[محمد حسن ضبعون]

الخواص الضوئية للمعادن:
ويمكن تلخيص هذه الخواص بإيجاز في ما يلي:-
أ- معامل الانكسار: إذا سقط شعاع ضوئي على سطح معدن ما، فإن هذا الشعاع ينكسر عند نفاذه من العينة. فإذا كانت زاوية السقوط هي ق ، وزاوية الانكسار هي ك ، فإن معامل الانكسار يمكن كتابته بالشكل التالي:-
معامل الانكسار (م) = جا ق
جا ك
وتسمى هذه المعادلة قانون سنل.
ومعمل الانكسار يكون ثابتاً للمعدن الواحد مهما اختلفت زاوية السقوط، ويختلف هذا المعامل باختلاف المعادن، فمعامل الانكسار لمعدن الزركون يساوي 1,93 وتتراوح قيمة معامل الانكسار لمعدن الكوارتز من 1,553 إلى 1,544 أما معامل الانكسار لمعدن الفلورايت فيساوي 1,43 .

ب- الانكسار المزدوج:
وهو أن ينكسر الشعاع الساقط عند نفاذه من المعدن إلى شعاعين لكل منهما زاوية انكسار تختلف عن الأخرى، والمعادن التي لها خاصية كسر الشعاع الساقط إلى شعاعين منكسرين تسمى المعادن ذات الانكسار المزدوج. ومن أمثلة هذه المعادن، معدن الكالسايت ومعاملا الانكسار لهذا المعدن هما 1,658 و 1,486 بفارق قدره 0,172 .
وتسمى المعادن التي يكون لها معامل انكسار ثابت مهما اختلف اتجاه سقوط الضوء، تسمى هذه المعادن متجانسة ضوئياً, والمعادن المتجانسة ضوئياً لا تفصل الشعاع الساقط إلى شعاعين، وإنما ينكسر الشعاع الساقط إلى شعاع واحد فقط.
التصنيف الكيميائي للمعادن:
يوجد المعدن على شكل مركب كيميائي يمكن بواسطة التحليل الكيميائي تحديد العناصر المكونة له وأيضاً معرفة معادلته الكيميائية وتوجد عدة طرق لتقسيم المعادن، بيد أن التصنيف الكيميائي يعد من أبسط وأشمل الطرق لتقسيم المعادن، وهو التصنيف المتبع في معظم جامعات ومتاحف الجيولوجيا في الوقت الحاضر. وتقسم المعادن من حيث تركيبها الكيميائي إلى عدة مجموعات كنا يلي:
1- مجموعة المعادن العنصرية : مثل الذهب والماس والكبريت.
2- مجموعة معادن الكبريتيدات : وهي المعادن التي يتحد فيها الكبريت مع العناصر الأخرى، مثل الجالينا والبايرايت.
3- مجموعة معادن الأكاسيد : وهي المعادن الناتجة عن اتحاد الكسجين بالعناصر الأخرى، مثل الكوارتز والهيماتايت والليمونايت.
4- مجموعة الهاليدات : وهي المعادن التي تتحد عناصرها مع عناصر الهالوجين (فلور, كلور, بروم, يود) مثل معدن الهالايت والفلورايت.
5- مجموعة معادن الفوسفات : وهي المعادن التي تتحد عناصرها مع مجموعة الفوسفات, مثل معدن الأباتايت.
6- مجموعة معادن الكربونات : وهي المعادن التي تتحد عناصرها مع مجموعة الكربونات، مثل الكالسايت والدولومايت.
7- مجموعة معادن الكبريتات : وهي المعادن التي تتحد عناصرها مع مجموعة الكبريتات مثل الانهيدرايت والجبس.
8- مجموعة معادن السيليكات : وهي المعادن التي تتكون نتيجة اتحاد مجموعة السيليكا مع عنصر أو أكثر. وتعد السيليكات من أكبر مجموعات المعادن, وتنقسم بدورها إلى عدة مجموعات أخرى, أهمها ما يلي:-
أ*- الفلسبارات : ومنها الفلسبارات البوتاسية مثل الأرثوكليز ومنها الفلسبارات الصودية مثل الألبايت وكذلك الفلسبارات الكلسية مثل الأنورثايت.
ب*- الأوليفينات : مثل معدن الأوليفين.
ج*- البيروكسينات : مثل الأوجايت.
د*- الأمفيبولات : مثل الهورنبلند.

• الذهب : درجة صلادته 2.5 ، كثافتهالنوعية 19.6 غ/سم3 ، لونه أصفر ولمعانه فلزي . وهو يوجد إما التبر وإما على شكلذرات أو حبيبات . وأكثر ما يستخدم الذهب في صناعة الحلى ، فإذا كان من عيار 24قيراطاً كان ذهباً خالصاً وإذا كان 18 قيراطاً كان يحتوى على 75% من الذهب الخالص .
وقد استهوى الذهبالناس منذ أقدم العصور ففتشوا عنه واقتتلوا من أجله . يمكن سحب الذهب على شكل أوراقرقيقة لا تتجاوز سمكها الواحدة منها 12000/1مم . على أنه يكتسب صلابة إذا خلطبالنحاس . أما داخل التربة فهو يأخذ سكل عروق أو يختلط بالرمال وقد أدى البحث عنهإلى اكتشافات جغرافية جديدة وقيام مدن كثيفة السكان في أماكن قد لا تكون صالحةللسكن . كما يستعمل كتغطية للنقد الورقي في معظم دول العالم وفي صناعة الحلىوالعملات وطلاء الأواني .
يتوزع الذهب في البلدان التالية أفريقيا الجنوبية ( أنغولاوترانسفاليا ) ، كندا ، الولايات المتحدة ، أوستراليا ، غانا ، روديسيا ، الفيليبين، مولومبيا ، اليابان ، الم**يك ، الكونغو ، نيكاراغوا ، مصر ، روسيا (سيبيريا ،الأورال ) ، الهند والصين والمملكة العربية السعودية .
• الفضة : درجة صلادتها 2.5 – 3 ، كثافتهاالنوعية 10.5غ/سم3 لونها أبيض لمعانها فلزي . وهي توجد على شكل كتل شجرية أو علىشكل خيوط متشابكة وأكبر مناجمها توجد في الم**يك وفي كندا والبيرو وتستخدم تقريباًكالذهب .
• النحاس : درجة صلادته 3 ، كثافته النوعية 8.9غ/سم3 ، لونه احمر ، لمعانه فلزي . وهو معدننادر نسبياً ويوجد على شكل بلورات متشعبة ذات مطهر جميل . وقد اكتشف قبل الحديد : فدول شرق البحر الأبيض المتوسط عرفت النحاس واستعملته منذ نحو 3600 سنة قبل الميلاد .
والنحاس لين في حالتهالطبيعية لكنه يكتسب شيئاً من الصلابة إذا مزج بالقصدير ، بحيث يعطي البرونز على أنتكون نسبة القصدير 8% من مجموع الوزن . ويمزج أيضاً مع النيكل والتوتياء أو معالسيليسيوم والمانغنيز أو مع الذهب فيعطي أشكالاً أخرى من المعادن تستخدم في صناعاتمختلفة .
ويوجد النحاسفي الطبيعة صافياً وعلى شكل فلزات هي : كبريت النحاس ScU ، أو **يد النحاس CuO ،وفحمات النحاس co3cu . ويمر في صناعته بمراحل ثلاث : الأولى والثانية يخلص فيهما منالشوائب ويفصل عن باقي المعادن والثالثة تجعله صافياً نقياً . وعملية تنقيته هذهتجري بواسطة الحل الكهربائي في مراكز صناعية تتوفر فيها الطاقة الكهربائية . كمايستخدم النحاس في صناعة الآلات والأسلاك وأجهزة الراديو وفي بعض الأدوات المنزليةوالسيارات .
يتوزع إنتاجالنحاس في البلدان التالية : الولايات المتحدة ، روسيا ، كندا ، التشلي ، البيرو ،الم**يك …الخ . ويقدر احتياطي النحاس في العالم بـ130 مليون طن منها 70 مليون طن فيالقارة الأمريكية وحدها . وهذا ما جعلها لفترة متحكمة بتجارة النحاس إلى جانباليابان لكن مزاحمة الألمنيوم وغيره من الخلائط المعدنية التي تمكنت من الحلول محلالنحاس 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 الأورالفي روسيا ، كندا وكولومبيا . ويستخدم البلاتين في صناعة الحلى الثمينة والواتقوأوعية المعامل إذا تبلغ درجة انصهاره 1750 د.م .
• الحديد : درجة صلادته 5 ، كثافته النوعية 7.8غ/سم3 ، لونه رصاصي ، لمعانه فلزي . ويستعمل الحديد في أكثر الصناعات ومنهاالآلات الميكانيكية ، الأساطيل التجارية والحربية ، الأسلحة ، البناء ، الخطوطالحديدية والمصانع . ولا تخلو صناعة ثقيلة كانت أم خفيفة من الحديد حتى قيل (( إنتقدم دولة ما يقاس بمقدار كمية الحديد التي تصنعه تلك الدولة )) . لهذا السبب كثرالطلب عليه وازداد استعماله منذ مطلع القرن التاسع عشر فغدت صناعته من أعظمالصناعات في العالم . مع أنها تتميز بالصفات التالية : ثقيلة تحتاج إلى الكثير منالفحم لإنتاج الصلب ، وتحتاج إلى أيد عاملة كثيرة ، وتجهيزية تقدم المواد اللازمةلمختلف النشاطات الصناعية .
على أنه يجب أن تتوفر في فلزات الحديد ، لكي تكون صالحةللاستعمال الشروط التالية : أن تكون غنية بالحديد أي أن تحتوي على نسبة 60% منالحديد ، أن تكون نقية من الشوائب الضارة كالفوسفور والنافعة كالكروم ، وأن تكونأخيراً وفيرة .
تتصفالصناعة الحديدية بأهمية بالغة وتؤثر تأثيراً عميقاً في الحالة الاقتصادية وبالتاليفي الحالة السياسية . وينتشر الحديد في القشرة الأرضية بنسب مختلفة تتراوح بين 5 و 70% . أما أهم الصخور التي يستخرج منها فهي : الماغنيتيت ، ( وهو أجودها ) والهيماتيت والليمونيت والسيدريت .
وتدخل بعض المعادن في صناعة الحديد فيزداد قساوة ومقاومة هي : المنغنيز . وأهم الدول التي تنتجه هي روسيا ، الهند ، أفريقيا الجنوبية والبرازيل . ويدخل أيضاً المروم وأهم الدول المنتجة له هي : روسيا ، أفريقيا الجنوبية ، تركيا ،كوبا وروديسيا . التانغستين وأهم الدول المنتجة له هي ماليزيا ، الصين ، الولاياتالمتحدة .
ويتوزع إنتاجالحديد في البلدان التالية : الولايات المتحدة ، البرازيل ، فنزويلا ، بريطانيا ،ألمانيا ، فرنسا ، السويد ، تشيكيا ، سلوفاكيا ، هنغاريا ، رومانيا …الخ .
أخيراً نشير إلى أن 85% من إنتاج أمريكا الشمالية من الحديد هو في منطقة البحيرات وأن البيرو وروسياينتجان معدناً يخلط مع الحديد فيزيد من صلابته هة الفاناديوم .
• الألمنيوم : وهومعدن حديث الاكتشاف ، إذ أنه اكتشف فقط في أواخر القرن التاسع عشر وبعد التقدمالملحوظ في علم الكيمياء ز يستخرج ممزوجاً بالأ**جين على شكل فلزات تدعى البو**يت ،نسبة إلى مدينة Bauxe الفرنسية ، حيث عرف فيها للمرة الأولى ، العالم الكيماوي وكلر Wokler .
وفلزاتالبو**يت تحتوي على نسبة متراوحة بين 20 و 25% من الألمونيوم الخام . وبعد تخليصهمن شوائبه نحصل على أو **يد الألمونيوم النقي ( ألومين ) ثم يفصل الأو**جين عنالأمين بواسطة التيار الكهربائي فنحصل على الألمنيوم الصافي .
يمتاز الألمونيوم بأنهأخف المعادن وزناً وناقل للتيار الكهربائي وبفضل لونه الأبيض الضار إلى الزرقةيكتسب مقاومة إذا خلط بالنحاس والمغنيزيوم ويستخدم في صنع الأدوات المطبخية وفيصناعة السيارات والأسلاك وصناعة المحركات والطائرات .
يتوزع إنتاج الألمنيوم في البلدان التالية : فرنسا ، هنغاريا ، إيطاليا ، …الخ . على أن جمايكا تحتل المرتبة الأولى في الإنتاج .