ما هي أنواع المعادن

المعادن

تعتبّر المعادن من المواد التي تتميز بعدّة خصائص ومنها الموصليّة العالية للتيّار الكهربائي بالإضافة إلى البريق، وفقدها للإلكترونات بسهولة في أثناء التفاعل الكيميائيّ مما يؤدّي إلى اكتسابها للأيونات موجبة الشحنة، وتُرتب المعادن في موقعٍ محددٍ في الجدول الدّوري وفقاً لنوعها.

 أنواع المعادن في الطبيعة

هناك عدّة أنواع من المعادن وتُصنّف نسبةً إلى خصائصها الفيزيائيّة والكيميائيّة، وتعتبر المعادن من أصعب العناصر التي يمكن أن توجد على سطح الأرض، كما تتميز بخصائص خاصّة على عكس العناصر الأخرى الموجودة في الجدول الدّوري وعلى رأسها:

• تتواجد غالبيّتها في الحالة الصلبة باستثناء الزئبق الذي يُظهر حركة شبيهة بحركة العنصر بالحالة السائلة.
• تقبل الانحناء واتّخاذ أشكال مختلفة مما يجعلها تدخل في صناعة العديد من الأدوات التي يستخدمها الإنسان في حياته.
• تصبح معادن قلويّة عند أكسدتها.
• تتفاعل مع الأحماض.
• تصدأ عند تعرّضها للهواء لفترةٍ طويلةٍ من الزّمن.
• تتواجد بكميات قليلة في جسم الكائنات الحيّة ، وبناءً على الخصائص السابقة فإنّ المعادن تُصنّف إلى خمسة أنواع كما ما يأتي:

المعادن غير الحديديّة

يُستخدم هذا النوع من المعادن بدلاً من عنصر الحديد لصناعة الآلات والمعدّات الأخرى، حيث إنّها ليست ثقيلة جداً كعناصر المعادن الحديديّة، كما تتميّز بأنّها:

• أقل قابلية للتآكل وأكثرها ليونة: حيث إنّها تحتاج قوّة ضغط أقل للتمكّن من تشكليها لأي شكل من الأشكال المطلوبة.
• قابلة لتوصيل الحرارة والتيّار الكهربائي بشكلٍ جيّد: وبسبب المزايا السابقة ارتفع الطلب على استخدام هذه المعادن في الوقت الحالي، ومثال على هذا النوع عنصر الألومنيوم، والرصاص، والنّحاس.

المعادن الحديديّة

نسبةً لاسم هذا النوع يُمكن الاستدلال على أنّ التركيبة المعدنيّة الخاصّة به تتكوّن من عنصر الحديد بالإضافة لعنصر الكربون، وتُسمّى بهذا الاسم بسبب احتواء معادن هذه المجموعة على عدّة أصناف واستخدامات واسعة، وتتميّز المعادن الحديديّة بصلابتها، وإمكانيّة تشكيلها لعدّة أشكال، وتعتبر موصلات جيّدة للحرارة والتيّار الكهربائي، ومثال على هذا النوع الحديد ، والفولاذ.

تُستخدم العناصر الحديديّة في صناعة الآلات والمعدّات الثقيلة بسبب قوتها الكبيرة جداً، حيث إنّها قادرة على تحمّل الأوزان الثقيلة والظروف البيئيّة القاسية، وعلى الرّغم من ذلك فإنّها قابلة للتآكل مع مرور الوقت، كما يمكن أن تذوب في درجات الحرارة العالية.

المعادن النبيلة

كعناصر الغازات النبيلة في الجدول الدّوري فإنّ المعادن النبيلة تتميّز بعدد من المميزات على رأسها:

• قلّة رد الفعل أثناء التفاعلات الكيميائيّة: إلّا أنّها تتفاعل عند وجودها على شكل سائل أو مسحوق.
• عدم قابليتها للتآكل: فلا تصاب المعادن النبيلة للإصابة بالصدأ عند تعرّضها للهواء.
• عالية الليونة: حيث يمكن تشكيلها بسهولةٍ كما تتميّز بمرونتها العاليّة؛ حيث تتحوّل إلى رقاقات رفيعة، فيمكن تحويل غرام من الذّهب إلى ورقاقة مساحتها متر مربّع، وقد استُخدمت رقاقات الذّهب من قِبل العالم رذرفورد لدراسة البينة الذرّية.
• موصلة جيدة للحرارة والتيار الكهربائي: وقد تعتبر أفضل المعادن بالموصليّة، إلّا أنّ تكلفتها مرتفعة جداً بسبب خصائصها النبيلة، وتُستخدم في صناعة المجوهرات، ومن الأمثلة عليها الذّهب، والبلاتين، والفضّة.

المعادن الثقيلة

تُصنّف المعادن ذات الوزن الذرّي المرتفع والكثافة العالية ضمن مجموعة المعادن الثقيلة، إلّا أنّها قد تكون أقل قوة من عنصر الحديد والمعادن الأخرى، كما أنّها لا توجد بشكلٍ كبير في الطبيعة كالمعادن الأخرى، ولذلك يتم تجميعها، وتتميّز بتلك المميزات:

• سامّة: وقد تهدد صحّة الإنسان عند وصولها إلى داخل الجسم كالزرنيخ، والكادميوم، والرصاص.
• لينة: غالباً ما يُعتقد أنّ المعادن هي مواد صلبة ويُمكن تشكيلها بعدّة أشكال؛ إلّا أنّ عناصر هذه المجموعة لا تتبع هذه القاعدة.
• رديئة التوصيل للحرارة والتيار الكهربائي: على الرغم من أنّ المعادن من المواد الموصلة للتيار الكهربائي والحرارة؛ إلّا أنّ الزئبق رديء التوصيل للحرارة ، كذلك الرصاص رديء التوصيل للتيار الكهربائي.
• واسعة الاستخدام: تُستخدم هذه المعادن بعدّة مجالات ومنها الصناعة، والزراعة، والصحّة، بالإضافة إلى أنّها جزء من الجزيئات الحيويّة في النباتات والحيوانات.

السبائك المعدنيّة

تتكوّن عناصر هذه المجموعة من مزيجٍ من المعادن، حيث تتميّز بأنها:

معادن مختلطة: أي تستخدم بهدف الحصول على الخصائص المطلوبة كقوة أكبر، أو متانة أكبر، أو مقاومة أكبر ضد التآكل. 

معادن مضادة لتوليد الحرارة: أي تُستخدم هذه السبائك لتجنّب توليد الحرارة أو مقاومتها، وتعتبر البندقية مثالاً حياً على استخدام هذه المجموعة حيث إنّها تسخن عند إطلاق النار، لكن نتيجة لاستخدام السبائك فإنّها لا تسخن بشكلٍ سريع جداً كالمعادن التقليديّة.

استخدامات بعض أنواع المعادن الشهيرة

ما يأتي بعض استخدامات المعادن المختلفة والسبائك:

• النحاس: يُستخدم هذا المعدن في صناعة الكيبلات وأسلاك التوصيل الكهربائيّة، والمقابس، حيث يعتبر النّحاس من الموصلات الجيّدة للتيّار الكهربائيّ.
• الحديد: يُستخدم الحديد في صناعة المسامير، والصفائح الحديديّة، وحدوة الحصان، وصناعة الأفران، والقضبان، وكتلة المحرّكات.
• الزّنك: يُستخدم عنصر الزّنك في صناعة الخلايا الجافّة، وتغليف صفائح الحديد بهدف منعها من الصدأ.
• الفضّة الألمانيّة: يُستخدم هذا العنصر في صناعة النقود الفضيّة.
• البرونز: يُستخدم لصناعة التروس، ومراوح السفن، ومواقف العجلات وغيرها.
• الألومنيوم: يُستخدم في صناعة الأواني المعدّة لمقاومة التآكل، بالإضافة إلى استخدامه في صناعة بعض أجزاء الطائرات نظراً لخفّة وزنه.

كيفيّة التفريق بين المعادن وغير المعادن

يُمكن تحديد ما إذا كان العنصر معدنياً أو غير معدني عن طريق معرفة موقعه في الجدول الدوري، حيث يوجد خط متعرّج يمتد إلى أسفل الجهة اليمنى من الجدول، وكلّ عنصر يقع على يمكين ذلك الخط هو عنصر لا فلزيّ، والعناصر الأخرى هي عناصر معدنيّة باستثناء نصر الهيدروجين الذي يعد عنصراً غير معدني في الحالة الغازيّة والظروف المعياريّة، كما يمكن الاستدلال على المعدن عن طريق الاسم، فالمعادن غالباً ما ينتهي اسمها بالمقطع (يوم) كالبريليوم والتيتانيوم.