تعريف الخصائص الفيزيائية للمعادن

تعرف الخصائص الفيزيائية للمعادن (بالإنجليزية: Physical Properties of metals) بأنها خصائص وصفات المعادن التي يمكن ملاحظتها وقياسها ودراستها دون تغيير الهوية الكيميائية أو التركيب الكيميائي لعينة المعدن، وتستخدم هذه الخصائص للتمييز بين أنواع المعادن المختلفة بطرق مخبرية أو طبيعية حسب ما تقتضيه الحاجة.[١][٢]


أهم الخصائص الفيزيائية الشائعة للمعادن

يوجد العديد من الخصائص الفيزيائية للمعادن، والتي تستخدم في المختبرات أو في ورشات العمل للتمييز بين المعادن حسب نوع الخاصية، ومن هذه الخصائص ما يأتي:


الخواص البصرية (بالإنجليزية: Optical Properties):

تعتمد هذه الخصائص بشكل مباشر على الضوء، حيث يوصف المعدن بأنه متضوء؛ أي أنه يعطي ضوء بسيط على سطحه، عند امتصاصه لبعض أنواع الطاقة،[٣] ومن الخصائص البصرية للمعادن ما يأتي:

  • البريق (بالإنجليزية: Luster): يعرف البريق بأنه المظهر الناتج على سطح المعدن عند تعرضه للضوء، أي أنه مقدار ونوع الضوء المنعكس من سطح المعدن، ويقسم بريق المعادن إلى قسمين: البريق الفلزي وهو البريق الذي تعطيه الفلزات، كالذهب، والفضة، والنحاس، وتكون هذه المعادن ثقيلة الوزن ومعتمة أيضا، أما البريق اللافلزي؛ فيكون للمعادن التي تسمح بمرور الضوء من خلالها، ومن الأمثلة عليها معدن الكبريت.[٤]
  • اللون (بالإنجليزية: Color): يعتبر لون المعدن وسيلة أساسية للتعرف عليه وتميزه عن غيره، لكنه لا يمثل صفة أساسيةً في المعدن، وذلك لأنه قد ينتج بسبب وجود شوائب غريبة في جسم المعدن، وهو من أول الخصائص الفيزيائية التي تلاحظ، وتتم ملاحظة لون المعدن باستخدام سطح خالٍ من الأكسدة، والكربنة، وغيرها من العوامل التي تؤثر على لون المعدن، ويوجد في الطبيعة معادن ذات لون ثابت مثل الكبريت ذو اللون الأصفر، والماجنتيت ذو اللون الأسود.[٥]
  • التضوء (بالإنجليزية: Luminescence): أي قدرة المعدن على تحويل الطاقة إلى ضوء إذا تعرض المعدن لنوع من أنواع الطاقة، فيحدث التضوء مثلًا عند تعرض المعدن إلى الحرارة أو الأشعة فوق البنفسجية، ويختلف لون التضوء عن اللون الأصلي للمعدن، كما أنه يكون أضواءً ساطعة، كما يحدث عند تسليط الأشعة فوق البنفسجية على سطح معدن الكالسيت (بالإنجليزية: Calcite) مما يؤدي إلى ظهور ضوء أحمر ساطع.[٣]
  • الشفافية (بالإنجليزية: Transparency): وهي قدرة الضوء على النفاذ من خلال المعدن، وتتشابه المعادن الشفافة مع الزجاج، أي أنها تسمح برؤية الأجسام من خلالها.[٦]
  • المخدش (بالإنجليزية: Streak): يعرف المخدش بأنه لون مسحوق المعدن الناعم الذي يتم الحصول عليه عبر حك المعدن على سطح لوح من الخزف الأبيض المطفي، وليس من الضروري أن يتطابق لون المخدش مع لون المعدن الأصلي، فلون مخدش معدن البيريت أسود، بينما لون معدن البيريت أصفر، وإذا كان المعدن قاسيًا لدرجة عدم إمكانية خدشه باستخدام اللوح؛ فإنه يتم أخذ قطع صغيرة وطحنها للتعرف على مخدشه.[٧]


الخواص التماسكية (بالإنجليزية: Cohesive Properties):

تعتمد الخواص التماسكية على قوة المعدن وبُنيته ومقدار مرونته، وتقسم إلى عدة أنواع:

  • الصلادة (بالإنجليزية: Hardness): أي مقدار مقاومة المعدن للخدش والتآكل، ويمكن معرفة مقدار صلادة المعدن بملاحظة سهولة أو صعوبة خدش المعدن بواسطة دبوس أو سكين حاد، فبعض المعادن الموجودة في الطبيعة تكون سهلة الخدش لدرجة خدشها بالإظفر، وبعضها الآخر يكون عكس ذلك تمامًا كالألماس الذي يعتبر أصلد مادة في الطبيعة، ويتم حساب مقدار الصلادة للمعدن بمقارنته بصلادة المعادن الأخرى باستخدام مقياس موهس للصلادة (Mohs Hardness Scale)، والذي يبدأ تصاعديًا من أقل المعادن صلادة إلى أكثر المعادن صلادة.[٨]
  • الانفصام (بالإنجليزية: Cleavage): انفصام المعدن نتيجة لدقة أو ضغطه باستخدام نصل سكين حاد، الأمر الذي يؤدي إلى تشقق المعدن باتجاهات مختلفة، فينتج عن ذلك سطوح جديدة تعرف باسم مستويات الانفصام، مما يسمح برؤية اتجاهات التوزيع البلوري للمعدن وتصنيفه بناءً على ذلك.[٩]
  • المكسر (بالإنجليزية: Fracture): نوع السطح الناتج عن كسر المعدن، ولكن في مستويات مختلفة عن مستويات الانفصام، فمثلًا يصنف النحاس على أنه ذو مكسر مسنن، والسبب أن سطحه بعد الكسر يكون ذا أسنان حادة مسننة.[٩]
  • خاصية الطرق والسحب (بالإنجليزية: malleability and ductility): قابلية المعدن للطرق، والطحن، والكسر، والانثناء، ويقصد بالطرق تحويل المعدن إالى صفائح، أما السحب فيقصد به تحويل المعدن إلى أسلاك.[١٠]


الخواص الكهربائية والمغناطيسية (بالإنجليزية: Electrical and Magnetic properties):

  • الخاصية الحرارية الكهربائية (بالإنجليزية: Pyroelectiricity): تحدث هذه الخاصية في المعادن ذات البلورات مختلفة الأطراف من حيث الشكل، وذلك عند تعريضها للحرارة، فتتكون شحنات كهربائية موجبة وسالبة عند كل طرف من أطراف البلورة.[١١]
  • الخاصية المغناطيسية (بالإنجليزية: Magnetism): وهي انجذاب المعدن إلى المغناطيس أو نفوره منه، وتسمى المعادن التي تنجذب إلى المغناطيس باسم المعادن البارامغناطيسية، بينما تعرف المعادن التي تنفر من المغناطيس باسم المعادن الدايامغناطيسية.[١٢]


خاصية الكثافة والوزن النوعي (بالإنجليزية: Density and Specific weight):

الكثافة هي كتلة المعدن بالنسبة إلى حجمه، وتتمتع المعادن بكثافة عالية ووزنٍ ثقيل غالبًا،[١] أما الوزن النوعي فهو النسبة بين كتلة المعدن وكتلة الماء عند درجة الحرارة نفسِها، ولا توجد وحدات قياس للوزن النوعي.[١٣]

المراجع

  1. ^ أ ب "Metals, Nonmetals, and Metalloids", chemestry libretexts, Retrieved 18/7/2021. Edited.
  2. "Physical Property Definition in Chemistry", thoughtco, Retrieved 22/7/2021. Edited.
  3. ^ أ ب "Fluorescent Minerals", geology, Retrieved 17/7/2021. Edited.
  4. "Luster ", Radford university , Retrieved 19/7/2021. Edited.
  5. "Colors in Minerals", eastern new Mexico university , Retrieved 19/7/2021. Edited.
  6. "Transparency", auckland, Retrieved 17/7/2021. Edited.
  7. "streak", britannica, Retrieved 17/7/2021. Edited.
  8. "Mohs Hardness Scale", National Park Service, Retrieved 18/7/2021. Edited.
  9. ^ أ ب "Fracture and Cleavage", radford university, Retrieved 19/7/2021. Edited.
  10. "Malleability and Ductility", Pennstate university psu, Retrieved 19/7/2021. Edited.
  11. "pyroelectricity", britannica, Retrieved 19/7/2021. Edited.
  12. "MINERAL PROPERTIES: MAGNETIC PROPERTIES", minerals, Retrieved 19/7/2021. Edited.
  13. "Mass Density", ecourses, Retrieved 18/7/2021. Edited.