يعرّف المعدن بأنه مادة صلبة، متجانسة، تتكون طبيعياً؛ ويكون لها تركيبة كيماوية محددة، وترتيب عالٍ للذرات المكونة لها. ويكون، عادة، مكوَّناً من مواد غير عضوية. المعدن، إذاً، لا بدّ أن يكون متجانساً، أي مكوَّناً من مادة واحدة صلبة، لا يمكن تجزئتها فيزيائياً إلى مركبات كيماوية أبسط. ولذا، لا تُعَد السوائل والغازات معادن، أي أن الماء الجامد، يطلق عليه معدن؛ ولكن السائل منه، لا يكون معدناً.
مقياس موس لصلادة المعادنوالمعدن يجب أن يكون طبيعياً، أي أن المركبات المماثلة للمعادن، والمصنَّعة في المعامل، لا يطلق عليها اسم معدن؛ وإنْ كانت تماثلها في التركيب والخصائص، كما هي العادة في الأحجار الكريمة المصنعة، مثل الإيمرالد والروبي والألماس الصناعي.
الصلادة النسبية التركيبة الكيميائية اسم المعدن درجة الصلادة Mg3Si4O10(OH)2 Talc التلك 1 CaSO4.2H2O Gypsum الجبس 2 CaCO3 Calcite الكالسايت 3 CaF2 Flaorite الفورايت 4 CaF(PO4)3 Apatite الأباتيت 5 KalSi3O8 Orthoclase الأورثوكليز 6 SiO2 Quartz المرو 7 AlSiO4(FOH)2 Topaz التوباز 8 Al2O3 Corundum الكورندوم 9 C Dimond الألماس 10
أما شرط أن يكون للمادة تركيبة كيماوية محددة، لكي يطلق عليها معدن، فيعني أن تلك التركيبة يمكن أن تكتب على شكل صيغة كيماوية محددة. وهذا الشرط، لا يعني أن يكون عدد ذرات العنصر الواحد ثابتاً تماماً؛ وإنما يكفي أنه يمكن أن يكتب بصيغة محددة، فمعدن الدولومايت CaMg(CO3)2، مثلاً، ليس دائماً كربونات الكالسيوم والماغنسيوم؛ بل قد يحتوي على بعض الحديد Fe والمنجنيز Mn، عوضاً من الماغنسيوم Mg. لذا، تكتب صيغته العامة، كالآتي:
Ca (Mg, Fe, Mn) (CO3)2
وأخيراً، الترتيب العالي للذرات المكونة للمعدن، يعني أن هناك بناء داخلياً، في إطار معين لأيونات، مصفوفة في نسق هندسي منتظم. أي بمعنى آخر، أن يكون على شكل بلورة Crystal، وليس أمورفس Amorphous؛ كما هو الحال في الزجاج، الذي يماثل معدن المرو Quartz، في تركيبته الكيماوية SiO2؛ ولكنه لا يعَد معدناً، بسبب عدم ترتيب أيوناته.مكونات المعدن
تتكون المعادن، كبقية المركبات الكيماوية الأخرى، من العناصر الكيماوية، التي يعرف منها، حالياً، أكثر من 100 عنصر انظر الجدول التالي :-
بعض الخصائص الفيزيائية للمعادن الشائعة
المكسر الصلادة المخدش البريق اللون الثقل النوعي الرمز اسم المعدن فئة المعدن مسنن 2.5ـ3 أصفر ذهبي فلزي أصفر ذهبي 19.3 Au Gold ذهب العناصر الفطرية مسنن 2.5ـ3 أحمر نحاسي فلزي أحمر نحاسي 8.9 Cu Copper نحاس مسنن 2.5ـ3 أبيض فضي فلزي أبيض فضي 10.5 Ag Silver فضة لا يوجد 1ـ2 رمادي مسود فلزي أسود حديدي 2,2 C Graphite جرافايت محاري 2.5 أبيض دهني صمغي أصفر ليموني 2.1 S Sulpher كبريت تحت محاري 2.5 رمادي فلزي رمادي رصاصي 7.6 Pbs Galena جالينا الكبريتيدات تحت محاري 2.5 قرمزي ألماسي معتم أحمر أرجواني 8.1 Hgs Cinnabar سينابار محاري 3.5ـ4 بني صمغي أصفر ـ بني 4.2 Zns Sphalerite سفالبرايت محاري 2.5ـ3 رمادي أدكن فلزي رمادي رصاصي 5.8 Cu2S Chalcosite كالكوسايت غير مستوٍ 6 رمادي فلزي فضي ـ رمادي 6.1 FeAsS Arseno Pyrite أرسينوبايرايت محاري 6.5 أسود مخضر فلزي أصفر نحاسي 5.2 FeS Pyrite بايرايت محاري 3.5ـ4 أسود مخضر فلزي أصفر ذهبي 4.2 CuFeS2 Chalcopyrite كالكوبايرايت ـ 1ـ1.5 رمادي غامق فلزي رمادي رصاصي 4.7 MoS2 Molybdents مولبيدنيت محاري 2 أبيض زجاجي عديم اللون 2.3 CaSO4.2HO Gypsum الجبس الكبريتات غير مستوٍ 3ـ3.5 أبيض زجاجي عديم اللون 3 CaSO4 Anhydrite الأنهيدرايت محاري 3ـ3.5 أبيض زجاجي عديم اللون 4.5 BaSO4 Barite بارايت ـ 5 أبيض زجاجي أخضر بني 3.2 CaSO4 Apatite أباتيت الفوسفات محاري 3 أبيض زجاجي عديم اللون 2.7 CaCO3 Calcite كالسايت الكربونات تحت محاري 3.5ـ4 أبيض زجاجي أبيض رمادي 2.9 CaCO3 Arogonite أراجونيت غير مستوٍ 3.5ـ4 أبيض زجاجي رمادي 3.9 FeCO3 Siderite سيدرايت محاري 3.5ـ4.5 أبيض زجاجي أبيض رمادي 3 MgCO3 Magnesite ماجنزايت تحت محاري 3.5ـ4 أبيض زجاجي لؤلئي أبيض 2.9 CaMg(CO3)2 Dolomite دولومايت تحت محاري 6 بني محمر فلزي أسود حديدي 5.2 FeO3 Hematite هيماتايت الأكاسيد تحت محاري 5.5 ـ 6.5 أسود فلزي أسود حديدي 5.2 Fe3O4 Magnatite ماجناتايت ـ 5ـ5.5 بني مصفر فلزي بني مصفر 4.7 2FeO3.3H2O Limonite ليمونايت غير مستوٍ 9 أبيض زجاجي رمادي 4 Al2O3 Corundum كورندوم ـ 2ـ2.5 أسود فلزي أسود حديدي 5.2 MnO2 Pyrolusite بيرولوسايت غير مستوٍ 5.6ـ6 بني فاتح ألماسي بني محمر 4.5 TiO2 Rutile روتيل تحت محاري 4 أصفر تحت ألماسي أحمر 6.7 ZnO Zincite زنكايت غير مستوٍ 5.5 بني أدكن تحت فلزي أسود حديدي 4.8 FeCr2O4 Chromite كرومايت محاري 2ـ2.5 أبيض زجاجي عديم اللون 2.2 NaCl Halite هاليت الهاليدات محاري 4 أبيض زجاجي عديم اللون 3.3 CaF2 Fluorite فلورايت محاري 7 عديم اللون زجاجي عديم اللون 2.6 SiO2 Quartz المرو السليكات غير مستوٍ 6 عديم اللون زجاجي لؤلئي أبيض 2.6 KalSi3O8 Orthoclase أورثوكليز غير مستوٍ 6ـ6.5 عديم اللون زجاجي لؤلئي أبيض 2.6 KalSi2O8 Microcline ميكروكلين غير مستوٍ 6 عديم اللون زجاجي أبيض 2.7 NaAlSi3O8 Albite البايت غير مستوٍ 6 عديم اللون زجاجي أبيض 2.7 CaAl2Si2O8 Anorthite أنورثايت مرن 2ـ2.5 أبيض زجاجي لؤلئي عديم اللون 2.8 Kal3Si3O10(OH)2 Muscovite مسكوفايت مرن 2.5ـ3 عديم اللون زجاجي لؤلئي أسود 3.2 K(Mg, Fe)3AlSi3)10(OH)2 Biotite بايوتايت غير مستوٍ 5.5ـ6 أبيض زجاجي أبيض 3.3 Si3O10(OH)2 Diopside دايوبسايد محاري 1 أبيض لؤلئي أبيض 2.8 Mg3Si4O10(OH)2 Talc تلك
وبعض المعادن، مثل الذهب والكبريت، مكونة من عنصر واحد؛ ولكن غالبية المعادن مكونة من عناصر مترابطة، على شكل مركب كيماوي مستقر. ولكي نتعرّف الكيفية، التي يتحقق بها ترابط العناصر، لتكون مركبات، فلا بدّ من تعرّف الذرة، التي تُعَد أصغر جزء من المادة، ما زال يحافظ على خصائص العنصر.
أ. بناء الذرة
الذرات المفردة صغيرة جداً، حتى إنه لا يمكن معاينتها مباشرة. لذلك، فإن المعلومات المتاحة عن الذرة، لم تأتِ بالمعاينة المباشرة؛ وإنما بالدلائل التجريبية، والنماذج الرياضية. فكل ذرة لها منطقة وسطية، تسمى النواة Nucleus، تحتوي على أجسام عالية الكثافة، موجبة الشحنة، تسمى بروتونات Protons؛ وأجسام أخرى عالية الكثافة كذلك، إلا أنها متعادلة الشحنة، تدعى نيترونات Neutrons. ويدور حول النواة، في مجالات محددة، أجسام سالبة الشحنة، تسمى إلكترونات Electrons؛ بيد أن هذه الإلكترونات، ليست مثل الكواكب، التي تدور حول الشمس؛ وإنما هي تتحرك بسرعة عالية، إلى درجة أنه لا يمكن تحديد مواقعها، في وقت معيّن. لذلك، يكون من المجدي تصور سحابة من الإلكترونات تحيط بالنواة. ومن المعروف، أن هناك إلكترونات محددة، تقع على مسافات محددة من النواة، في مناطق تسمى أغلفة مستويات الطاقة Energy-level shells؛ وكلُّ غلاف منها، يستوعب عدداً محدداً من الإلكترونات.
ويُحدد عدد البروتونات، الموجودة في النواة، الرقم الذري Atomic number، واسم العنصر الكيماوي. فكلّ الذرات، التي تحتوي على ثمانية بروتونات في نواتها، تكون ذرات أكسجين، وكل الذرات التي تحتوي على أحد عشر بروتوناً في نواتها تكون صوديوم. ولأن عدد البروتونات الموجبة الشحنة، في نواة كلِّ ذرة، يساوي عدد الإلكترونات السالبة الشحنة، في الأغلفة حول النواة؛ ولأن النيترونات متعادلة الشحنة ـ فإن الذرة تكون متعادلة الشحنة.
وتوزَّع الإلكترونات على مستويات الطاقة أو الأغلفة توزيعاً نظامياً، تُملأ فيه مستويات الطاقة الدنيا، أولاً، إلى حدّ سعتها، ثم تملأ المستويات، التي تليها، قدر سعتها كاملة، وهكذا. ومستوى الطاقة الأول، أو الغلاف الأول، الموالي لنواة الذرة، طاقته الاستيعابية إلكترونات. بينما بعض الأغلفة الأخرى، تكون طاقتها الاستيعابية ثمانية إلكترونات أو أكثر. إلا أن الغلاف الخارجي (أقصى غلاف من النواة) لا يستوعب إلا ثمانية إلكترونات بحد أقصى. وتكون هذه الإلكترونات، الموجودة في الغلاف الخارجي، هي، عادة، المسؤولة عن الترابط الكيماوي بين الذرات.ب. الترابط الكيماوي
يحدث الترابط الكيماوي، عندما تتجمع ذرات عنصر أو أكثر، لتكون مركباً. وعندما تفصل هذه الذرات بعضها عن بعض، تتكسر روابطها، ويُقضى على المركب. والقوة المسؤولة عن ترابط الذرات بعضها ببعض، هي كهربائية. ويصاحب ترابط الذرات تغيّر في البناء الإلكتروني للذرات المترابطة؛ لذلك، يكون لتوزيع الإلكترونات، في الأغلفة المختلفة للذرات المترابطة، أهمية في تحديد قوة الروابط الكيماوية الناتجة ونوعها.
وأغلب ذرات العناصر الكيماوية تحتوي أغلفتها الخارجية على أقلّ من ثمانية إلكترونات، باستثناء الغازات الخاملة، مثل النيون Ne، والهيليوم He، والأراجون Ar، والكربتونKr، والزينون Xe، والراندوم Rn، التي تحتوي على ثمانية إلكترونات في غلافها الخارجي، فتكون مستقرة كيماوياً، ولا تتفاعل بسهولة مع العناصر الأخرى. وكلُّ ذرة تسعى لأن يكون غلافها الخارجي ممتلئأً لتصبح مستقرة كيماوياً، مثل الغازات الخاملة. لذلك، تترابط الذرات ترابطاً، يجعل أغلفتها الخارجية، تحتوي على طاقتها الاستيعابية، من ثمانية إلكترونات، لتماثل الغازات الخاملة. وتحقق الذرات المختلفة امتلاء أغلفتها الخارجية، بفقدان الإلكترونات أو اكتسابها، أو بمشاركة ذرات أخرى في إلكتروناتها. وتعرف الإلكترونات، الداخلة في عملية ترابط الذرات، باسم إلكترونات التكافؤ Valence Electrons. ويُحدد عددها عددُ الروابط، التي ستربط ذرته بالذرات الأخرى. فعنصر السليكا Si، مثلاً، به أربعة إلكترونات تكافؤ، ويشكل أربع روابط، أثناء عملية ملء غلافه الخارجي بالإلكترونات.
1- الروابط الأيونية Ionic Bond
الرابطة الأيونية، هي الرابطة الكيماوية، الممثلة في انتقال واحد أو أكثر من الإلكترونات التكافئية، من ذرة إلى أخرى؛ فتصبح إحداهما مستقرة، بتخلِّيها عن إلكتروناتها التكافئية؛ بينما تستقر الأخرى، باستخدام الإلكترونات، المستمدة من الذرة الأولى، في ملء غلافها الخارجي. ومن أفضل الأمثلة على الرابطة الأيونية، هو ترابط ذرة الصوديوم Na، التي بها 11 إلكتروناً، منها واحد فقط في غلافها الخارجي، بذرة الكلور Cl، التي بها 17 إلكتروناً، منها 7 إلكترونات في غلافها الخارجي، أي أن بها سبعة إلكترونات تكافئية، ليكونا مركب كلوريد الصوديوم NaCl (معدن الهاليت، أو ملح الطعام).
وهنا، يستقر الصوديوم، بفقدانه الإلكترون الوحيد في غلافه الخارجي، ليحتوي غلافه الخارجي الجديد (الغلاف الرقم 2) على ثمانية إلكترونات. أما الكلور، فبإضافة الإلكترون، من الغلاف الخارجي لذرة الصوديوم، إلى الإلكترونات السبعة، في غلافه الخارجي، الذي يصبح محتوياً على ثمانية إلكترونات، يغدو مستقراً . والذرات، التي تفقد إلكترونات أو تكتسبها، تصبح غير متعادلة الشحنة؛ لأن عدد الإلكترونات السالبة الشحنة، قلّ أو زاد على عدد البروتونات الموجبة الشحنة فيها؛ ولذلك تسمى هذه الذرات بالأيونات Ions. فالصوديوم يصبح أيوناً موجب الشحنة، أي كتاين Cation، والكلور يصبح أيوناً سالب الشحنة أي أنيون Anion. وتنتج الرابطة الأيونية من عملية تجاذب هذه الأيونات المتضادة في الشحنة؛ ليكونا مركباً متعادل الشحنة. وتجدر الإشارة، هنا، إلى أن خواصّ المركب المتكون، كلوريد الصوديوم، هي مغايرة لخواص العناصر المكونة له؛ إذ الكلور غاز أخضر، وسام؛ والصوديوم فضي اللون، وحارق، حينما يتفاعل مع الماء. أما المركب الجديد، كلوريد الصوديوم، أو ملح الطعام، فهو صلب، لا لون له، وضروري لحياة البشر.2- الرابطة التساهمية Covalent Bond
قد تترابط بعض الذرات، من دون نقل تام للإلكترونات من ذرة إلى أخرى؛ وذلك بالتساهم في الإلكترونات التكافئية؛ كما هو الحال في مركبات الغازات، مثل: الأكسجين O2، والهيدروجين H2، والكلور Cl2، وهذا التساهم ضروري؛ لأنه لو اكتسبت ذرة إلكتروناً أو أكثر، ليمتلئ غلافها الخارجي، وتصبح مستقرة؛ فإن الذرة الأخرى، ستبتعد أكثر من حالة الاستقرار. لذلك، يتحقق الاستقرار بوساطة التشارك في بعض الإلكترونات، في الغلاف الخارجي لكلتا الذرتَين.
فعندما يتداخل الغلافان الخارجيان لذرتَي الكلور، الموضحتَين في الشكل، واللتَين تحتوي كلٌّ منهما على سبعة إلكترونات؛ فإن إلكتروناً واحداً من كلِّ ذرة، يكون وكأنه موجود فيهما معاً، من طريق العمل التعاوني؛ ما يحقق لهما معاً حالة الاستقرار. وأكثر مجموعة من المعادن، التي تسود فيها الرابطة التساهمية، هي مجموعة معادن السليكات، التي يترابط الأكسجين والسليكون فيها، بالتساهم في الإلكترونات التكافئية.
ومعظم الروابط الكيماوية، هي، في الحقيقة، خليط من هذه الأنواع، مكونة، إلى درجة معينة، من التساهم في الإلكترونات، بوساطة الرابطة التساهمية؛ وإلى درجة معينة أخرى، من انتقال الإلكترونات من ذرة إلى أخرى، في ما يعرف بالرابطة الأيونية. كما أنه يوجد نوع آخر متطرف، من التساهم أو التشارك في الإلكترونات التكافئية تكون فيه الإلكترونات المتساهم فيها، حرة الحركة من ذرة إلى أخرى؛ ويعرف بالترابط الفلزي Metalic Bonding؛ كما هو الحال في الذهب والنحاس والألمنيوم والفضة. وهذا النوع من الروابط، هو المسؤول عن التوصيل العالي للكهرباء، وسهولة التشكيل، والعديد من الخصائص الأخرى للمعادن الفلزية.
3. الخصائص الفيزيائية للمعادن
الخصائص الفيزيائية للمعادن، هي من النواتج المباشرة للتركيبة الكيماوية للمعادن وبناء بلوراتها. وتستخدم هذه الخصائص في تعرُّف المعادن المختلفة، سواء في الحقل أو في المختبر. ومظهر البلورة Crystal Habit، والانفصام Cleavage، والانفصال Parting، والمكسر Fracture، والصلابة Hardness، والتماسكية Tenactiy، والكثافة النوعية Specific Gravity، واللون Color، والمخدش Streak، والبريق Luster، والشفافية Diaphaneity، والطعم Taste، والرائحة Odour، والملمس Touch، والمغناطيسية Magnetism، والكهربية Electricity والإشعاعية Radioactivity، والانصهارية Fusibility، والذوبان Salubility ـ كل أولئك من أهم الخصائص الفيزئائية للمعادن، التي يسهل تمييزها، من دون أجهزة معقدة.
أ. مظهر البلورة Crystal Habit
مظهر البلورة، هو شكلها الخارجي، الذي يعكس الترتيب الداخلي للذرات المكونة لها. وعندما يتاح لبلورة المعدن أن تنمو، من دون مضايقة في المكان، فإنها ستتكون بلورة، لها أسطح، تعكس تركيبها الداخلي، وتميز المعدن من بقية المعادن. ولكن الفراغ يكون، في أغلب الأوقات، محدوداً جداً؛ ما يقاطع نمو البلورة، فلا يكون لها مظهر مميز.ب. اللون Color
اللون الواحد من أوضح الخصائص الفيزيائية للمعدن؛ إلا أنه لا يعول عليه كثيراً في تَعَرُّفه؛ لأن أي شائبة، تعتري تركيبته، تعطيه أنواعاً متعددة من الألوان. فالمرو Quartz العديم اللون، مثلاً، يكون بنفسجياً (أماثيست Amethyst)، إذا احتوى على آثار من عنصر التايتانيوم Ti؛ ويكون أحمر (جاسبر Jasper)، إذا احتوى على شيء من عنصر الحديد. ويسمى اللون المستجد باللون الدخيل Exotic. أما اللون المتأصل Inherent، فهو الذي يعتمد على التركيبة العامة للمعدن؛ كاللون الأصفر للذهب، واللون الأحمر للنحاس. وهناك العديد من الظواهر المتعلقة باللون، أهمها:
1- تلاعب الألوان Play of Colors
المعني بتلاعب الألوان، هو تغيّر لون المعدن، تبعاً لتغيّر زاوية سقوط الضوء على البلورة، أو نتيجة للانعكاس الانتقائي للضوء، أو لكليهما معاً، كما هو الحال في معدن الألماس.2. التضوئة Luminescence
وتنتج هذه الظاهرة من تعرُّض بلورة المعدن، وخاصة في الظلام، لطاقة خارجية، مثل الكهرباء، أو الاحتكاك، أو الأشعة البنفسجية؛ إذ تصدر بلورة المعدن ضوءاً وهاجاً، ذا لون، هو غير لونها الأصيل؛ مثل بلورة الكالسايت Calcite، التي تصدر ضوءاً أحمر متوهجاً، إذا تعرضت للأشعة فوق البنفسجية.ج. المخدش Streak
المخدش هو لون برادة المعدن أو مسحوقه. وهو لا يتغير، كما يتغير لون المعدن؛ ما يجعله خاصية، يعتمد عليها في تعرُّف المعادن. يتأتّى المخدش من حك المعادن، التي تقلّ صلادتها عن 6، بمقياس موس Mohs على سطح غير مصقول لقطعة خزف، تعرف باسم لوح المخدش.د. البريق Luster
وهو الأشعة المنعكسة من سطح المعدن. ويصنف على أساس كمية الضوء المنعكس، كما يلي:
1- بريق باهر Splendent
يحْدثه انعكاس جميع الأشعة، الساقطة على سطح المعدن، في النطاق المرئي، فيبدو كالمرآة.2- بريق ساطع Shining
وفي هذا النوع من البريق، يكون الانعكاس أقلّ منه في البريق الباهر.3- بريق لامع Glimmering
وهو البريق الأقل من الباهر، وينجم عنه انخفاض نسبة الأشعة المنعكسة.
وتنقسم المعادن، على أساس البريق، إلى قسمَين:
1- معادن فلزية البريق Metallic Luster: وتمثلها الذهب والنحاس والجالينا. 2- معادن لا فلزية البريقon-Metallic Luster وتشمل سبعة أنواع من البريق، وهي:
أ- البريق الألماسي: مثل بريق معادن الألماس والكورندم والكبريت. ب- البريق الزجاجي Vitreons Luster ويشبه البريق الناتج من الزجاج المكسور؛ كما هو الحال في معدنَي المرو والتوباز. ج- البريق الصمغي Resinous Luster ويشبه بريق الصمغ؛ ومن أمثلته بريق معدنَي الكبريت والسفاليرايت Sphalerite. د- البريق اللؤلئي Pearly Luster: ومن أمثلته بريق معدنَي التلك Talc والجبس. هـ- البريق الحريري Silky Luster: مثل بريق معدن الأسبستوس Asbestos. و- البريق الترابي Dull Luster: مثل بريق معدن الماجنيزايت Magnesite. ز- البريق الزفتي Pitchy Luster: مثل بريق معدن البتشبلند Pitchblende. هـ. الصلادة Hardness
يقصد بالصلادة مدى مقاومة سطح المعدن الناعم للخدش. وتُعَد من أهم الخصائص الفيزيائية، لتعرُّف على المعادن، في الحقل. وتُحدد بملاحظة مدى السهولة، التي يخدش بها معدن بمعدن آخر، أو بالظفر أو نصل سكين. وتُقاس الصلادة، عادة، بمقياس موس Mohs، الذي يقسم صلادة المعدن إلى عشر درجات ثابتة (1ـ10) تمثل كل درجة صلادة معدن معين. غير أن مقدار التدرج في هذا المقياس غير ثابت، أي أن الفارق بين معدن، صلادته 1، ومعدن آخر صلادته 2 ـ لا تساوي الفارق بين معدنَين، صلادة أحدهما 9، والآخر 10 على مقياس موس؛ فالفارق، مثلاً، بين معدنَي الكورندوم والألماس، اللذَين تبلغ صلادة كلٍّ منهما على التوالي 9 و10 على ذلك المقياس، يفوق كثيراً الفارق بين معدنَي التلك والجبس، اللذين يمكن خدشهما بظفر، ويمثلان الرقمَين 1 و2، على التوالي، في المقياس نفسه.
وتُحدَّد صلادة المعدن كما يلي:والتغير في تركيبة المعدن، وعمليات التجوية المختلفة، يسببان تغير صلادة المعدن، عن الدرجة المعروفة له على مقياس موس. لذلك، يشترط إجراء فحص الصلادة على الأسطح الحديثة، التي لم تتعرض للتجوية. كما يجب تأكيد لون المخدش (لون المسحوق)، لمعرفة أي من المعدنَين هو المخدوش؛ إذ قد يكون المعدن المستخدم في الخدش، هو الذي انخدش، وليس العكس.
1- يحدَّد المدى التقريبي لصلادة معدن، بمحاولة خدشه بظفر؛ وهو يستطيع أن يخدش صلادة 2.5. فإن لم يخدشه، تجرب قطعة نقود نحاسية؛ وهي تخدش صلادة 3.5. ثم قطعة زجاج، وهي تخدش صلادة 5.5، ثم نصل سكين، وهو يخدش صلادة 6.5. 2- إذا خُدش المعدن المجهول بأي من الأدوات السابقة، فإن صلادته تكون أقلّ من صلادتها. ويمكن، إذاً، تحديد صلادة المعدن المجهول تحديداً أدق بمعادن، تقلّ صلادتها عن صلادة الآلة، المستخدمة في فحصه. و. الانفصام Cleavage
الانفصام هو قابلية المعدن للتشقق، على طول الأسطح ذات الروابط الكيماوية الضعيفة، والتي تسمى بمستويات الانفصام Cleavage Planes. وغالباً ما تنفصم المعادن في عدد من مستويات الانفصام .ز. الانفصال Parting
الانفصال هو تكسر المعدن أجزاء صغيرة، على طول مستويات الضعف في بلورته، وليس لمستويات الضعف هذه علاقة بالبناء البلوري الداخلي للمعدن. ويرجع وجودها، عادة، إلى عوامل خارجية، لاحقة لعملية التبلور، مثل الضعف والإجهاد.ح. المكسر Fracture
المكسر هو شكل سطح المعدن، عندما يكسر في اتجاه مخالف لاتجاه مستويات الانفصام. ويأخذ شكل المكسر أشكالاً عدة، أهمها:
1- المكسر المحاري Conchoidal Fracture
يظهر سطح المعدن المكسور، على شكل خطوط مقوسة، كالأصداف. ويسود هذا النوع من المكسر في المعادن، التي تكون قوة الروابط الداخلية فيها متساوية، في جميع الاتجاهات؛ مثل معدنَي المرو (الكوارتز) والصوان.2- المكسر المشرشر Hachy Fracture
يشبه هذا النوع من المكسر مكسر الخشب. وينتج الكسر بروزات غير منتظمة، وأسناناً حادة؛ مثل معدن النحاس.3- المكسر المستوي Even Fracture
ويكون المكسر، في هذا النوع، على شكل سطح مستوٍ؛ مثل معدن الجالينا Galena.4- المكسر غير المستوي Uneven Fracture
هذا النوع من المكسر، هو أكثر الأنواع شيوعاً في المعادن. ويكون سطح المكسر خشناً غير مستوٍ، ينتشر فيه بعض النتوءات.ط. التماسكية Tenacity
التماسكية هي درجة مقاومة المعدن للكسر، أو الثني، أو التفتيت، أو السحب، أو الطرق. وتصنف المعادن، حسب تماسكيتها، كما يلي:
1- قابل للسحب Ductile
يكون المعدن قابلاً للسحب، إذا أمكن تشكيله، بالطرق، ألواحاً رقيقة؛ مثل معدنَي الذهب والنحاس.2- لين Sectile
يكون المعدن ليناً، إذا كان من السهل تقشيره، أو تقطيعه شرائح بالسكين؛ مثل معدنَي الجبس والجرافايت.3- قابل للطرق Malleabile
ويوصف المعدن بهذه الصفة، إذا استجاب للطرق، من دون تكسر أو تفتت؛ مثل معدن الفضة.4- مرن Elastic
وتطلق هذه الصفة على المعادن القابلة للطي أو الثني، والتي تعود إلى حالتها الأولى، عند زوال القوة، التي أدت الطي أو الثني؛ مثل معدنَي المسكوفايت Muscovite والبايوتايت Biotite.5. متشكل Flexibile
وتطلق هذه الصفة على المعادن، التي تنثني، من دون أن تنكسر؛ وتبقى على هذه الحالة، من دون الرجوع إلى حالتها الأولى، حتى بعد زوال القوة، التي أدت الانثناء؛ مثل معدن التلك Talc.6. هش Brittle
ويوصف المعدن بأنه هش، إذا كان ينكسر بيسر وسهولة، بالطرق الخفيف؛ مثل معدنَي الكبريت Sulphur والكالينايت Kaolinite.ي. الثقل النوعي Specific Gravity
الثقل النوعي للمعدن هو النسبة بين كتلته وكتلة حجم مساوٍ له من الماء، عند حرارة 4 درجات مئوية. لذا، يكون وزن المعدن، الذي كثافته النوعية 2؛ ضعف وزن كمية من الماء، مساوية له في الحجم. ويتوقف الثقل النوعي للمعدن على تركيبته الكيماوية، وبنائه البلوري، أو طريقة رص الذرات في البلورة؛ فالثقل النوعي للذهب 19.3، بينما للنحاس 8.9. أما تأثير البناء البلوري للمعدن في كثافته النوعية، فيتجلى في الفارق بين الكثافة النوعية لمعدنَي الألماس والجرافايت، المتماثلَين في تركيبتهما الكيماوية (كربون)؛ ولكنهما مختلفا البناء البلوري؛ فهو للألماس مكعبي، وللجرافايت سداسي، وكثافة الأول النوعية تبلغ 3.5، بينما هي في الثاني 2.3. كذلك معادن المرو Quartz والكريستوباليت Cristobalite والتريديمايت Tridymite، متشابهة في التركيبة الكيماوية (SiO4). إلا أن البناء البلوري للمرو ثلاثي Trigonal، وللكريستوباليت مكعبي Cubic، وللتريديمايت معين قائم Orthorhombic؛ وكذلك كثافتها النوعية مختلفة، فهي للأول 2,65، وللثاني 2.32، والثالث 2.26.
وتصنف المعادن، التي كثافتها النوعية أقلّ من 2.3، على أنها معادن خفيفة Light؛ وتلك التي تراوح كثافتها النوعية بين 2.3 و4.5 متوسطة؛ أما التي تفوق كثافتها 4,5، فهي ثقيلة.
أمثلة من المعادن ذات الأعداد المختلفة لمستويات الانفصام
المثال عدد مستويات الانفصام مرو (كوارتز)، أولفين عديم الانفصام فلسبار ثنائي (متعامدة) هورتبلند ثنائي (غير متعامدة) هاليت (ملح الطعام) ثلاثي (متعامدة) كالسيت ثلاثي (غير متعامدة) فلورايت ثماني سفالورايت
رد مع اقتباس