بحث حول المعادن
بحث حول المعادن
المعادن
يختزن باطن الأرض الكثير من المعادن المختلفة التي تعتبر أساسية في الصناعة المعدنية وتنتشر هذه المعادن على شكل فلزات ممزوجة بمواد أخرى كالكبريت أوالكلور أو الأ**جين الخ … كما قد تكون عروقاً صافية .
وقد تبين لنا أن ما يطلق عليه اسم الصخور هو مجموعات من المواد المعدنية التي تكون القشرة الأرضية .
معأنه توجد صخور كثيرة تتكون من مادة معدنية واحدة مثل تلك التي توجد بكثرةفي منطقة جبال الألب والتي تعطينا الرخام الأبيض فهي تتكون من معدن واحدهو الكالسيت . ومجموعة جبال الدولوميت في شمال إيطاليا تتكون من صخورمركبة هي الأخرى من معدن الدوولوميت . وهذه الصخور تعرف باسم (( الصخورالبسيطة )) .
وعلم المعادن هو العلم الذي يهتم بدراسة المعادن التيتوجد بحالتها الطبيعية داخل القشرة الأرضية . كما يبحث هذا العلم في خصائصالمعادن ويعمل على الكشف عنهما وتحليل العينات تحليلاً دقيقاً للكشف عنتركيبها وخصائصها الطبيعية والكيميائية وغيرها …
وتتكون المعادن منعنصر كيميائي واحد هو أحد أقسام التبويب الشهير المعروف باسم (( جدولمندليف )) . على أنه من النادر أن نجد أياً منهما في عزلة أو في حالة نقاءخالص . إذ غالباً ما نجدها مختلفة بعناصر أخرى من الركائز نفسها ، حتى إذاعثرنا عليها نقية أو بها نسبة ضئيلة جداً من الشوائب فإننا نطلق عليها اسم(( العنصر الخالص )) .
• الذهب : درجة صلادته 2.5 ، كثافته النوعية19.6 غ/سم3 ، لونه أصفر ولمعانه فلزي . وهو يوجد إما التبر وإما على شكلذرات أو حبيبات . وأكثر ما يستخدم الذهب في صناعة الحلى ، فإذا كان منعيار 24 قيراطاً كان ذهباً خالصاً وإذا كان 18 قيراطاً كان يحتوى على 75%من الذهب الخالص .
وقد استهوى الذهب الناس منذ أقدم العصور ففتشوا عنهواقتتلوا من أجله . يمكن سحب الذهب على شكل أوراق رقيقة لا تتجاوز سمكهاالواحدة منها 12000/1مم . على أنه يكتسب صلابة إذا خلط بالنحاس . أما داخلالتربة فهو يأخذ سكل عروق أو يختلط بالرمال وقد أدى البحث عنه إلىاكتشافات جغرافية جديدة وقيام مدن كثيفة السكان في أماكن قد لا تكون صالحةللسكن . كما يستعمل كتغطية للنقد الورقي في معظم دول العالم وفي صناعةالحلى والعملات وطلاء الأواني .
يتوزع الذهب في البلدان التاليةأفريقيا الجنوبية ( أنغولا وترانسفاليا ) ، كندا ، الولايات المتحدة ،أوستراليا ، غانا ، روديسيا ، الفيليبين ، مولومبيا ، اليابان ، الم**يك ،الكونغو ، نيكاراغوا ، مصر ، روسيا (سيبيريا ، الأورال ) ، الهند والصينوالمملكة العربية السعودية .
• الفضة : درجة صلادتها 2.5 – 3 ، كثافتهاالنوعية 10.5غ/سم3 لونها أبيض لمعانها فلزي . وهي توجد على شكل كتل شجريةأو على شكل خيوط متشابكة وأكبر مناجمها توجد في الم**يك وفي كندا والبيرووتستخدم تقريباً كالذهب .
• النحاس : درجة صلادته 3 ، كثافته النوعية8.9غ/سم3 ، لونه احمر ، لمعانه فلزي . وهو معدن نادر نسبياً ويوجد على شكلبلورات متشعبة ذات مطهر جميل . وقد اكتشف قبل الحديد : فدول شرق البحرالأبيض المتوسط عرفت النحاس واستعملته منذ نحو 3600 سنة قبل الميلاد .
والنحاسلين في حالته الطبيعية لكنه يكتسب شيئاً من الصلابة إذا مزج بالقصدير ،بحيث يعطي البرونز على أن تكون نسبة القصدير 8% من مجموع الوزن . ويمزجأيضاً مع النيكل والتوتياء أو مع السيليسيوم والمانغنيز أو مع الذهب فيعطيأشكالاً أخرى من المعادن تستخدم في صناعات مختلفة .
ويوجد النحاس فيالطبيعة صافياً وعلى شكل فلزات هي : كبريت النحاس ScU ، أو **يد النحاسCuO ، وفحمات النحاس co3cu . ويمر في صناعته بمراحل ثلاث : الأولىوالثانية يخلص فيهما من الشوائب ويفصل عن باقي المعادن والثالثة تجعلهصافياً نقياً . وعملية تنقيته هذه تجري بواسطة الحل الكهربائي في مراكزصناعية تتوفر فيها الطاقة الكهربائية . كما يستخدم النحاس في صناعة الآلاتوالأسلاك وأجهزة الراديو وفي بعض الأدوات المنزلية والسيارات .
يتوزعإنتاج النحاس في البلدان التالية : الولايات المتحدة ، روسيا ، كندا ،التشلي ، البيرو ، الم**يك …الخ . ويقدر احتياطي النحاس في العالم بـ130مليون طن منها 70 مليون طن في القارة الأمريكية وحدها . وهذا ما جعلهالفترة متحكمة بتجارة النحاس إلى جانب اليابان لكن مزاحمة الألمنيوم وغيرهمن الخلائط المعدنية التي تمكنت من الحلول محل النحاس خففت من هذا التحكم .
•البلاتين : درجة صلادته 4.5 ، كثافته النوعية 21غ/سم3 ، لونه أبيض رمادي ،لمعانه فلزي . وهو يوجد على شكل حبيبات مستديرة وخاصة في الأورال في روسيا، كندا وكولومبيا . ويستخدم البلاتين في صناعة الحلى الثمينة والواتقوأوعية المعامل إذا تبلغ درجة انصهاره 1750 د.م .
• الحديد : درجةصلادته 5 ، كثافته النوعية 7.8غ/سم3 ، لونه رصاصي ، لمعانه فلزي . ويستعملالحديد في أكثر الصناعات ومنها الآلات الميكانيكية ، الأساطيل التجاريةوالحربية ، الأسلحة ، البناء ، الخطوط الحديدية والمصانع . ولا تخلو صناعةثقيلة كانت أم خفيفة من الحديد حتى قيل (( إن تقدم دولة ما يقاس بمقداركمية الحديد التي تصنعه تلك الدولة )) . لهذا السبب كثر الطلب عليه وازداداستعماله منذ مطلع القرن التاسع عشر فغدت صناعته من أعظم الصناعات فيالعالم . مع أنها تتميز بالصفات التالية : ثقيلة تحتاج إلى الكثير منالفحم لإنتاج الصلب ، وتحتاج إلى أيد عاملة كثيرة ، وتجهيزية تقدم المواداللازمة لمختلف النشاطات الصناعية .
على أنه يجب أن تتوفر في فلزاتالحديد ، لكي تكون صالحة للاستعمال الشروط التالية : أن تكون غنية بالحديدأي أن تحتوي على نسبة 60% من الحديد ، أن تكون نقية من الشوائب الضارةكالفوسفور والنافعة كالكروم ، وأن تكون أخيراً وفيرة .
تتصف الصناعةالحديدية بأهمية بالغة وتؤثر تأثيراً عميقاً في الحالة الاقتصاديةوبالتالي في الحالة السياسية . وينتشر الحديد في القشرة الأرضية بنسبمختلفة تتراوح بين 5 و 70% . أما أهم الصخور التي يستخرج منها فهي :الماغنيتيت ، ( وهو أجودها ) والهيماتيت والليمونيت والسيدريت .
وتدخلبعض المعادن في صناعة الحديد فيزداد قساوة ومقاومة هي : المنغنيز . وأهمالدول التي تنتجه هي روسيا ، الهند ، أفريقيا الجنوبية والبرازيل . ويدخلأيضاً المروم وأهم الدول المنتجة له هي : روسيا ، أفريقيا الجنوبية ،تركيا ، كوبا وروديسيا . التانغستين وأهم الدول المنتجة له هي ماليزيا ،الصين ، الولايات المتحدة .
ويتوزع إنتاج الحديد في البلدان التالية :الولايات المتحدة ، البرازيل ، فنزويلا ، بريطانيا ، ألمانيا ، فرنسا ،السويد ، تشيكيا ، سلوفاكيا ، هنغاريا ، رومانيا …الخ .
أخيراً نشيرإلى أن 85% من إنتاج أمريكا الشمالية من الحديد هو في منطقة البحيرات وأنالبيرو وروسيا ينتجان معدناً يخلط مع الحديد فيزيد من صلابته هةالفاناديوم .
• الألمنيوم : وهو معدن حديث الاكتشاف ، إذ أنه اكتشف فقطفي أواخر القرن التاسع عشر وبعد التقدم الملحوظ في علم الكيمياء ز يستخرجممزوجاً بالأ**جين على شكل فلزات تدعى البو**يت ، نسبة إلى مدينة Bauxeالفرنسية ، حيث عرف فيها للمرة الأولى ، العالم الكيماوي وكلر Wokler .
وفلزاتالبو**يت تحتوي على نسبة متراوحة بين 20 و 25% من الألمونيوم الخام . وبعدتخليصه من شوائبه نحصل على أو **يد الألمونيوم النقي ( ألومين ) ثم يفصلالأو**جين عن الأمين بواسطة التيار الكهربائي فنحصل على الألمنيوم الصافي .
يمتازالألمونيوم بأنه أخف المعادن وزناً وناقل للتيار الكهربائي وبفضل لونهالأبيض الضار إلى الزرقة يكتسب مقاومة إذا خلط بالنحاس والمغنيزيومويستخدم في صنع الأدوات المطبخية وفي صناعة السيارات والأسلاك وصناعةالمحركات والطائرات .
يتوزع إنتاج الألمنيوم في البلدان التالية : فرنسا ، هنغاريا ، إيطاليا ، …الخ . على أن جمايكا تحتل المرتبة الأولى في الإنتاج .
المعادن المشعة : اليورانيوم
لمتكن فلزات اليورانيوم معرفة قبل الحرب العالمية الثانية ثم أخذ التنقيبعنه يتزايد في العالم . أنه معدن موجود في صخور تعود إلى عهد ما قبلالكمبري وفي صخور الطور الأول . وهو شديد الانفجار يستخدم في صنع الطاقةالنووية التي تسير بدورها السفن والغواصات وتولد الكهرباء . كما أن العالميستخدم اليورانيوم لأغراض سلمية في محال الطب ولأغراض عسكرية .
هناك معادن أحرى مشعة هي الطوريوم والليثيوم والهيدروجين والبلوتونيوم وكلها قايلة للانشطار .
يتوزع إنتاج هذه المعادن في روسيا ، الصين الشعبية ، الولايات المتحدة …الخ . لكن كمياتها تبقى سرية لأسباب عسكرية .
لاتصلح فلزات اليورانيوم للاستغلال ما لم تكن تحوي على نسبة لا تقل عن 2بالإلف من المعدن أي 2 كلغ من المعدن في ألف كلغ من الفلزات .
المعادن اللافلزية : وأهمها .
•الماس : تركيبه الكيميائي هو الكربون التقي ، درجة صلادته 10 ، كثافتهالتوعية 3.5غ/سم3 . والماس الخام ليس بلمعان الماس المصقول وتظهر تقوساتفي وجهه . ثم إنه نادر الوجود .
• الغرافيت : تركبه الكيميائي هوالكربون الطبيعي أو الصناعي ، درجة صلادته 1 ، كثافته النوعية 2.2غ/سم3 ،لونه أسود ، لمعانه شبه فلزي ، ومظهره شحمي . وإذا كان الماس نادر الوجودفإن الطبيعة توفر نوعاً من الكربون لا يقل في نقائه عن كربون الماس ، ألاوهو الغرافيت .
وتستغل قابلية الغرافيت للتفتت ولونه الأسود في صناعةأقلام الرصاص كما يمكن استخدامه كموصل للكهرباء وهو موجود في جزيرة سيلانوسيبيريا وأمركا الشمالية .
المعادن المركبة من الكبريت
•ركاز الزنك : تركيبه الكيميائي هو كبريتوز الزنك ، درجة صلادته ، كثافتهالنوعية 3.9غ/سم3 ولونه يتفاوت بين الأبيض والبني الغامق وبعض أنواعه ذاتإشعاع ضوئي وهو متوفر بكثرة ويستخرج منه الزنك .
• السينابار : تركيبهالكيميائي هو كبريتوز الزئبق ، درجة صلادته 2.5 ، كثافته النوعية 8.1غ/سم3، لونه قرمزي أو أسود ، لمعانه ترابي ، وهو متوفر في إسبانيا ( في مناجمالمدائن التي كان القرطاجيون يستغلونها ) وفي إيطاليا والولايات المتحدة .
•البييريت : وتركيبه الكيميائي هو كبريتوز الحديد ، درجة صلادته 6 ، كثافتهالنوعية 5غ/سم3 ، لونه أصفر ولمعانه فلوي . ويوجد على شكل بلورات جميلةويستخدم في إنتاج حامض الكبريتيك . وهو متوفر بكثرة في العديد من البلدانخاصة في الولايات المتحدة ، إسبانيا وروسيا .
• الشالكوبيريت : وتركيبهالكيميائي مزدوج من كبريتوز الحديد والنحاس . درجة صلادته 4 ، كثافتهالنوعية 4.3غ/سم3 ، لونه أصفر ذهبي متموج لمعانه فاقع . يوجد بكثرة فيأمريكا الشمالية والجنوبية وفي إسبانيا .
معادن الأ**يد :
• المرو( الكوارتز ) : تركيبه الكيميائي هو السيليكا أو أو **يد السليكون ، درجةصلادته 7 ، كثافته النوعية 2.65غ/سم3 . يوجد في البرازيل وإيطاليا وهو إماشفاف نقي عديم اللون ويطلق عليه اسم البلور الصخري . وإما بنفسجي ( لأنهيحتوي على القليل من المنغنيز ويعرف باسم الجشمت أو الياقوت الجمري ) .ويوجد في الأوروغواي والبرازيل . أما إذا كان لونه أصفر فيعرف باسم الزمردالزائف ( البرازيل ) . وإذا كان لونه بنياً فيعرف باسم الكوارتز اللبانيويوجد في جبال الألب في مقاطعة أوري Uri في سويسرا ، على أن كافة أشكالههذه هي نصف شفافة .
• العقيق : وهو إما معتم كالسيدون أو أبيض اللونإذا كان نقياً . أما إذا شابته حمرة فيعرف بالعقيق الأحمر ، وباسم اليشبإذا كان لونه بنياً مائلاً للاصفرار وباسم الكريزويراز إذا كان أخضر ،وعندما يكون مكوناً من شرائط مختلفة الألوان فيعرف باسم اليشب الشريطي ،وباسم العقيق اليماني إذا كانت ألوتنه مجزعة . وكل هذه الأحجار تعرفبالأحجار الصلدة وحين تصقل تستخدم في صناعة الحلى والجواهر .
• الياقوت: تركيبه الكيميائي هو أو**د الألمونيوم ، درجة صلادته 9 ، كثافته النوعية4غ/سم3 وهو عديم اللون إذا كان نقياً . وتتكون أحجار كثيرة من الياقوت إذاكان يحتوي على بعض الشوائب فيعرف بالياقوت الأحمر إذا كانت حمراء ( يوجدفي بورما ) وبالياقوت الأزرق إذا كانت شوائبه زرقاء ( يوجد في تايلاند ) .كما توجد بعض أحجار الياقوت الأقل جمالاً وتعرف باسم حجر الضفرة .
•حجر الدم : وتركيبه الكيميائي هو او**يد الحديد ، تتفاوت درجة صلادته من 1إلى 6 ، كثافته النوعية 5.2غ/سم3 لونه رمادي أو بني وحين يتحول إلى مسحوقيصبح لونه أحمر قانياً ويلعب دوراً مهماً في عمليات استخلاص الحديد ، يوجدبكثرة في السويد وإسبانيا وكند والبرازيل وفرنسا وجزيرة ألبا .
• خامالقصدير : تركيبه الكيميائي هو أ**يد القصدير ، درجة صلادته 6.5 ، كثافتهالنوعية 7غ/سم3 ، لونه مائل إلى الاصفرار أو هو بني أو أسود ، وله أهميةأولى في عمليات استخراج القصدير وهو يوجد في الصخور الغرانيتية في جزيرةالقصدير الشهيرة ( كورنوال ) والتي كانت شهرنها واسعة منذ الرومان ، وفيجزر الصوند وفي سبه جزيرة ملقو في بوليفيا .
• البو**يت : تركيبهالكيميائي هو أو **يد الألمونيوم المائي ، درجة صلادته من 1 إلى 3 كثافتهالنوعية 2.5غ/سم3 ، لونه أبيض ويميل أحياناً إلى الاحمرار أو إلى البنيحسب الشوائب التي فيه .
يشتق اسمه من قرية بو** في مقاطعة بروفانسالفرنسية ويستخرج منه الألمنيوم ويوجد في فرنسا ، إيطاليا ، الولاياتالمتحدة ، ويوجد بكمية هائلة في أفريقيا الاستوائية الغربية .
معادن الأملاح :
•الكالسيت : تركيبه الكيميائي هوكربونات الكالسيوم ، درجة صلادته 3 ،كثافته النوعية 2.72غ/سم3 ، وهو عديم اللون وشفاف إذا كان أنواعه شفافيةوثمناً ما يعرف (( ببلورات أيسلند ) وهي تستخدم في صناعة الأدوات البصريةبسبب ازدواجية انعكاساتها الضوئية ، أي أنها تعطي صورتين للشيء نفسه ،وهناك أنواع أخرى من الكالسيت تختلف في درجة نقاوتها ، مكا توجد جبالكاملة مكونة من الكالسيت . والواقع أن الرخام البلوري كاه يتكون من حبيباتالكاليست . كذلك الامر بالنسبة إلى الأعمدة الكلسية الصاعدة والهابطةالموجودة في المغاور والكهوف الباطنية .
زمن الكربونات الأخرى المهمةمربونات المغنيزيوم وكربونات الحديد وكربونات الزنك وتمكن أهميتها فيكونها مصدراً للحصول على معادنها . وهناك أسضاص كربونات النحاس وهي أحجاركريمة تستخدم في الزينة .
البسيليكات : ( أملاح حامض السيلسيك ) وهي كثيرة العدد وواسعة الانتشار في الطبيعة ولها أهميتها الصناعية في أغلب الاحيان ومنها :
•الميكا : سيليكات الألمنيوم وبعض المعادن الأخرى : درجة صلادتها 2.5 ،كثافتها النوعية 2.9غ/سم3 وهي معدن لامع شبه شفاف إذا كان لونه صافياً .وتوجد على شكل بلورات أو رقائق وأهم مناجمها في مدغشقر والهند .
•الحرير الصخري : ويطلق هذا الاسم على مجموعة من المعادن الليفية المختلفةالتركيب ومنها معدن الامفيبول والسرينتين وتوجد على شكل كتل ليفية يمكننسجها وتصنع منها أقمشة غير قابلة للاحتراق . وهذه الألياف تستعمل فيأعمال البناء إذا خلطت بالاسمنت . واهم مناطق وجودها في كندا ( السرينتين) وفي إفريقيا الجنوبية ( الامفيبول ) .
• الطلق : سليكات المغنزيومالمائي : درجة صلادته 1 ، كثافته النوعية 2.79غ/سم3 وحين يتحول إلى مسحوقيصبح شحمي المظهر ( بودرة التلك ) ويستخدم في صناعة العطور والطلاءوالمبيدات الحشرية والمطاط والورق .
• الياقوت الأصفر : ( التوباز )تركيبه الكيميائي هو سيليكات الألمنيوم والفور ، درجة صلادته 8 ، كثافتهالنوعية 3.5غ/سم3 ، لونه أصفر أو أخضر شفاف ويستخدم كأحجار ثمينة ويوجد فيالأورال ، البرازيل وجزيرة ألبا .
• حجر النوتيا : ( الكالامني ) : تركيبه الكيميائي هو سيليكات الزنك وله دور أساسي في استخراج الزنك . يوجد في بلجيكا وألمانيا .
• الأباتيت : تركيبه الكيميائي هو فوسفات الكالسيوم المحتوية على الفلور ويكثر في النرويج ويستخدم في صناعة الأسمدة .
•الماغنيتيت : تركيبه الكيميائي هو او**يد الحديد الطبيعي ، درجة صلادته 6، كثافته النوعية 5.2غ/سم3 وهو أحد ركائز الحديد ، لونه يميل إلى السوادمغناطيسيته قوية يكثر وجوده في السويد والأورال وله منجم في فرنسا هو منجمأنجو Anjpu .
• الجبس : تركيبه الكيميائي كبريتات الكالسيوم المائي ،درجة صلادته 2 ، كثافته النوعية 2.3غ/سم3 وهو معدن رخو عديم اللون أو مائلإلى البياض إذا كان نقياً وهو عندما يتسخن يفقد جزءاً من مائه ويتحول إلىجص . كما يدخل الجبس في صناعة الإسمنت .
• الذهب في جنوب أفريقيا :تنتج جنوب أفريقيا 970 طناً من الذهب سنوياً أي ما يعادل 76.8% من الإنتاجالسنوي في العلم الغربي . وينتج الاتحاد السوفياتي 450 طناً من الذهبسنوياً .
• القصدير في ملايو : كانت كورنوول مصدراً مهماً للقصدير ولكنمالايو تنتج اليوم أكثر من ثلث احتياجات العالم منه . إذا يبلغ إنتاجهاالسنوي منه 73000 ألف طن .
• المعادن في الكونغو : عرف الكونغو ، منذزمن بعيد ، بثروته المعدنية .فمنطقة كاساي تشتهر بالماس إذ يستخرج أكثر مننصف إنتاج العالم من الماس من هذه المنطقة كما تأتي الكونغو في المرتبةالسادسة من حيث إنتاج النحاس . وتكتسب أهمية حديثة لإنتاجها اليورانيوم .
•النحاس في تشيلي : تعتبر التشيلي رابع دول العالم في إنتاج النحاس ، إذيبلغ إنتاجها السنوي 669 مليون طن . وفي مناجم ضخمة مثل منجم شوكيكاماتاالواقع على ارتفاع 3478م . كما تنتج التشيلي تشكيلة من الخاملت المعدنيةإلا أن صناعتها التعدينية الرئيسة الوحيدة لا ترتكز على النحاس بل علىالموليبدينوم Molybdenum . وهي تنتج منه 2440 طناً سنوياً .
• البو**يتفي جامايكا : بدأت بإنتاجه منذ عهد قريب ، فحتى سنة 1952 كانت تعتبر سابعدولة بإنتاجه إذ لم يكن إنتاجها يعتدى 420000 طن . فإذا بها تصبح اليومأهم مصدر للبو**يت في العالم إذ بلغ إنتاجها منه 10319000 طن أي ما يعادلربع الإنتاج العالمي الذي يبلغ نحو 46 مليون طن.
بحث حول المعادن
المعادن
يختزن باطن الأرض الكثير من المعادن المختلفة التي تعتبر أساسية في الصناعة المعدنية وتنتشر هذه المعادن على شكل فلزات ممزوجة بمواد أخرى كالكبريت أوالكلور أو الأ**جين الخ … كما قد تكون عروقاً صافية .
وقد تبين لنا أن ما يطلق عليه اسم الصخور هو مجموعات من المواد المعدنية التي تكون القشرة الأرضية .
معأنه توجد صخور كثيرة تتكون من مادة معدنية واحدة مثل تلك التي توجد بكثرةفي منطقة جبال الألب والتي تعطينا الرخام الأبيض فهي تتكون من معدن واحدهو الكالسيت . ومجموعة جبال الدولوميت في شمال إيطاليا تتكون من صخورمركبة هي الأخرى من معدن الدوولوميت . وهذه الصخور تعرف باسم (( الصخورالبسيطة )) .
وعلم المعادن هو العلم الذي يهتم بدراسة المعادن التيتوجد بحالتها الطبيعية داخل القشرة الأرضية . كما يبحث هذا العلم في خصائصالمعادن ويعمل على الكشف عنهما وتحليل العينات تحليلاً دقيقاً للكشف عنتركيبها وخصائصها الطبيعية والكيميائية وغيرها …
وتتكون المعادن منعنصر كيميائي واحد هو أحد أقسام التبويب الشهير المعروف باسم (( جدولمندليف )) . على أنه من النادر أن نجد أياً منهما في عزلة أو في حالة نقاءخالص . إذ غالباً ما نجدها مختلفة بعناصر أخرى من الركائز نفسها ، حتى إذاعثرنا عليها نقية أو بها نسبة ضئيلة جداً من الشوائب فإننا نطلق عليها اسم(( العنصر الخالص )) .
• الذهب : درجة صلادته 2.5 ، كثافته النوعية19.6 غ/سم3 ، لونه أصفر ولمعانه فلزي . وهو يوجد إما التبر وإما على شكلذرات أو حبيبات . وأكثر ما يستخدم الذهب في صناعة الحلى ، فإذا كان منعيار 24 قيراطاً كان ذهباً خالصاً وإذا كان 18 قيراطاً كان يحتوى على 75%من الذهب الخالص .
وقد استهوى الذهب الناس منذ أقدم العصور ففتشوا عنهواقتتلوا من أجله . يمكن سحب الذهب على شكل أوراق رقيقة لا تتجاوز سمكهاالواحدة منها 12000/1مم . على أنه يكتسب صلابة إذا خلط بالنحاس . أما داخلالتربة فهو يأخذ سكل عروق أو يختلط بالرمال وقد أدى البحث عنه إلىاكتشافات جغرافية جديدة وقيام مدن كثيفة السكان في أماكن قد لا تكون صالحةللسكن . كما يستعمل كتغطية للنقد الورقي في معظم دول العالم وفي صناعةالحلى والعملات وطلاء الأواني .
يتوزع الذهب في البلدان التاليةأفريقيا الجنوبية ( أنغولا وترانسفاليا ) ، كندا ، الولايات المتحدة ،أوستراليا ، غانا ، روديسيا ، الفيليبين ، مولومبيا ، اليابان ، الم**يك ،الكونغو ، نيكاراغوا ، مصر ، روسيا (سيبيريا ، الأورال ) ، الهند والصينوالمملكة العربية السعودية .
• الفضة : درجة صلادتها 2.5 – 3 ، كثافتهاالنوعية 10.5غ/سم3 لونها أبيض لمعانها فلزي . وهي توجد على شكل كتل شجريةأو على شكل خيوط متشابكة وأكبر مناجمها توجد في الم**يك وفي كندا والبيرووتستخدم تقريباً كالذهب .
• النحاس : درجة صلادته 3 ، كثافته النوعية8.9غ/سم3 ، لونه احمر ، لمعانه فلزي . وهو معدن نادر نسبياً ويوجد على شكلبلورات متشعبة ذات مطهر جميل . وقد اكتشف قبل الحديد : فدول شرق البحرالأبيض المتوسط عرفت النحاس واستعملته منذ نحو 3600 سنة قبل الميلاد .
والنحاسلين في حالته الطبيعية لكنه يكتسب شيئاً من الصلابة إذا مزج بالقصدير ،بحيث يعطي البرونز على أن تكون نسبة القصدير 8% من مجموع الوزن . ويمزجأيضاً مع النيكل والتوتياء أو مع السيليسيوم والمانغنيز أو مع الذهب فيعطيأشكالاً أخرى من المعادن تستخدم في صناعات مختلفة .
ويوجد النحاس فيالطبيعة صافياً وعلى شكل فلزات هي : كبريت النحاس ScU ، أو **يد النحاسCuO ، وفحمات النحاس co3cu . ويمر في صناعته بمراحل ثلاث : الأولىوالثانية يخلص فيهما من الشوائب ويفصل عن باقي المعادن والثالثة تجعلهصافياً نقياً . وعملية تنقيته هذه تجري بواسطة الحل الكهربائي في مراكزصناعية تتوفر فيها الطاقة الكهربائية . كما يستخدم النحاس في صناعة الآلاتوالأسلاك وأجهزة الراديو وفي بعض الأدوات المنزلية والسيارات .
يتوزعإنتاج النحاس في البلدان التالية : الولايات المتحدة ، روسيا ، كندا ،التشلي ، البيرو ، الم**يك …الخ . ويقدر احتياطي النحاس في العالم بـ130مليون طن منها 70 مليون طن في القارة الأمريكية وحدها . وهذا ما جعلهالفترة متحكمة بتجارة النحاس إلى جانب اليابان لكن مزاحمة الألمنيوم وغيرهمن الخلائط المعدنية التي تمكنت من الحلول محل النحاس خففت من هذا التحكم .
•البلاتين : درجة صلادته 4.5 ، كثافته النوعية 21غ/سم3 ، لونه أبيض رمادي ،لمعانه فلزي . وهو يوجد على شكل حبيبات مستديرة وخاصة في الأورال في روسيا، كندا وكولومبيا . ويستخدم البلاتين في صناعة الحلى الثمينة والواتقوأوعية المعامل إذا تبلغ درجة انصهاره 1750 د.م .
• الحديد : درجةصلادته 5 ، كثافته النوعية 7.8غ/سم3 ، لونه رصاصي ، لمعانه فلزي . ويستعملالحديد في أكثر الصناعات ومنها الآلات الميكانيكية ، الأساطيل التجاريةوالحربية ، الأسلحة ، البناء ، الخطوط الحديدية والمصانع . ولا تخلو صناعةثقيلة كانت أم خفيفة من الحديد حتى قيل (( إن تقدم دولة ما يقاس بمقداركمية الحديد التي تصنعه تلك الدولة )) . لهذا السبب كثر الطلب عليه وازداداستعماله منذ مطلع القرن التاسع عشر فغدت صناعته من أعظم الصناعات فيالعالم . مع أنها تتميز بالصفات التالية : ثقيلة تحتاج إلى الكثير منالفحم لإنتاج الصلب ، وتحتاج إلى أيد عاملة كثيرة ، وتجهيزية تقدم المواداللازمة لمختلف النشاطات الصناعية .
على أنه يجب أن تتوفر في فلزاتالحديد ، لكي تكون صالحة للاستعمال الشروط التالية : أن تكون غنية بالحديدأي أن تحتوي على نسبة 60% من الحديد ، أن تكون نقية من الشوائب الضارةكالفوسفور والنافعة كالكروم ، وأن تكون أخيراً وفيرة .
تتصف الصناعةالحديدية بأهمية بالغة وتؤثر تأثيراً عميقاً في الحالة الاقتصاديةوبالتالي في الحالة السياسية . وينتشر الحديد في القشرة الأرضية بنسبمختلفة تتراوح بين 5 و 70% . أما أهم الصخور التي يستخرج منها فهي :الماغنيتيت ، ( وهو أجودها ) والهيماتيت والليمونيت والسيدريت .
وتدخلبعض المعادن في صناعة الحديد فيزداد قساوة ومقاومة هي : المنغنيز . وأهمالدول التي تنتجه هي روسيا ، الهند ، أفريقيا الجنوبية والبرازيل . ويدخلأيضاً المروم وأهم الدول المنتجة له هي : روسيا ، أفريقيا الجنوبية ،تركيا ، كوبا وروديسيا . التانغستين وأهم الدول المنتجة له هي ماليزيا ،الصين ، الولايات المتحدة .
ويتوزع إنتاج الحديد في البلدان التالية :الولايات المتحدة ، البرازيل ، فنزويلا ، بريطانيا ، ألمانيا ، فرنسا ،السويد ، تشيكيا ، سلوفاكيا ، هنغاريا ، رومانيا …الخ .
أخيراً نشيرإلى أن 85% من إنتاج أمريكا الشمالية من الحديد هو في منطقة البحيرات وأنالبيرو وروسيا ينتجان معدناً يخلط مع الحديد فيزيد من صلابته هةالفاناديوم .
• الألمنيوم : وهو معدن حديث الاكتشاف ، إذ أنه اكتشف فقطفي أواخر القرن التاسع عشر وبعد التقدم الملحوظ في علم الكيمياء ز يستخرجممزوجاً بالأ**جين على شكل فلزات تدعى البو**يت ، نسبة إلى مدينة Bauxeالفرنسية ، حيث عرف فيها للمرة الأولى ، العالم الكيماوي وكلر Wokler .
وفلزاتالبو**يت تحتوي على نسبة متراوحة بين 20 و 25% من الألمونيوم الخام . وبعدتخليصه من شوائبه نحصل على أو **يد الألمونيوم النقي ( ألومين ) ثم يفصلالأو**جين عن الأمين بواسطة التيار الكهربائي فنحصل على الألمنيوم الصافي .
يمتازالألمونيوم بأنه أخف المعادن وزناً وناقل للتيار الكهربائي وبفضل لونهالأبيض الضار إلى الزرقة يكتسب مقاومة إذا خلط بالنحاس والمغنيزيومويستخدم في صنع الأدوات المطبخية وفي صناعة السيارات والأسلاك وصناعةالمحركات والطائرات .
يتوزع إنتاج الألمنيوم في البلدان التالية : فرنسا ، هنغاريا ، إيطاليا ، …الخ . على أن جمايكا تحتل المرتبة الأولى في الإنتاج .
المعادن المشعة : اليورانيوم
لمتكن فلزات اليورانيوم معرفة قبل الحرب العالمية الثانية ثم أخذ التنقيبعنه يتزايد في العالم . أنه معدن موجود في صخور تعود إلى عهد ما قبلالكمبري وفي صخور الطور الأول . وهو شديد الانفجار يستخدم في صنع الطاقةالنووية التي تسير بدورها السفن والغواصات وتولد الكهرباء . كما أن العالميستخدم اليورانيوم لأغراض سلمية في محال الطب ولأغراض عسكرية .
هناك معادن أحرى مشعة هي الطوريوم والليثيوم والهيدروجين والبلوتونيوم وكلها قايلة للانشطار .
يتوزع إنتاج هذه المعادن في روسيا ، الصين الشعبية ، الولايات المتحدة …الخ . لكن كمياتها تبقى سرية لأسباب عسكرية .
لاتصلح فلزات اليورانيوم للاستغلال ما لم تكن تحوي على نسبة لا تقل عن 2بالإلف من المعدن أي 2 كلغ من المعدن في ألف كلغ من الفلزات .
المعادن اللافلزية : وأهمها .
•الماس : تركيبه الكيميائي هو الكربون التقي ، درجة صلادته 10 ، كثافتهالتوعية 3.5غ/سم3 . والماس الخام ليس بلمعان الماس المصقول وتظهر تقوساتفي وجهه . ثم إنه نادر الوجود .
• الغرافيت : تركبه الكيميائي هوالكربون الطبيعي أو الصناعي ، درجة صلادته 1 ، كثافته النوعية 2.2غ/سم3 ،لونه أسود ، لمعانه شبه فلزي ، ومظهره شحمي . وإذا كان الماس نادر الوجودفإن الطبيعة توفر نوعاً من الكربون لا يقل في نقائه عن كربون الماس ، ألاوهو الغرافيت .
وتستغل قابلية الغرافيت للتفتت ولونه الأسود في صناعةأقلام الرصاص كما يمكن استخدامه كموصل للكهرباء وهو موجود في جزيرة سيلانوسيبيريا وأمركا الشمالية .
المعادن المركبة من الكبريت
•ركاز الزنك : تركيبه الكيميائي هو كبريتوز الزنك ، درجة صلادته ، كثافتهالنوعية 3.9غ/سم3 ولونه يتفاوت بين الأبيض والبني الغامق وبعض أنواعه ذاتإشعاع ضوئي وهو متوفر بكثرة ويستخرج منه الزنك .
• السينابار : تركيبهالكيميائي هو كبريتوز الزئبق ، درجة صلادته 2.5 ، كثافته النوعية 8.1غ/سم3، لونه قرمزي أو أسود ، لمعانه ترابي ، وهو متوفر في إسبانيا ( في مناجمالمدائن التي كان القرطاجيون يستغلونها ) وفي إيطاليا والولايات المتحدة .
•البييريت : وتركيبه الكيميائي هو كبريتوز الحديد ، درجة صلادته 6 ، كثافتهالنوعية 5غ/سم3 ، لونه أصفر ولمعانه فلوي . ويوجد على شكل بلورات جميلةويستخدم في إنتاج حامض الكبريتيك . وهو متوفر بكثرة في العديد من البلدانخاصة في الولايات المتحدة ، إسبانيا وروسيا .
• الشالكوبيريت : وتركيبهالكيميائي مزدوج من كبريتوز الحديد والنحاس . درجة صلادته 4 ، كثافتهالنوعية 4.3غ/سم3 ، لونه أصفر ذهبي متموج لمعانه فاقع . يوجد بكثرة فيأمريكا الشمالية والجنوبية وفي إسبانيا .
معادن الأ**يد :
• المرو( الكوارتز ) : تركيبه الكيميائي هو السيليكا أو أو **يد السليكون ، درجةصلادته 7 ، كثافته النوعية 2.65غ/سم3 . يوجد في البرازيل وإيطاليا وهو إماشفاف نقي عديم اللون ويطلق عليه اسم البلور الصخري . وإما بنفسجي ( لأنهيحتوي على القليل من المنغنيز ويعرف باسم الجشمت أو الياقوت الجمري ) .ويوجد في الأوروغواي والبرازيل . أما إذا كان لونه أصفر فيعرف باسم الزمردالزائف ( البرازيل ) . وإذا كان لونه بنياً فيعرف باسم الكوارتز اللبانيويوجد في جبال الألب في مقاطعة أوري Uri في سويسرا ، على أن كافة أشكالههذه هي نصف شفافة .
• العقيق : وهو إما معتم كالسيدون أو أبيض اللونإذا كان نقياً . أما إذا شابته حمرة فيعرف بالعقيق الأحمر ، وباسم اليشبإذا كان لونه بنياً مائلاً للاصفرار وباسم الكريزويراز إذا كان أخضر ،وعندما يكون مكوناً من شرائط مختلفة الألوان فيعرف باسم اليشب الشريطي ،وباسم العقيق اليماني إذا كانت ألوتنه مجزعة . وكل هذه الأحجار تعرفبالأحجار الصلدة وحين تصقل تستخدم في صناعة الحلى والجواهر .
• الياقوت: تركيبه الكيميائي هو أو**د الألمونيوم ، درجة صلادته 9 ، كثافته النوعية4غ/سم3 وهو عديم اللون إذا كان نقياً . وتتكون أحجار كثيرة من الياقوت إذاكان يحتوي على بعض الشوائب فيعرف بالياقوت الأحمر إذا كانت حمراء ( يوجدفي بورما ) وبالياقوت الأزرق إذا كانت شوائبه زرقاء ( يوجد في تايلاند ) .كما توجد بعض أحجار الياقوت الأقل جمالاً وتعرف باسم حجر الضفرة .
•حجر الدم : وتركيبه الكيميائي هو او**يد الحديد ، تتفاوت درجة صلادته من 1إلى 6 ، كثافته النوعية 5.2غ/سم3 لونه رمادي أو بني وحين يتحول إلى مسحوقيصبح لونه أحمر قانياً ويلعب دوراً مهماً في عمليات استخلاص الحديد ، يوجدبكثرة في السويد وإسبانيا وكند والبرازيل وفرنسا وجزيرة ألبا .
• خامالقصدير : تركيبه الكيميائي هو أ**يد القصدير ، درجة صلادته 6.5 ، كثافتهالنوعية 7غ/سم3 ، لونه مائل إلى الاصفرار أو هو بني أو أسود ، وله أهميةأولى في عمليات استخراج القصدير وهو يوجد في الصخور الغرانيتية في جزيرةالقصدير الشهيرة ( كورنوال ) والتي كانت شهرنها واسعة منذ الرومان ، وفيجزر الصوند وفي سبه جزيرة ملقو في بوليفيا .
• البو**يت : تركيبهالكيميائي هو أو **يد الألمونيوم المائي ، درجة صلادته من 1 إلى 3 كثافتهالنوعية 2.5غ/سم3 ، لونه أبيض ويميل أحياناً إلى الاحمرار أو إلى البنيحسب الشوائب التي فيه .
يشتق اسمه من قرية بو** في مقاطعة بروفانسالفرنسية ويستخرج منه الألمنيوم ويوجد في فرنسا ، إيطاليا ، الولاياتالمتحدة ، ويوجد بكمية هائلة في أفريقيا الاستوائية الغربية .
معادن الأملاح :
•الكالسيت : تركيبه الكيميائي هوكربونات الكالسيوم ، درجة صلادته 3 ،كثافته النوعية 2.72غ/سم3 ، وهو عديم اللون وشفاف إذا كان أنواعه شفافيةوثمناً ما يعرف (( ببلورات أيسلند ) وهي تستخدم في صناعة الأدوات البصريةبسبب ازدواجية انعكاساتها الضوئية ، أي أنها تعطي صورتين للشيء نفسه ،وهناك أنواع أخرى من الكالسيت تختلف في درجة نقاوتها ، مكا توجد جبالكاملة مكونة من الكالسيت . والواقع أن الرخام البلوري كاه يتكون من حبيباتالكاليست . كذلك الامر بالنسبة إلى الأعمدة الكلسية الصاعدة والهابطةالموجودة في المغاور والكهوف الباطنية .
زمن الكربونات الأخرى المهمةمربونات المغنيزيوم وكربونات الحديد وكربونات الزنك وتمكن أهميتها فيكونها مصدراً للحصول على معادنها . وهناك أسضاص كربونات النحاس وهي أحجاركريمة تستخدم في الزينة .
البسيليكات : ( أملاح حامض السيلسيك ) وهي كثيرة العدد وواسعة الانتشار في الطبيعة ولها أهميتها الصناعية في أغلب الاحيان ومنها :
•الميكا : سيليكات الألمنيوم وبعض المعادن الأخرى : درجة صلادتها 2.5 ،كثافتها النوعية 2.9غ/سم3 وهي معدن لامع شبه شفاف إذا كان لونه صافياً .وتوجد على شكل بلورات أو رقائق وأهم مناجمها في مدغشقر والهند .
•الحرير الصخري : ويطلق هذا الاسم على مجموعة من المعادن الليفية المختلفةالتركيب ومنها معدن الامفيبول والسرينتين وتوجد على شكل كتل ليفية يمكننسجها وتصنع منها أقمشة غير قابلة للاحتراق . وهذه الألياف تستعمل فيأعمال البناء إذا خلطت بالاسمنت . واهم مناطق وجودها في كندا ( السرينتين) وفي إفريقيا الجنوبية ( الامفيبول ) .
• الطلق : سليكات المغنزيومالمائي : درجة صلادته 1 ، كثافته النوعية 2.79غ/سم3 وحين يتحول إلى مسحوقيصبح شحمي المظهر ( بودرة التلك ) ويستخدم في صناعة العطور والطلاءوالمبيدات الحشرية والمطاط والورق .
• الياقوت الأصفر : ( التوباز )تركيبه الكيميائي هو سيليكات الألمنيوم والفور ، درجة صلادته 8 ، كثافتهالنوعية 3.5غ/سم3 ، لونه أصفر أو أخضر شفاف ويستخدم كأحجار ثمينة ويوجد فيالأورال ، البرازيل وجزيرة ألبا .
• حجر النوتيا : ( الكالامني ) : تركيبه الكيميائي هو سيليكات الزنك وله دور أساسي في استخراج الزنك . يوجد في بلجيكا وألمانيا .
• الأباتيت : تركيبه الكيميائي هو فوسفات الكالسيوم المحتوية على الفلور ويكثر في النرويج ويستخدم في صناعة الأسمدة .
•الماغنيتيت : تركيبه الكيميائي هو او**يد الحديد الطبيعي ، درجة صلادته 6، كثافته النوعية 5.2غ/سم3 وهو أحد ركائز الحديد ، لونه يميل إلى السوادمغناطيسيته قوية يكثر وجوده في السويد والأورال وله منجم في فرنسا هو منجمأنجو Anjpu .
• الجبس : تركيبه الكيميائي كبريتات الكالسيوم المائي ،درجة صلادته 2 ، كثافته النوعية 2.3غ/سم3 وهو معدن رخو عديم اللون أو مائلإلى البياض إذا كان نقياً وهو عندما يتسخن يفقد جزءاً من مائه ويتحول إلىجص . كما يدخل الجبس في صناعة الإسمنت .
• الذهب في جنوب أفريقيا :تنتج جنوب أفريقيا 970 طناً من الذهب سنوياً أي ما يعادل 76.8% من الإنتاجالسنوي في العلم الغربي . وينتج الاتحاد السوفياتي 450 طناً من الذهبسنوياً .
• القصدير في ملايو : كانت كورنوول مصدراً مهماً للقصدير ولكنمالايو تنتج اليوم أكثر من ثلث احتياجات العالم منه . إذا يبلغ إنتاجهاالسنوي منه 73000 ألف طن .
• المعادن في الكونغو : عرف الكونغو ، منذزمن بعيد ، بثروته المعدنية .فمنطقة كاساي تشتهر بالماس إذ يستخرج أكثر مننصف إنتاج العالم من الماس من هذه المنطقة كما تأتي الكونغو في المرتبةالسادسة من حيث إنتاج النحاس . وتكتسب أهمية حديثة لإنتاجها اليورانيوم .
•النحاس في تشيلي : تعتبر التشيلي رابع دول العالم في إنتاج النحاس ، إذيبلغ إنتاجها السنوي 669 مليون طن . وفي مناجم ضخمة مثل منجم شوكيكاماتاالواقع على ارتفاع 3478م . كما تنتج التشيلي تشكيلة من الخاملت المعدنيةإلا أن صناعتها التعدينية الرئيسة الوحيدة لا ترتكز على النحاس بل علىالموليبدينوم Molybdenum . وهي تنتج منه 2440 طناً سنوياً .
• البو**يتفي جامايكا : بدأت بإنتاجه منذ عهد قريب ، فحتى سنة 1952 كانت تعتبر سابعدولة بإنتاجه إذ لم يكن إنتاجها يعتدى 420000 طن . فإذا بها تصبح اليومأهم مصدر للبو**يت في العالم إذ بلغ إنتاجها منه 10319000 طن أي ما يعادلربع الإنتاج العالمي الذي يبلغ نحو 46 مليون طن.