مجموعات المعادن Minerals Groups
- ترتبط العناصر بعضها مع بعض بطرائق وأشكال ونسب مختلفة، وينتج عن ذلك تكون آلاف المعادن.
- لتسهيل دراسة المعادن وفهم خواصها صَنَّفَها الجيولوجيون إلى مجموعات، ولكل مجموعة طبيعة كيميائية محددة وخصائص مميزة.
(1) السيليكات Silicate
- يُعد الأكسجين أكثر العناصر شيوعًا في القشرة الأرضية، يليه السيليكون، وتسمى المعادن المحتوية على الأكسجين والسيليكون وعنصر آخر أو أكثر - في الغالب السيليكات Silicate.
- تشكل السيليكات 96% تقريباً من المعادن الموجودة في القشرة الأرضية ويتبع المعدنان الأكثر شيوعاً (الفلسبار والكوارتز) مجموعة السيليكات.
- وحدة البناء الأساسية للمعادن السيليكاتية هي سيليكا الهرم الرباعي الأوجه المبين في الشكل التالي:
- الهرم الرباعي الأوجه Tetrahedron جسم صلب محاط بأربعة أوجه من مثلثات متساوية الأضلاع على شكل هرم، لذا يمكن تسميته هرم السيليكا.
- من المعروف أن الإلكترونات في مستويات الطاقة الأخيرة في الذرة تسمى إلكترونات التكافؤ.
- يحدد عدد إلكترونات التكافؤ نوع وعدد الروابط الكيميائية التي تشكلها الذرة، ولأن لذرة السيليكون أربعة إلكترونات تكافؤ، فلديها القدرة على الارتباط بأربع ذرات أكسجين بطرائق متعددة، مما يسمح بوجود معادن السيليكا بتراكيب متنوعة، وخصائص مختلفة.
- الشكل السابق تحتوي أهرامات السيليكا على أربعة أيونات أكسجين مرتبطة مع ذرة سيليكون مركزية.
- تتحد أهرامات السيليكا، بعضها مع بعض على شكل سلاسل وصفائح وتراكيب معقدة، وتصبح هذه التراكيب معادن سيليكاتية متعددة في الأرض.
- ترتبط أيونات رباعي الأوجه بعضها مع بعض بروابط قوية لتشكل الصفيحة أو السلسلة أو تراكيب معقدة ثلاثية الأبعاد والروابط بين الذرات تساعد في تنوع خصائص المعادن، ومنها المكسر والانفصام.
- يظهر الشكل التالي الصفائح السيليكاتية (Phyllosilicate)، حيث ترتبط كل من أيونات البوتاسيوم الموجبة أو الألومنيوم مع صفائح الأهرامات السالبة الشحنة.
- تنفصم المايكا إلى صفائح بسهولة؛ لأن قوى التجاذب بين صفائح أهرامات السيليكا وأيونات الألومنيوم والبوتاسيوم ضعيفة.
- يتكون الإسبستوس أيضًا من سلاسل مزدوجة من أهرامات السيليكا، وتنتج عن ضعف الروابط بين هذه السلاسل المزدوجة الطبيعة الليفية لمعدن الأسبستوس.
(2) الكربونات Carbonates
- يتحد الأكسجين بسهولة مع معظم العناصر تقريبًا مكونا مجموعات معدنية منها الكربونات والكربونات معادن مكونة من أيونات فلز أو أكثر موجبة الشحنة متحدة مع أيون الكربونات CO3-2 سالب الشحنة.
- من أمثلة الكربونات الكالسيت والدولوميت والرودوکروزیت.
- توجد معادن الكربونات في الصخور الجيرية والرخام.
- تمتاز بعض معادن الكربونات ومنها الكالسيت بتعدد ألوانها بسبب وجود شوائب فيها، كذلك يتميز معدن الرودوكروزيت بلونه الوردي المبين في الشكل السابق.
(3) الأكاسيد Oxides
- هي مركبات تتألف من أكسجين وفلز.
- تعد معادن الهيماتيت Fe2O3 والماجنيتيت Fe3O4 أكاسيد حديد شائعة، ومصدرًا جيدًا للحديد.
- معدن اليورانينيت UO2 معدن قيم؛ لأنه يشكل المصدر الرئيس لليورانيوم المستخدم في إنتاج الطاقة النووية.
(4) الفوسفات Phosphate
- معادن تحتوي على أيون الفوسفات -3(PO4) ضمن تركيبها الكيميائي.
- ومن أشهر معادن هذه المجموعة الأباتيت Ca5(PO4) (F, Cl, OH)
- تستخدم الفوسفات في صناعة الأسمدة وإنتاج حامض الفوسفوريك.
(5) المجموعات الأخرى Other groups
- هناك مجموعات معدنية رئيسة أخرى، ومنها الكبريتات والكبريتيدات والهاليدات والفوسفات والعناصر الحرة (الأصلية).
- الكبريتيدات – ومنها البيريت FeS2 - مركبات تتألف من الكبريت وعنصر واحد أو أكثر.
- أما الكبريتات - ومنها الأنهيدريت CaSO4 - فهي مركبات لعناصر متحدة مع أيون الكبريتات SO4-2.
- تتكون الهاليدات – ومنها معدن الهاليت NaCl - من أيونات الكلوريد أو الفلوريد متحدة مع كالسيوم أو صوديوم أو بوتاسيوم.
- العناصر الحرة - ومنها الفضة Ag أو النحاس Cu - مكونة من عنصر واحد فقط>
- الجدول التالي يوضح مجموعات المعادن واستعمالاتها الرئيسية:
