توصف المعادن جميعها بأنها من الاسئلة الهامة حيث سنجيب عنه الآن من خلال هذه المقالة ولكن يجب أن نعرف أن المعادن هي مواد ذات قوة وقدرة على توصيل الحرارة والكهرباء، كما تتمتع بالعديد من الخصائص الفيزيائية والكيميائية الفريدة عموماً. تكون المعادن صلبة في درجة حرارة الغرفة، باستثناء الزئبق. يتميز مظهر معظم المعادن باللون الرمادي الفضي اللامع، وتتميز بقابلية للسحب والتشكيل بسهولة إلى صفائح وأشكال مختلفة.
سؤال: كيف يتم توصيف المعادن بشكل عام؟
الجواب الصحيح: المعادن يتم وصفها بأنها مواد غير عضوية صلبة.
أنواع المعادن بحسب خصائصها الفيزيائية والكيميائية
تقريباً ثلاثة أرباع العناصر الكيميائية المعروفة هي معادن ورغم أن معظم المعادن صلبة، إلا أن بعضها مثل الصوديوم والبوتاسيوم قد يكون طريا لدرجة يمكن قطعه بالسكين. ومعظم المعادن لديها درجة انصهار عالية، ولكن درجة انصهار الغاليوم منخفضة جدًا لدرجة أنه يمكن ذوبانه في راحة اليد العديد من المعادن. بما في ذلك اليورانيوم والثوريوم والراديوم، هي مشعة. وعلى الرغم من هذا التنوع، هناك بعض الخصائص الفيزيائية والكيميائية المشتركة للمعادن يمكن استخدامها لتصنيفها وتمييزها عن اللافلزات.
إحدى الخصائص الكيميائية للمعادن هي ميلها للانفصال إلى أيونات موجبة الشحنة في المحلول، تلعب الأيونات المعدنية دورا أساسيا في العديد من العمليات الحيوية. على سبيل المثال، تعتبر أيونات الحديد أساسية في بنية الهيموغلوبين. وهو مكون الدم الذي يحمل الأكسجين من الرئتين، كما أن أيونات الكالسيوم والبوتاسيوم ضرورية لنقل النبضات العصبية ووظيفة القلب الطبيعية بالإضافة إلى ذلك. فإن الأيونات غير المعدنية التي تميل إلى أن تكون سالبة الشحنة ضرورية أيضاً للعديد من العمليات الحيوية.
اقرأ أيضًا: المركز الوطني للقياس يوضح رسوم الاختبار ويكشف عن الفئات المعفاة من الرسوم
أشباه الفلزات
تعتبر الأشباه الفلزات، أو أشباه المعادن، عنصرا تشبه المعادن في بعض خصائصها الفيزيائية والكيميائية. لكنها تختلف عنها في بعض النواح على سبيل المثال، السيليكون والجرمانيوم هما نوعان من الأشباه الفلزات التي تستخدم تجاريا. حيث يعتبر السيليكون مادة أساسية في صناعة رقائق الكمبيوتر وأجهزة أشباه الموصلات، وتشمل العناصر الأخرى المصنفة كأشباه فلزات البورون والزرنيخ والتيلوريوم.
عادة ما تكون المعادن في الطبيعة عبارة عن مركبات كيميائية تحتوي على الأكسجين، مما يجعلها تعرف بالأكاسيد. أو تحتوي على الكبريت مما يجعلها تسمى الكبريتيدات، أو قد تتكون من خليط فيزيائي مع الصخور ومواد أخرى. يتم تعدين هذه المركبات أو الخامات، ومن ثم فصل المعادن الموجودة فيها ومعالجتها لتحويلها إلى أشكال قابلة للاستخدام في الصناعة. يعرف هذا العملية بفصل المعادن ومعالجتها، ويعتبر علم المعادن هو الفرع الذي يدرس هذه العملية.
وعلى الرغم من التنوع الكبير في المعادن الطبيعية، إلا أن المهندسين في بعض الأحيان يحتاجون إلى مواد تتمتع بخصائص تختلف عن تلك المتوفرة في الطبيعة لتلبية احتياجاتهم لذلك. اضطر علماء المعادن إلى تطوير السبائك، وهي مزيج من المعادن مع بعضها البعض أو مع اللافلزات. أو حتى كليهما، بهدف توسيع نطاق خصائص المعدن على سبيل المثال. الفولاذ هو سبيكة تتألف من الحديد والكربون، وهو مثال على ذلك التطور في مجال علم المعادن.
اقرأ أيضًا: عمادة القبول في جامعة عبدالعزيز تعلن عن تخصصات دبلوم الجامعة المتاحة للعام الدراسي الجديد
خصائص المعادن الفيزيائية
يمكن استخدام الخصائص الفيزيائية للمعادن لتصنيفها ومقارنتها مع اللافلزات والمواد الأخرى، فعادة ما تتميز المعادن بكثافة عالية أو كتلة عالية لكل وحدة حجم. كما أن لديها قوة عالية وقدرة على مقاومة التشويه دون أن تفقد شكلها الأصلي بالإضافة إلى ذلك، فإن معظم المعادن تتمتع بمرونة تسمح لها بالعودة إلى شكلها الأصلي بعد تطبيق القوة عليها.
تتمتع المعادن بنقاط انصهار عالية، مما يجعلها صلبة في درجة حرارة الغرفة. ولكن يوجد استثناءات مثل الزئبق الذي يكون سائلاً في درجة حرارة الغرفة، كما يمكن استنتاج أن بعض المعادن تظل صلبة في درجة حرارة الغرفة على الرغم من وجود نقاط انصهار منخفضة مثل الغاليوم والسيزيوم.
المعادن تتمتع بلمعان، ومرونة. وليونة، وتوصيل جيد للحرارة والكهرباء. وهي خصائص يمكن استخدامها لتحديد وتصنيف المعادن، فجميع المعادن تكون لامعة عندما تقطع. بينما تكون اللافلزات باهتة، وتكون المعادن قابلة للطرق والدكت. مما يتيح لها أن تشكل إلى أشكال مختلفة دون أن تنكسر، بينما تكون اللافلزات هشة وتكسر بسهولة.
يعتبر التوصيل للحرارة والكهرباء خصائص مميزة للمعادن، حيث تكون المعادن موصلات جيدة لكل من الحرارة والكهرباء. بينما تكون اللافلزات موصلات رديئة للحرارة والكهرباء بالإضافة إلى ذلك، فإن المعادن تصدر صوت رنين عندما يتم ضربها. بينما تفتقر اللافلزات إلى هذه الخاصية.
