الخواص الطبيعية للمعادن
Physical Properties
الخواص الطبيعية للمعادن هى مجموعة الصفات التى يمكن دراستها باستخدام اختبارات وأدوات بسيطة تعتمد أساسا على الضوء العادى الساقط عليه والمظهر الذى يبديه السطح الخارجى للمعدن إلى جانب قوة تماسك مكوناته وذلك بهدف التعرف على المعدن وتحديد هويته .
أولاً : الخواص البصرية Optical Properties
وهى الخواص التى تختص بالعلاقة بين الضوء وسطح المعدن والعين ومن أمثلتها : ـ
(1) اللون Color :
وهو ينتج عن طول الموجه أو الموجات الضوئية التى تنعكس من المعدن وتؤثر فى شبكية العين لتعطى الإحساس باللون . وتنقسم المعادن بالنسبة للون إلى قسمين : ـ
أ ـ معادن لها لون ثابت يساعد فى التعرف عليها مثل الكبريت Sulphur ( أصفر ) والملاكيت Malachite ( أخضر ) والماجنتيت Magnetite ( أسود ) والسنبار Cinnabar ( أحمر ) .
ب ـ معادن ليس لها لون ثابت نتيجة لاختلاف التركيب الكيميائى من عينة إلى أخرى مثل معدن سفاليريت Saphalerite الذى يختلف لونه من البنى الأصفر إلى الأسود وذلك بسبب كثرة عنصر الحديد فى هذه الحالة . وقد يكون السبب فى تغير اللون وجود شوائب تعمل عمل الأصباغ فتصبغ المعدن بلون مخالف للونه إذا كان نقيا .
ومن الأمثلة المعروفة : أنواع الكوارتز : الوردى والبنفسجى والكوارتز الأحمر خفى التبلور( الجاسبر ) وتنتج هذه الألوان عن وجود شوائب مثل أكسيد الحديديك ( اللون الأحمر ) أو أكاسيد المنجنيز ( اللون البنفسجى ) وقد يعزى التغير فى اللون إلى البناء الذرى للمعدن حيث توجد بعض الروابط بين الذرات مكسرة كما فى الكوارتز المدخن . وقد يكون اللون موزعا فى المعدن الواحد على هيئة حلقات أو نطاقات منتظمة حول بعضها البعض مثل العقيق Agate ( كوارتز خفى البلور ) والتورمالين Tourmaline .
(2) البريق Luster :
وهو عبارة عن المظهر الذى يبديه سطح المعدن فى الضوء المنعكس أو بعبارة أخرى هو مقدار ونوع الضوء المنعكس من سطح المعدن . وينقسم البريق إلى قسمين :
أ ـ بريق فلزى Metallic Luster :
وهو البريق الذى تعطيه الفلزات مثل : الجالينا Galena والذهب ومثل هذه المعادن تكون معتمة وثقيلة الوزن .
ب ـ بريق لا فلزى Metallic Luster Non :
وتعطيه المعادن اللافلزية وهى عادة ما تكون فاتحة اللون وتسمح بمرور الضوء خلالها وخصوصا الأحرف الرفيعة ويشمل البريق اللافلزي الأنواع التالية : ـ
1ـ بريق زجاجى Glassy : مثل بريق الزجاج ومن أمثلته بريق الكوارتز .
2ـ بريق ماسى Adamantine : مثل بريق الماس الساطع ويعطى هذا البريق بواسطة المعادن ذات معاملات الإنكسار العالية .
3ـ بريق راتنجى Resinous : مثل سطح ومظهر الراتنج أو الصمغ ومن أمثلته بريق الكبريت .
4ـ بريق لؤلؤى Pearly : ويشبه البريق بريق اللؤلؤ ومن أمثلته بعض أنواع معدن التلك .
5ـ بريق حريرى Silky : وينتج عن المعادن التى على هيئة ألياف ومن أمثلته بريق أحد أنواع الجبس المعروف باسم ساتنسبار Satinspar .
6ـ بريق أرضى أو مطفى Earthy : عندما يكون السطح ليس له بريق أى طفى مثل الكاولين Kaolin .
(3) عرض الألوان Play of Colors :
يقال للمعدن أنه أبدى عرضا للألوان عندما يعطى ألوانا مختلفة فى تتابع عندما يدار المعدن ببطء أو عندما نحرك العين بالنسبة للمعدن ذات اليمين أو ذات اليسار مثل معادن الماس ـ والأوبال ـ وعين الهر Cat`s eye والتورمالين Tourmaline .
(4) المخدش Streak :
وهو لون المسحوق الناعم الناتج من حك المعدن على سطح خشن أو على لوح المخدش Streak Plate وليس من الضرورى أن يكون لون المخدش مطابقا للون المعدن فمثلا معدن البيريت Pyrite لونه كالنحاس الأصفر بينما مخدشه أسود . والمخدش خاصية ثابتة بالنسبة للمعدن الواحد لذلك فإن تعيينه بالنسبة للمعادن ذات الألوان المتغيرة يعتبر هاما جدا للتعرف على تلك المعادن .وعلى سبيل المثال فإن مخدش الكوارتز ثابت على الرغم من كثرة ألوان الكوارتز .
(5) الشفافية Trasparency :
تعبر هذه الخاصية عن قدرة المعدن على إنقاذ الضوء وتعرف المعادن التى تسمح برؤية الأجسام من خلالها بوضوح وبسهولة بأنها شفافة Transparent فإذا بدت الأجسام غير واضحة فإن المعدن يعتبر فى هذه الحالة نصف شفاف Translucent أما المعدن المعتم Opaque فهو لا يسمح بنفاذ الضوء على الإطلاق .
ثانياً : الخواص التماسكية Cohesive Properties
وهى الخواص التى تعتمد على قوة ترابط الجزيئات والذرات المكونة للمعدن ومن أهمها :
(1) الصلادة Hardness :
وهى المقاومة التى يبديها المعدن للخدش وقد اقترح العالم الالمانى فريدريك موهس F.Mohs مقياساً للصلادة مستخدما عشرة معادن تبدأ بأقل المعادن صلادة وهو التلك وتنتهى بأكثر المعادن صلادة وهو الماس وهذا المقياس يتدرج من رقم 1 إلى 10 وهى درجات نسبية .
مقياس موه للصلادة :
1 تلك Talc
2 جبس Gypsum
3 كالسيت Calcite
4 فلوريت Fluorite
5 الأباتيت Apatite
6 الأرثوكليز Orthoclase
7 كوارتز Quartz
8 التوباز Topaz
9 الكورندم Corundum
10 الماس Diamond
ولما كانت هذه المعادن ليست متاحة فى كل وقت فقد استعيض عنها ببعض الأشياء البسيطة المتاحة حيث يمكن استخدام هذه الأشياء لتعيين الصلادة النسبية للمعدن .
مثل : الظفر وتصل صلادته حتى 2.5 وقطعة نقود نحاسية وتصل صلادتها حتى 3,5 وقطعة زجاج وتصل صلادتها حتى 5,5 ولوح مخدش وتصل صلادته حتى 6.5 ومبرد من الصلب وتصل صلادته من 6- 7.
(2) الانفصام ( التشقق ) Cleavage :
وهو قابلية المعدن للانفصام أو التشقق عند أسطح و مستويات معينة عند طرقها طرقا خفيفا حيث ترتبط بالنظام البلورى وكذلك البناء الذرى الداخلى للمعدن حيث ترتبط الذرات برباط ضعيف فى هذه المستويات .
ويوصف الانفصام تبعا لسهولة حدوثه واكتماله بالصفات التالية : ـ
انفصام كامل Perfect
انفصام واضح أو جيد Distinct or Good
انفصام غير كامل Imperfect
انفصام ضعيف Poor
وتعد معادن الميكا والكالسيت والجبس من أشهر المعادن التى لها انفصام كامل .
(3) المكسر Fracture :
وهو عبارة عن نوع وشكل السطح الناتج عن كسر المعدن وتستخدم الصفات التالية فى وصف الأنواع المختلفة من المكسر .
المكسر المحارى Concoidal مثل الكوارتز ـ المكسر المسنن Hackly مثل النحاس ـ المكسر المستوى Even مثل الكالسيت ـ المكسر الترابى Earthy مثل الكاولينيت .
(4) الطرق والسحب ( التماسك ) Tenacity :
وهى المقاومة التى يبديها المعدن نحو الطرق والكسر والطحن والانثناء وتستخدم الالفاظ التالية فى وصف الأنواع المختلفة فى تماسك المعادن .
قابل للكسر Brittle :عندما ينكسر المعدن إلى مسحوق بسهولة مثل البيريت .
قابل للسحب Ductile : عندما يمكن طرق المعدن وسحبه إلى صفائح رقيقة مثل الذهب والنحاس والفضة.
قابل للإنثناء Flixible : عندما يمكن ثنى قشور المعدن بالضغط ولا يعود المعدن إلى شكله الأصلى إذا زال الضغط مثل معدن الكلوريت Chlorite .
مرن Eastic : عندما يمكن ثنى قشور المعدن بالضغط مثل معدن الميكا .
ثالثاَ : الخواص الكهربائية والمغناطيسية Electrical & Magnetic Properties
(1) الكهرباء الحرارية Pyroelectricity :
وهى الخاصية التى بموجبها تتكون على الأطرف المختلفة لبلورة المعدن شحنات كهربائية نتيجة لتسخينه . ومن أمثلة هذه المعادن معدن التورمالين Tourmaline .
(2) الكهرباء الضغطية Piezoelectricity :
وهى الخاصية التى يتكون بموجبها على أطرف المعدن شحنات كهربائية نتيجة لضغطه ومن الأمثلة الهامة لهذه الخاصية معدن الكوارتز .
(3) المغناطيسية Magnetism :
ومن أشهر الأمثلة الدالة على المعادن ذات الخاصية المغناطيسية معدن الماجنيت Magnetite الذى هو عبارة عن مغناطيس طبيعي .
(4) الوزن النوعى Specific Gravity :
الوزن النوعى للمعدن هو عبارة عن نسبة كثافة المعدن إلى كثافة الماء المساوى له فى الحجم وبعبارة أخرى يدل الوزن النوعى للمعدن على نسبة وزن المعدن إلى وزن حجم مساو له من الماء عند درجة حرارة 4ْ مئوية .
رابعاً : خواص فيزيائية أخرى :
وهى خواص تتميز بها بعض المعادن دون البعض الآخر مثل الملمس والرائحة والمذاق فهناك معادن تتميز بالملمس الصابونى مثل معدن التلك وهناك أيضا معادن تتميز برائحتها مثل معدن البيريت Pyrite عند تسخينه ( رائحة الكبريت ) كما أن هناك معادن تتميز بمذاقها المميز ومن أمثلتها معدن الهاليت Halite الذى يتميز بطعمه الملحى
اسطورة الخيال