المعادن

المعادن

•       أهمية المعادن للإنسان كثيرة: 1. بناء المساكن  ،  2. الطلاء  ،  3. صناعة الأسلحة  ،  4. الزينة

•       99.3% من وزن القشرة الأرضية يتكون من 8 عناصر هي:                          الأكسجين، السيليكون، الحديد، الكالسيوم، الصوديوم، البوتاسيوم، المغنيسيوم، الألمنيوم .. 

•       99% من العناصر السابقة تكون حجم القشرة الأرضية وهي:                                          الأكسجين ، السيليكون ، الكالسيوم ، الصوديوم ، البوتاسيوم

•       تم اكتشاف معادن الزينة واستخدمت كحلي مثل:    الزبرجد، التوباز ، العقيق ، الياقوت، الفيروز

•       من الاستخدامات العلمية الهامة للمعادن:                                                     العقيق استخدم في الليزر                  الكالسيت  في المجهر المستقطب            الكوارتز في الأجهزة الدقيقة ومحاور الارتكاز والساعات، بلورات المذياع                      الماس  قطع الصخور والزجاج، التنقيب عن النفط والماء

•       الشروط الواجب توافرها في المادة لكي تسمى معدناً:                                          1. المعدن هو كل مادة صلبة تكونت في الطبيعة دون أن يكون للكائنات الحية دور في تكوينها            2. لابد أن يكون عنصراً أو مركب كيميائي                                                 3. يجب أن تكون ذرات أو أيونات المعدن مرتبة ترتيباً منتظماً.

•       المعدن: هو كل مادة صلبة تكونت بفعل عوامل طبيعية غير عضوية ولها تركيب كيميائي محدد ونظام ذري داخلي منتظم ولها صفات فيزيائية وبصرية محددة..

•       طبقاً لقانون النسب الثابتة يتكون معدن الهيماتيت بنسبة (2) ذرة حديد إلى (3) ذرة أكسجين.

•       طبقاً لقانون النسب الثابتة يتكون معدن الكوارتز بنسبة (1) ذرة سيليكون إلى (2) ذرة أكسجين.

•       يمكن التعرف على المعادن من خلال: 1. الشكل البلوري للمعدن        2. الخواص الكيميائية للمعدن                                         3. الخواص الفيزيائية للمعدن

•       عللي: تشابه معدن (الماركزيت والبايريت) أو (الجرافيت والماس) في التركيب الكيميائي إلا إنهما يختلفان في الكثير من الصفات...   ج: بسبب الاختلاف في ترتيب الذرات في كل معدن..

•       عللي: لا يعتبر الزجاج والحديد من المعادن..ج: لأن ذرات هذه المواد ليس لها نظام داخلي منتظم.

•       عللي: لا يعتبر الفحم الحجري والبترول من المعادن .. ج:لأنها تكونت مواد عضوية نباتية وحيوانية

الشكل البلوري للمعادن

•       يرى الفيزيائيون المحدثون أن التبلور صفة من صفات الجوامد

•       المادة المتبلرة: هي كل مادة صلبة ذات بناء ذري داخلي منتظم

•       البلورة: مادة متبلرة ذات أوجه مرتبة في نظام هندسي.

•       المادة غير المتبلرة: تكون فيها الذرات أو الأيونات غير مرتبة.

•       يمكن رؤية أوجه البلورة بواسطة العين المجردة أو العدسة المكبرة.

•       عندما لا توجد أوجه بلورية لا يمكن التفرقة بين المادة المتبلرة وغير المتبلرة إلا بوساطة الميكروسكوب المستقطب أو الأشعة السينية.

•       الأوجه البلورية ما هي إلا تعبير عن البناء الذري الداخلي المميز للمعدن..

•       عللي: لا توجد جميع المعادن على هيئة بلورات...                                 ج: لأن درجة التبلر لا تحدد بالشكل الخارجي للجسم ولكن بالترتيب المنظم للذرات داخل هذا الجسم

•       الخواص الكيميائية والطبيعية لا تتوقف فقط على التركيب الكيميائي لهذه المعادن .. بل على التركيب الذري البلوري لهذه المعادن ..

•       البناء الداخلي للبلورة:هو أ. الترتيب الفراغي للذرات أو الأيونات أو المجموعات الأيونية في البلورة                     ب. طبيعة الروابط الكيميائية التي تضم هذه الأيونات إلى بعضها البعض

•       الترتيب الشبكي: ترتيب فراغي للذرات أو الأيونات المتشابهة في البلورة عند نقاط منتظمة في الأبعاد الثلاثة بحيث تجعل كل ذرة أو أيون في البلورة له نفس الظروف المحيطة بالذرات أو الأيونات الأخرى

•       يتحدد شكل البلورة بـ:     1. ترتيب الذرات في اتجاهات البلورة الثلاثة                                               2. المسافات التي تتكرر عندها الذرات في هذه الاتجاهات

•       يتحدد التركيب الشبكي الفراغي لذرات البلورة من تكرار الوحدة البنائية

•       الوحدة البنائية: أصغر جزء من البلورة له نفس الصفات المميزة للبلورة الكبيرة

•       تتكون كل وحدة بنائية من 8 نقط فراغية مرتبة وتتخذ شكل متوازي الأوجه وتختلف في البلورات المختلفة في الشكل والحجم..

•       يتوقف شكل الوحدة البنائية على:       1. اتجاه صفوف الذرات أو الأيونات                                                2. الزوايا المحصورة بين هذه الاتجاهات

•       يتوقف حجم الوحدة البنائية على: البعد بين كل من النقط الفراغية

•       من الروابط التي تؤثر في البناء الداخلي للبلورة:                                               1. الرابطة الفلزية   ،   2. رابطة فان ديرفال  ،   3. الرابطة التساهمية   ،   4. الرابطة الأيونية

•       الرابطة الفلزية: الذرات الفلزية تميل إلى فقد الالكترونات الموجودة في مستوياتها الخارجية لتصبح الذرات أيونات موجبة أما الالكترونات المفقودة تشكل سحابة من الالكترونات تحيط بالكاتيونات تعمل على ربط الكاتيونات ببعضها البعض.

•       توجد الرابطة الفلزية في المعادن العنصرية الفلزية مثل الذهب والفضة والبلاتين والنحاس..

•       رابطة فان ديرفال: هي عبارة عن قوى جذب ضعيفة متخلفة على أسطح متعادلة في المعدن..

•       غالباً تضم البلورات أكثر من نوع من الروابط: الميكا، الهورنبلد، الارثوكليز، الجرافيت، الأوجنيت

•       عللي: يتميز معدن الجرافيت بأنه يفصل على صفائح..                                       ج: ترتبط ذرات الكربون ببعضها برابطة تساهمية لتكون صفائح .. في حين هذه الصفائح ترتبط مع بعضها برابطة فان ديرفال الضعيفة..

•       عللي: يتميز معدن الميكا بأنه يفصل على صفائح..                                   ج: ترتبط ذرات الأكسجين بذرات السيليكون برابطة تساهمية قوية لتكون صفائح. في حين ترتبط هذه الصفائح مع بعضها برابطة فان ديرفال الضعيفة..

•       عللي: تعتبر صلادة الماس والكواتز عالية..                                                 ج: بسبب وجود رابطة وحيدة بين ذراتها وهي الرابطة التساهمية القوية

•       الأوجه البلورية: هي الأسطح أو المستويات التي تحد البلورة من الخارج، والتي تعين شكلها الهندسي المنتظم، وتعبر عن التركيب الذري الداخلي للبلورة.

•       تتوقف طبيعة الأوجه البلورية على: الظروف الطبيعية والكيميائية السائدة أثناء نمو البلورة

•       العوامل التي تؤثر في حجم نمو البلورات:                                                1. نوع المحلول  ، 2. درجة نقاوة المحلول  ، 3. معدل التبريد  ، 4. الحيز الذي يتم فيه التبلر

•       البلورة كاملة الأوجه: جميع الأوجه البلورية ظاهرة                                        البلورة ناقصة الأوجه: إذا تكونت بعض الأوجه البلورية                                    البلورة عديمة الأوجه: إذا كانت جميع الأوجه البلورية غير ظاهرة (يكون المعدن حبيبات متجمعة)

•       أحرف البلورة: تنتج من تلاقي وجهين بلوريين متجاورين.

•       الزواية بين الوجهية: هي الزاوية المحصورة بين العمودين المقامين على وجهين بلوريين متجاورين.

•       تقدر قيمة الزاوية بين الوجهية بمعرفة قيمة الزاوية المكملة للزاوية المحصورة بين وجهين متجاورين.

•       يستعمل جهاز (( جونيومتر التماس )) في قياس الزاوية بين الوجهية في البلورات..

•       من خلال الزاوية بين الوجهية يمكن التعرف على بلورات المعدن لأن لها قيمة ثابتة في المعدن الواحد

•       الزاوية المجسمة: هي الزاوية الناتجة عن تلاقي أكثر من وجهين في البلورة..

•       التماثل أو التناسق البلوري: الترتيب المنظم للأوجه والأحرف والزوايا المجسمة في البلورة..

•       جوهر التماثل أو التناسق هو التكرار

•       تستخدم درجة التماثل في البلورات كأساس لتصنيف المعادن إلى الفصائل المختلفة حسب بناء البلورات

•       عناصر التناسق أو التماثل البلوري: 1. محور التماثل  ،  2. مستوى التماثل  ،  3. مركز التماثل

•       توجد عناصر التماثل متجمعة في معدن الهاليت والجبس .. ويختفي بعضها في معدن الكوارتز..  وينعدم وجودها في معدن الألبيت والأكساليت

•       محور التماثل: خط وهمي يمر بمركز البلورة والتي تدور حوله البلورة بشرط أن يتكرر ظهور وجه أو حرف أو زاوية مجسمة مرتين أو أكثر خلال دورة كاملة (360ْ)

•       يوصف محور التماثل بأنه ثنائي إذا كان تكرار الأوضاع المتشابهة مرتين في الدورة ( كل 180 ْ)

•       يوصف محور التماثل بأنه ثلاثي إذا كان تكرار الوضع نفسه ثلاث مرات في الدورة (كل 120 ْ)

•       يوصف محور التماثل بأنه رباعي إذا كان تكرار الوضع نفسه أربع مرات في الدورة (كل 90 ْ)

•       يوصف محور التماثل بأنه سداسي إذا كان تكرار الوضع نفسه ست مرات في الدورة ( كل 60 ْ)

•       مستوى التماثل: هو المستوى الذي يقسم البلورة إلى نصفين متساويين متشابهين، بحيث يكون أحد النصفين صورة مرآة للنصف الآخر..

•       بعض البلورات لها عدة مستويات تماثل مثل: بلورات ملح الطعام ( الهاليت)،                                                              معدن الفلورسبار (فلوريد الكالسيوم)

•       بعض المعادن ليس لها مستويات تماثل إطلاقاً مثل: معدن الألبيت ، معدن الأوكسنيت

•       مركز التماثل: نقطة وهمية في البلورة تترتب حولها الأوجه البلورية والأحرف والزوايا في ازدواج في اتجاهين متضادين وعلى مسافتين متساويتين من هذه النقطة..

•       يوجد لكل نقطة على البلورة ما يماثلها على أبعاد متساوية في الجانب الآخر من مركز التماثل

•       اتضح للعلماء أنه يمكن تقسيم البلورات إلى سبع فصائل بلورية استند التقسيم على (المحاور البلورية)

•       المحاور البلورية: خطوط وهمية تمر بمركز البلورة وتمتد إلى وسط الأوجه البلورية أو الأحرف أو الزوايا البلورية..

•       عدد المحاور البلورية: يكون دائماً 3محاور ماعدا في فصيلتي السداسي والثلاثي لهما 4محاور بلورية

•       المحاور الثلاثة: 1. المحور الأول: رمزه ( أ )... محور أفقي يمتد من الأمام إلى الخلف                           2. المحور الثاني: رمزه ( ب )...  ممتد من اليمين إلى اليسار                                  3. المحور الثالث: رمزه ( جـ )... يمتد رأسياً من أعلى إلى أسفل

•       الزوايا المحورية: عند تقاطع المحاور البلورية في مركز البلورة تحصر فيما بينها هذه الزويا

•       الزاوية المحصورة بين( أ و ب)  جاما (γ)  ،  الزاوية المحصورة بين( ب و ج)  ألفا (α)  ، الزاوية المحصورة بين ( أ و جـ )  بيتا (β)

•       الفصائل البلورية: يتم تقسيم أنواع البلورات بناء على عدد المحاور، وأطوالها، والزوايا المحورية المحصورة بينها إلى مجموعات..

•       جدول الفصائل البلورية

•       يمكن أن نميز البلورات المنفردة عن البلورات المتجمعة بسهولة بوجود زاوية داخلية

•       الزاوية الداخلية: الزاوية الناتجة من اتجاه الأوجه البلورية إلى الداخل .. هذا يدل على وجود أكثر من بلورة واحدة في هذه المادة..

•       و