خصائص المعادن

المقدمة

تصنيف العناصر إلى صنفين رئيسيين هما:
- المعادن
- اللاَّمعادن

ونجد حوالي 3/4 العناصر عبارة عن معادن غير أنها معروفة في الحياة العلمية نضر للإستعمالاته الكثيرة مثل : (الحديد، النحاس، الالمنيوم، اللتوتياء، الرصاص، الزئبق، الذهب، الفضة...الخ).
- تتميز المعادن عموما بالقساوة و الصلابة و القابلية للطرق و التشكيل كما تتميز بدرجات انصهار عالية نسبيا كما أن سطوحها المصقولة عاكسة للضوء.
-ونضر للبنية الالكترونية التي تتمتع بها العناصر المعدنية فإن لها قابلية للتخلي عن الالكترونات بسهولة فهي بذلك عناصر كهروجانبية أي أنها مرجعات قوية اذ تتأكسد في تفاعلات الكميائية مع الأجسام النقية، في بحثنا عن الحديد كامثلة عن المعادن.
-يحتل الحديد أهمية كبيرة في الصناعة و قد عرف وأستعمل منذ القديم وهذا لسهولة تعدينة بطرق بسيطة عكس الالمنيوم ولتوفير في قشرة الكرة الأرضية بكثرة 5% منها ويأتي بعد الألمنيوم من حيث نسبة وجوده.
-فالحديد أقل ارجاعا من كل من (التوتياء، والألمنيوم و الصوديوم) وأكثر إرجاعا من كل من (الرصاص، و النحاس، و الفضة، و الزئبق).

تعريف الحديد
لا يوجد الحديد حرا في الطبيعة إنما على شكل فلزات متكونة من مركبات مختلفة معا في التربة ويوجد في كل أنحاء العالم تقريبا، إذ أنه يدخل في تركيب القشرة الأرضية بنسبة 56% إنّ هذا المعدن عندما يكون نقيا يغلب عليه اللون الأبيض والرمادي.
مصادر الحديد
يوجد الحديد في الطبيعة على شكل مركبات كميائية ممزوجة بالتربة والرمال والصخور و تدعى بالحديد الغفل وهذا الغفل يوجد على سطح الأرض ويسمى بالمنجما مكشوفا أو داخل الأرض ويسمى منجما جوفيا و للحصول على المعدن صافي تقوم بتعدينه في الفرن العالي.
تعدين الحديد
تشمل عمليات تعدين الحديد على المراحل التالية:
1- تنقية الخام من بعض الشوائب بغسله بالماء وتجفيفه.
2- معالجة الخام النقي في الفرن العالي ويكون ذلك بمزجه مع فحم الكوك في الفرن نفسه و في نفس الوقت، يرسل تيار هوائي ساخن من الأسفل إلى الأعلى، حيث يتفاعل الفحم الكوك مع الأوكسجين و ينتج عند ذلك أكسيد الفحم.
3- و منه يحصل على الحديد منه به نسبة قليلة، من الفحم حيث من الفحم، يخرج المصهور من أسفل الفرن و هو عبارة من الحديد الصلب المنصهر، يستخدم هذا الأخير للحصول على الحديد الصلب والأشهب و الفولاذ و الحديد اللين.
4- ويوجد في معمل الحجار فرنان عاليان نحصل بواسطتها على الحديد الصلب.
تعريف الفرن العالي
مادة الحديد توضع في فرن و هذا الفرن يسمى بالفرن العالي، و الفرن العالي هو عبارة عن برج ذو ارتفاع من 20م إلى 40م وقطره 5م إلى 10م و هو مرمن بمواد الخاصة ولا ننسى أن حجمه هو 633 متر مكعب و هو مقاوم للحرارة.

سبائكه
أ- تعريف السبكة:
هي خليط معدني أو أكثر
ب- الحديد الزهر -الصلب-
هو حديد 1.5 إلى كربون هو قابل للإنكسار بسهولة و لا يسمح بطرقة .
ج- الفولاذ
حديد +0.05 إلى 1.5 كربون
د- خصائص الفولاذ
هو مرن وقاسي مطاوع ويتغير خصائصه حسب نسبة الكربون.


أنواع الفولاذ
الفولاذ اللين، الفولاذ النصف القاسي، الفولاذ القاسي، الحديد قابل للصداء بفضل عوامل الرطوبة أكسيد الحديد ويكون الصداء عوامل التكوين الصداء هي :
الأوكسجين في هواء الغبار الموجود في الطبقات العليا و الصداء هو عبارة عن عدة تفاعلات كيميائية للحديد و هو ليس أحسن ناقل للكهرباء.

خصائصه :
- الحديد معدن أبيض، رمادي عندما يكون نقيا و في حالته الصلبة العادية.
-يتميز الحديد بانجذابه نحو المغناطيسي، ويصبح هو الآخر مغناطيسيا عندما يكون موجودا في حقل مغناطيسي ويفعل هذه الصفة عند زوال هذا الحقل.

وجود الحديد في الطبيعة
-يوجد الحديد في الطبيعة بشكل أكاسيد هي أكسيد الحديد المغناطيسي أو المعناتيت، وأكسيد الحديد الثلاثي (الهيماتين الأحمر) وأكسيد الحديد الثلاثي (الآيمونيتي) وبشكل فحمات مثل فحمات الحديد ثلاثي الحديد السباتي في انكسار وبشكل كباريت مثل (البريت).

إستعمالات الحديد
يستعمل الحديد في صناعة الأبواب الحديدية، ويستعمل في صناعة الأدوات النجارية كالمطرقة الخ...
ويستعمل في صناعة بعض أدوات الدراسة كالميزان إلخ...
ويستعمل في صناعة وسائل الأعمدة الكهربائية والأنابيب.
ويستعمل في صناعة السكة الحديدية.