أنواع المعادن

المعدن هو المادة ذات المظهر اللامع، وهو أيضا موصل جيد للكهرباء والحرارة نسبيا. وعادة ما تكون المعادن قابلة للتشكيل، سواء كانت عناصرا كيميائية مثل الحديد أو سبائك مثل الفولاذ المقاوم للصدأ.

طبيعة المعادن فيزيائيا

في مجال الفيزياء، يعتبر المعدن بشكل عام أي مادة قادرة على توصيل الكهرباء عند درجة حرارة الصفر المطلق. وتحت ضغوط عالية، تصبح العديد من العناصر والمركبات التي لا تصنف عادة كمعادن معدنية. على سبيل المثال، يتحول اليود اللافلوري تدريجيا إلى معدن عند ضغط يتراوح بين 40 و 170 ألف ضغط جوي. وبالمثل، يمكن لبعض المواد التي تعتبر معادن أن تصبح غير معدنية. فعلى سبيل المثال، يصبح الصوديوم غير معدني عند ضغط أقل بقليل من مليوني ضغط جوي.

اختلاف المعادن كيميائيا

في مجال الكيمياء، يمكن تصنيف بعض العناصر كمعادن، مثل الزرنيخ والأنتيمون، ويرتبط هذا التصنيف بطبيعتهم الكيميائية غير المعدنية في الغالب، وتشكل المعادن معظم العناصر في الجدول الدوري، ولكن حدود التصنيف بين المعادن واللافلزات والفلزات تتغير بسبب عدم وجود تعريفات مقبولة عالميا لهذه الفئات.

المعادن في الفيزياء الفلكية

في مجال الفيزياء الفلكية، يستخدم مصطلح “فلز” على نطاق واسع ليشمل جميع العناصر الكيميائية الموجودة في نوعين، الهيدروجين والهيليوم، وليس فقط المعادن التقليدية، حيث يتم دمج ذرات أخف معظمها من الهيدروجين والهيليوم في المعدن، ويستخدم هذا المصطلح لوصف نسبة المواد الكيميائية الأثقل في جسم فلكي.

المعادن على الارض

تشكل المعادن 25٪ من قشرة الأرض، وهي موجودة في العديد من جوانب الحياة الحديثة. قوة ومقاومة بعض المعادن تؤدي إلى استخدامها المتكرر في بناء المباني والجسور الشاهقة، على سبيل المثال. تستخدم معظم السيارات والأجهزة المنزلية والأدوات والأنابيب ومسارات السكك الحديدية المعادن. تم استخدام المعادن الثمينة تاريخيا كعملة معدنية، ولكن في العصر الحديث، امتد استخدام المعادن كعملات إلى ما لا يقل عن 23 عنصرا كيميائيا.

يعتقد أن تاريخ المعادن يبدأ بالاستخدام المبكر للنحاس منذ 11000 عام، وكان الذهب والفضة والحديد (مثل الحديد النيزكي) والرصاص والنحاس مستخدمين قبل ظهور البرونز لأول مرة في الألفية الخامسة قبل الميلاد. وتشمل التطورات اللاحقة إنتاج الأشكال الأولية للصلب؛ واكتشاف الصوديوم – أول معدن ضوئي – في عام 1809. ومنذ نهاية الحرب العالمية الثانية، أصبحت السبائك أكثر تطورا.

خصائص المعادن

– يتم تكوين الحالة الصلبة أو السائلة للمعادن بشكل كبير بسبب قدرة ذرات الفلزات على فقدان الإلكترونات بسهولة من غلافها الخارجي. عموما، تكون القوى التي تحتفظ بإلكترونات القذائف الخارجية للذرة في مكانها أضعف بكثير من القوى الجاذبة التي تشكلها الإلكترونات الجديدة التي تنشأ عندما تتفاعل الذرات في المعدن الصلب أو السائل. ويمكن تشكيل بنية الذرات بشكل فعال كمجموعة من الذرات المتضمنة في سحابة من الإلكترونات المتنقلة النسبية. يسمى هذا النوع من التفاعل رابطة معدنية.

تختلف المعادن بناء على قابليتها للطرق، حيث يمكن أن تشكل تحت الضغط دون تشقق. يعتقد أن طبيعة الترابط المعدني تلعب دورا كبيرا في ليونة معظم المواد الصلبة المعدنية. على العكس من ذلك، في المركبات الأيونية مثل ملح الطعام، عندما تنزلق الروابط الأيونية الواحدة تلو الأخرى، يحدث تغير في الموقع مما يؤدي إلى تحويل الأيونات من نفس الشحنة وبالتالي تكسير البلورة.