة غير عضوية موجودة في الطبيعة

المعادن هي مادة صلبة غير عضوية موجودة في الطبيعة، وتملك المعادن بناءً بلوري محدد، بالإضافة إلى تركيب كيميائي معين، كما يمكن تعريف المعادن بأنها عناصر أو مركبات كيميائية كريستالي بطبيعتها متكونة كناتج عمليات جيولوجية، وهذا بناءً على ما التعريف الذي أشارت إليه منظمة المعادن العالمية، ومن هنا نمضي في جولة تعليمية مميزة عن طريق موقع موسوعة للتعرف على كافة التفاصيل والأسرار الخاصة بالمعادن.

مادة صلبة غير عضوية موجودة في الطبيعة

واحدة من الأسئلة التي يمكن أن تقابل الطلاب هي: مادة صلبة غير عضوية موجودة في الطبيعة..، وتتمثل الإجابة في المعادن، والمعادن كغيرها من المواد الصلبة تحمل بعض الخصائص المحددة، وتركيب معين، بينما تتشكل المعادن بعدة طرق مختلفة، منها:

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

• إذ يؤدي ارتفاع الحرارة في القشرة الأرضية إلى ظهور المعادن، وهذا عن طريق انصهار الصخور.
• يمكن لهذه العملية أن تتم في ملايين السنين.
• لهذا يُجدر الإشارة إلى أن المعادن يمكن أن تتكون في هذه الحالة من حوالي 95% من القشرة الأرضية.
• بينما يساعد كل من الأكسجين والسيليكا على تكوين المعادن في هذه الحالة، وهما ما يتواجدان في الوشاح بكثرة.

تبخر المحاليل المائية 

• واحدة أخرى من الطرق التي تؤدي إلى تكون مادة صلبة غير عضوية موجودة في الطبيعة، إذ يؤدي تبخير المحاليل المائية إلى تكوين رواسب معدنية عندما يتبخر الماء في الهواء.
• في أغلب الأوقات تتواجد المعادن الناتجة عن هذه الطريقة في الكهوف، وهذا لأنها تنتج عن طريق المياه الجوفية التي تحتوي على الكالسيت.
• مع مرور الوقت تظهر في هذه الأماكن مجموعة مختلفة من المعادن مثل الملح والجبس.

الترسيب

• تتشكل بعض المعادن من خلال عملية ترسيب، حيث تترسب المعادن من مياه البحار أو البحيرات أو الأنهار. 
• بينما تحتوي مياه البحار على أملاح مذابة، والتي تترسب نتيجة تبخر المياه مكوّنةً المعادن.

العوامل الجوية

• عندما تتعرض بعض الصخور والمعادن إلى بعض العوامل الجوية مثل الحرارة والرياح وغيرها فإنّها تتعرض للتفتيت والتحلل والترسب مكوّنةً معادن جديدة.

التفاعلات الكيميائية والتحولات

• قد تتشكل بعض المعادن نتيجة تفاعلات كيميائية، مثل تفاعلات الأكسدة والاختزال.
• كما قد تتشكل بعض المعادن نتيجة تحولات في المعادن الأخرى، مثل تحول الجرافيت إلى الماس.

خصائص المعادن

المعادن عبارة عن مادة صلبة غير عضوية موجودة في الطبيعة، وتمتلك المعادن مجموعة من الخصائص الفيزيائية والكيميائية التي تميزها عن المواد الأخرى، ومن أهم هذه الخصائص نجد ما يلي:

الخصائص الفيزيائية للمعادن

• تتواجد معظم المعادن في الحالة الصلبة عند درجة حرارة الغرفة، باستثناء الزئبق الذي يتواجد في الحالة السائلة.
• كما تتمتع بقوة وصلابة عالية، مما يجعلها مقاومة للكسر والتشوه.
• بالإضافة إلى أنها تتميز بدرجة عالية من المرونة، مما يجعلها قابلة للطرق والتشكيل.
• كما تتمتع بكثافة عالية، مما يعني أن كتلتها كبيرة بالنسبة إلى حجمها.
• هذا بجانب أنها من المواد الموصلية الحرارية والكهربائية، إذ تتمتع المعادن بقدرة عالية على توصيل الحرارة والكهرباء، وذلك بسبب وجود الإلكترونات الحرة في تركيبها.
• بينما تتمتع المعادن بلمعان مميز، مما يجعلها تعكس الضوء بشكل جيد.
• كما تشترك أغلب المعادن في نفس اللون، ولكن يمكن يختلف اللون بناء على كمية الشوائب بها، ومن أمثلة هذا الأمر معدن الحديد الذي يعتمد في لونه على عملية التأكسد، فيمكن أن يظهر باللون الأخضر، أو الأسود أو الأحمر.
• فضلًا عن أن أغلب المعادن تتميز بشكلها البلوري.
• بالإضافة إلى أن المعادن يمكن عكس الضوء، وهذا لما تتميز به من بريق، ومن أبرز المعادن التي تظهر هذه الخاصية هو الألماس.
• بينما 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.
• بينما تختلف الخواص الكيميائية الثانوية للمعادن حسب نوع المعدن.
• بالإضافة إلى أن المعادن من المواد القابلة للانقسام، إذ يمكن أن تنكسر المعادن في الجزء الذي تكون فيه قوة الرابطة أقل من الروابط الأخرى.

أنواع المعادن

للمعادن أنواع مختلفة، ويمكن تصنيفها بناءً على خصائصها الفيزيائية والكيميائية المتنوعة، وهذا بالشكل التالي:

تصنيف المعادن بناءً على التركيب الكيميائي

تصنيف بناءً على الخصائص الفيزيائية

تصنيف المعادن بناءً على الاستخدامات

المعادن النبيلة

• تشبه هذه المعادن الغازات في كونها قليلة التفاعل، فإذا تعرضت إلى الهواء لا تتأثر، فلا يحدث لها تآكل أو صدأ.
• فضلًا عن كون هذا النوع يمكن تشكيله بسهولة، وتكون غالية الثمن، إذ تدخل في صناعة المجوهرات والعملات المعدنية.
• من هذه الأنواع البلاتين، والفضة، والذهب، وتكون جيدة في توصيل الكهرباء والحرارة.

المعادن الثقيلة

• هي تلك المعادن ذات الوزن الذري، والكثافة العالية، لكنها تكون أقل في الصلابة من الحديد ومختلف المعادن الأخرى.
• لا توجد هذه المعادن بكثرة في الطبيعة وغالبًا ما تسبب التسمم للإنسان إذا تناولها، ومنها: الرصاص والكادميوم، بالإضافة إلى الزرنيخ.
• غالبًا لا توصل هذه الأنواع الكهرباء بشكل جيد، وتدخل في مجالات الزراعة والصناعة، بالإضافة إلى الرعاية الصحية.

السبائك المعدنية

• هذه السبائك تتمتع بالصلابة والمتانة، بالإضافة إلى أنها من المعادن التي تقاوم التآكل.
• عادة ما تدخل في صناعة المدافع، والبنادق، إذ أنها لا تتأثر بالحرارة بشكل كبير مثل المعادن الأخرى.

استخدامات المعادن

تدخل المعادن في العديد من الاستخدامات، فهي عبارة عن مادة صلبة غير عضوية موجودة في الطبيعة، ولها تركيب كيميائي مميز وتركيب بلوري داخلي ثابت، ومن أهم الاستخدامات لهذه المواد نجد ما يلي:

• تستخدم المعادن بشكل كبير في صناعة الآلات بأنواعها، حيث يتم استخدام كلٍ من الفولاذ والحديد والألمنيوم في صناعة الآلات الزراعية، والسيارات، والقطارات، والسكك الحديدية، والصواريخ، والطائرات وغيرها.
• كما يتم استخدام معادن كالنحاس والألمنيوم والفولاذ في صناعة أواني الطبخ نظرًا لأنها ذات موصلية عالية للحرارة وتحتمل درجات الحرارة العالية.
• فضلًا عن كون الفضة والذهب والبلاتين من المعادن الثمينة التي تستخدم في صناعة المجوهرات والأواني الخزفية، كما يتم استخدامها في صناعة الأثاث عالي الجودة.
• بالإضافة إلى أنها تدخل في صناعة الأسلحة والمعدات العسكرية، مثل الدبابات والطائرات والسفن.
• كما تدخل المعادن في صناعة المباني والجسور والأسقف، بالإضافة إلى صناعة الأدوات والأجهزة المستخدمة في البناء.
• يمكن أيضًا أن تستخدم المعادن في صناعة الإلكترونيات، مثل الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية وأجهزة الكمبيوتر.
• حتى أن لها دور كبير في صناعة الأدوية والأجهزة الطبية، مثل المشابك والقضبان والأسنان الصناعية.
• بالإضافة إلى هذه الاستخدامات، تستخدم المعادن أيضًا 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 تُستخدم بكميات كبيرة في العديد من الصناعات المختلفة، مثل الفولاذ والحديد والألمنيوم والنحاس.
• من أمثلة هذا النوع: 
  • الفولاذ، وهو سبيكة من الحديد والكربون، ويُستخدم في صناعة الآلات والسيارات والسفن والهياكل الإنشائية.
  • الحديد، عبارة عن معدن أساسي يستخدم في صناعة الصلب والحديد المطاوع والأنابيب والأسلاك.
  • الألمنيوم الذي يتميز بأنه خفيف الوزن وموصل جيد للحرارة والكهرباء، ويُستخدم في صناعة السيارات والطائرات والأجهزة الإلكترونية.
  • النحاس، عبارة عن معدن موصل جيد للحرارة والكهرباء، ويُستخدم في صناعة الأسلاك والكابلات والأنابيب والمجوهرات.
• المعادن الثمينة: وهي المعادن التي تتميز بقيمة عالية، وتُستخدم في صناعة المجوهرات والأواني الخزفية والتحف الفنية، مثل الذهب والفضة والبلاتين.
• من أمثلة هذه المعادن نجد:
  • الذهب.
  • الفضة.
  • البلاتين.
• بالإضافة إلى هذه المعادن، هناك العديد من المعادن الأخرى التي لها استخدامات متنوعة في حياتنا اليومية، مثل النيكل والكروم والمنغنيز والزنك والسيلينيوم والمنغنيز واليود.