تميل المعادن إلى الحصول على نقطة انصهار أعلى من العديد من المواد الأخرى ، و هي قادرة على تغيير الأشكال عند تعرضها للحرارة – على عكس الخشب ، الذي يتحلل ببساطة .
نبذة عن المعادن
– المعدن هو عبارة عن مركب يمتاز بحالته الصلبة ، و هو يتكون في الطبيعة بواسطة عمليات جيولوجية ، و يطلق مصطلح المعدن على البنية التي يكون عليها المركب الكيميائي ، و تختلف خصائص المعادن فيما بينها من حيث التركيب ما بين عناصر نقية وأملاح بسيطة بالإضافة إلى سليكات معقدة ، و يطلق على العلم المختص بدراسة المعادن اسم علم العادن .
– و المعادن تنصهر عندما ترتفع درجات الحرارة بدرجة كافية ، تهتز الأيونات التي تشكل المعدن أكثر فأكثر ، مما يؤدي في النهاية إلى كسر الروابط الموجودة بها وتسمح لها بالحركة بحرية ، و عندما يبدأ الهيكل الداخلي للمعادن في التحول و تخفف الروابط ، يصبح السائل ، حيث إن قوة الرابطة – التي تعتمد على المادة نفسها – هي عادة ما تحدد نقطة انصهار المعدن ، و سيكون لبعض السبائك المعدنية نقاط انصهار أعلى أو أقل من المعادن الفردية نفسها ، و قد لا تذوب بشكل سلس دائمًا .
جدول لصهر المعادن
– عادة ، عندما يسأل شخص ما عن نقاط انصهار المعادن ، فإنه يبحث عن درجة حرارة صلبة يحتاج المعدن إلى تسخينها بحيث يؤدي إلى تسييل ، و فيما يلي جدول تفاعلي يعتمد على مجموعة متنوعة من المصادر العلمية لنقاط انصهار المعادن المختلفة :
1- الكادميوم 610
2- سبائك الألومنيوم 865
3- الأنتيمون 1170
4- الألومنيوم 1220
5- البريليوم النحاس 1587
6- الأميرالية نحاس 1650
7- نحاس أصفر (1710)
8- نحاس (أحمر) 1832
9- ألومنيوم برونز 1881 – 1900
10- البريليوم 2345
كيفية فهم السبائك
– توجد العديد من السبائك المعدنية في قائمة درجات الحرارة الخاصة بنا ، و لكن من المهم أن نعرف أن معظمها يحتوي على نطاق درجة حرارة كبير مطلوب للوصول إليه ، و عندما تتغير التركيبة ، تتغير نقطة الحرارة و تتوسع النطاقات بنحو 200 درجة فهرنهايت ، يعني نطاق سبيكة أنه سيبدأ في حالة سائلة وصلبة ، في بعض الأحيان في نفس الوقت ، حيث تبدأ في الاقتراب من نطاق الانصهار الكلي .
ذوبان المعادن في وقت واحد
– عند العمل مع المعادن النقية ، من المحتمل أن تلاحظ أنه يذوب بشكل منتظم تقريبًا ، و هذا على النقيض من العناصر الأخرى مثل الجليد ، الذي يذوب تدريجياً ، و السائل مرئي بينما لا تزال أجزاء من المواد الصلبة موجودة .
– الموصلية الحرارية هي أحد الأسباب الرئيسية لهذا الانصهار الموحد لأن المعادن استثنائية في نقل الحرارة. مقارنة بالجليد ، فإن معدل الموصلية المعدنية أعلى من حيث الحجم ، و هذا يعني أن تطبيق الحرارة على جزء واحد من قضيب معدني أو قضيب سيشهد توزيع الحرارة بشكل متساوٍ طوال الوقت .
– كلما كان المعدن أكثر كثافة – عادةً – كانت الموصلية الحرارية أفضل ، و هذا يسمح لتشغيل المعادن بتطبيق الحرارة بأمان في مكان واحد و لكن لا يزال تسخين قطعة معدنية بالكامل بشكل صحيح .
التصنيف الكيميائي للمعادن
– يتم تصنيف المعادن كيميائيًا إلى : المعادن العنصرية ، و من الأمثلة عليها الألماس و الجرافيت ، و الكبريتيدات ، و من الأمثلة عليها الجالينا ، و الأكاسيد ، و من الأمثلة عليها الكوارتز ، و الهاليدات ، و من الأمثلة عليها الفلوريت ، و الفوسفات ، و من الأمثلة عليها الأباتيت ، و الكربونات ، و من الأمثلة عليها الكالسيت ، و الكبريتات ، و السيلكات ، و من الأمثلة عليها الكوارتز .
الخواص الطبيعية للمعادن
– هناك العديد من الخواص التي تميز المعادن عن غيرها ، و منها ما يلي :
خواص بصرية
– و هي تلك الخواص التي يمكن مشاهدتها بالعين المجردة ، و هي : اللون ، و تكون إما ذات لون متغير أو ثابت ، و المخدش ، و هو عبارة عن اللون الذي يكون عليه المعدن عندما يكون مسحوقاً ، و الشفافية : و هي أن يكون المعدن شفافاً أو شبه شفاف أو معتماً ، و البريق ، و هي مدى القدرة التي يمتلكها المعدن على عكس الأشعة الضوئية ، و يقسم البريق إلى نوعين إما فلزي أو لا فلزي .
خواص تماسكية
– و هي تلك الخصائص التي تصف مدى قوة و تماسك المعدن ، و تنقسم إلى ما يلي : الصلادة ، و هي مدى مقاومة المعدن لأي عامل ممكن يتسبب له بخدش ، و الانخلاع ، و يسمى أيضاً بالتشقق ، و الانفصال ، و هي مدى تأثر المعدن بالعوامل الخارجية التي قد تتسبب بتكسره أو تفتته ، و سطح الكسر ، و هو الشكل الذي يتخذه الشكل عند تعرضه للكسر الصناعي ، و أيضًا القابلية للسحب و الطرق ، و الوزن النوعي ، و هناك خواص أخرى ، مثل : الإشعاع الذري ، و الكهربائية ، و المغناطيسية ، و درجة حرارة انصهاره .
نبذة عن المعادن
– المعدن هو عبارة عن مركب يمتاز بحالته الصلبة ، و هو يتكون في الطبيعة بواسطة عمليات جيولوجية ، و يطلق مصطلح المعدن على البنية التي يكون عليها المركب الكيميائي ، و تختلف خصائص المعادن فيما بينها من حيث التركيب ما بين عناصر نقية وأملاح بسيطة بالإضافة إلى سليكات معقدة ، و يطلق على العلم المختص بدراسة المعادن اسم علم العادن .
– و المعادن تنصهر عندما ترتفع درجات الحرارة بدرجة كافية ، تهتز الأيونات التي تشكل المعدن أكثر فأكثر ، مما يؤدي في النهاية إلى كسر الروابط الموجودة بها وتسمح لها بالحركة بحرية ، و عندما يبدأ الهيكل الداخلي للمعادن في التحول و تخفف الروابط ، يصبح السائل ، حيث إن قوة الرابطة – التي تعتمد على المادة نفسها – هي عادة ما تحدد نقطة انصهار المعدن ، و سيكون لبعض السبائك المعدنية نقاط انصهار أعلى أو أقل من المعادن الفردية نفسها ، و قد لا تذوب بشكل سلس دائمًا .
جدول لصهر المعادن
– عادة ، عندما يسأل شخص ما عن نقاط انصهار المعادن ، فإنه يبحث عن درجة حرارة صلبة يحتاج المعدن إلى تسخينها بحيث يؤدي إلى تسييل ، و فيما يلي جدول تفاعلي يعتمد على مجموعة متنوعة من المصادر العلمية لنقاط انصهار المعادن المختلفة :
1- الكادميوم 610
2- سبائك الألومنيوم 865
3- الأنتيمون 1170
4- الألومنيوم 1220
5- البريليوم النحاس 1587
6- الأميرالية نحاس 1650
7- نحاس أصفر (1710)
8- نحاس (أحمر) 1832
9- ألومنيوم برونز 1881 – 1900
10- البريليوم 2345
كيفية فهم السبائك
– توجد العديد من السبائك المعدنية في قائمة درجات الحرارة الخاصة بنا ، و لكن من المهم أن نعرف أن معظمها يحتوي على نطاق درجة حرارة كبير مطلوب للوصول إليه ، و عندما تتغير التركيبة ، تتغير نقطة الحرارة و تتوسع النطاقات بنحو 200 درجة فهرنهايت ، يعني نطاق سبيكة أنه سيبدأ في حالة سائلة وصلبة ، في بعض الأحيان في نفس الوقت ، حيث تبدأ في الاقتراب من نطاق الانصهار الكلي .
ذوبان المعادن في وقت واحد
– عند العمل مع المعادن النقية ، من المحتمل أن تلاحظ أنه يذوب بشكل منتظم تقريبًا ، و هذا على النقيض من العناصر الأخرى مثل الجليد ، الذي يذوب تدريجياً ، و السائل مرئي بينما لا تزال أجزاء من المواد الصلبة موجودة .
– الموصلية الحرارية هي أحد الأسباب الرئيسية لهذا الانصهار الموحد لأن المعادن استثنائية في نقل الحرارة. مقارنة بالجليد ، فإن معدل الموصلية المعدنية أعلى من حيث الحجم ، و هذا يعني أن تطبيق الحرارة على جزء واحد من قضيب معدني أو قضيب سيشهد توزيع الحرارة بشكل متساوٍ طوال الوقت .
– كلما كان المعدن أكثر كثافة – عادةً – كانت الموصلية الحرارية أفضل ، و هذا يسمح لتشغيل المعادن بتطبيق الحرارة بأمان في مكان واحد و لكن لا يزال تسخين قطعة معدنية بالكامل بشكل صحيح .
التصنيف الكيميائي للمعادن
– يتم تصنيف المعادن كيميائيًا إلى : المعادن العنصرية ، و من الأمثلة عليها الألماس و الجرافيت ، و الكبريتيدات ، و من الأمثلة عليها الجالينا ، و الأكاسيد ، و من الأمثلة عليها الكوارتز ، و الهاليدات ، و من الأمثلة عليها الفلوريت ، و الفوسفات ، و من الأمثلة عليها الأباتيت ، و الكربونات ، و من الأمثلة عليها الكالسيت ، و الكبريتات ، و السيلكات ، و من الأمثلة عليها الكوارتز .
الخواص الطبيعية للمعادن
– هناك العديد من الخواص التي تميز المعادن عن غيرها ، و منها ما يلي :
خواص بصرية
– و هي تلك الخواص التي يمكن مشاهدتها بالعين المجردة ، و هي : اللون ، و تكون إما ذات لون متغير أو ثابت ، و المخدش ، و هو عبارة عن اللون الذي يكون عليه المعدن عندما يكون مسحوقاً ، و الشفافية : و هي أن يكون المعدن شفافاً أو شبه شفاف أو معتماً ، و البريق ، و هي مدى القدرة التي يمتلكها المعدن على عكس الأشعة الضوئية ، و يقسم البريق إلى نوعين إما فلزي أو لا فلزي .
خواص تماسكية
– و هي تلك الخصائص التي تصف مدى قوة و تماسك المعدن ، و تنقسم إلى ما يلي : الصلادة ، و هي مدى مقاومة المعدن لأي عامل ممكن يتسبب له بخدش ، و الانخلاع ، و يسمى أيضاً بالتشقق ، و الانفصال ، و هي مدى تأثر المعدن بالعوامل الخارجية التي قد تتسبب بتكسره أو تفتته ، و سطح الكسر ، و هو الشكل الذي يتخذه الشكل عند تعرضه للكسر الصناعي ، و أيضًا القابلية للسحب و الطرق ، و الوزن النوعي ، و هناك خواص أخرى ، مثل : الإشعاع الذري ، و الكهربائية ، و المغناطيسية ، و درجة حرارة انصهاره .
