مقالات تجارت آلیاژ مقالاتی از فلزات پرکاربرد
نام کانی از واژه فارسی کان به معنای سنگ معدن برگرفته شده و یک ماده طبیعی، غیر آلی و جامد است. کانی‌ها در ترکیب سنگ‌های پوسته زمین پیدا می‌شوند و دارای فرمول شیمیایی و ساختمان اتمی مشخص و ترکیب شیمیایی تقریبا ثابتی هستند.
کوچک‌ترین جز یک ماده معدنی کانی است و ساختار اتمی، نوع ترکیب مولکولی یا شیمیایی خاص خود، باعث تفاوت یک ماده معدنی با دیگر مواد معدنی شده است. همچنین کانی‌ها در زندگی انسان و صنایع کاربرد زیادی دارند.
کانی چیست؟
کانی ماده‌ای است که به‌طور طبیعی از معادن به اندازه چشم‌گیری استخراج می‌شود. کانی‌ها از پیوندهای گوناگون بین اتم‌ها به وجود می‌آیند و بسیاری از آن‌ها از دو یا چند عنصر و برخی از یک عنصر خالص تشکیل شده‌اند. گفتنی است موادی مثل آلیاژهای گوناگون ساخت دست انسان، شیشه و چینی کانی نیستند. همچنین صدف، مروارید، عاج، استخوان و مواد دیگری که توسط جانداران دیگر ساخته می‌شود در این دسته قرار نمی‌گیرند. لازم به ذکر است گرافیت و زغال‌سنگ با اینکه منبعی آلی دارند چون در مسیر تکامل خود دچار تغییرات زیادی شده‌اند و به‌طور مستقیم ریشه آلی ندارند، کانی محسوب می‌شوند.
بیشتر بخوانید: گرافیت چیست و کاربرد آن در صنایع
حدود 98.5 درصد کانی‌ها از 8 عنصر اکسیژن، سیلیسیم، آلومینیوم، آهن، کلسیم، سدیم، پتاسیم، و منیزیم تشکیل شده‌اند. از ترکیب شدن این عناصر با یکدیگر، کانی‌های متنوعی به‌وجود آمده‌اند. کانی‌ها به دلیل چگونگی شکل‌گیری از نظر ترکیب شیمیایی، شکل ظاهری، رنگ، اندازه و … با یکدیگر تفاوت دارند.
عوامل تشکیل کانی‌ها
- سرد شدن بخار در سطح سنگ‌ها یا شکاف‌های موجود در آن‌ها
- واکنش‌های شیمیایی یون‌ها در آب
- تخریب شیمیایی کانی‌های دیگر
- در درون زمین و تحت تأثیر گرما و فشار و واکنش با محلول‌های داغ، مانند گرافیت
- منجمد شدن مواد مذاب؛ مثل کوارتز و فلدسپات
- تبخیر محلول‌های سیر شده (نمک دریا) و فراسیر شده (نمک معدن)
- تشکیل کانی با کمک تجزیه کانی‌های دیگر مانند خاک رس که حاصل از خورد شدن فلدسپات است.
- تحمل فشار و گرمای شدید مثل تشکیل زغال‌سنگ
- سرد شدن خاکستر آتشفشان مثل گوگرد و توف
- سرد شدن گدازه آتشفشان که باعث تشکیل پوکه و سنگ پا می‌شود.
ویژگی کانی ها
– کانی‌ها همگن هستند، به این معنا که ویژگی‌های شیمیایی و فیزیکی تمام ذرات تشکیل دهنده‌ی آن یکسان می‌باشد.
– جامد و بلوری‌اند، یعنی تمام ذرات سازنده‌ی آن‌ها براساس نظم و قانون مشخصی در کنار هم قرار گرفته‌اند.
– برخی از کانی‌ها از یک عنصر تشکیل شده‌اند مانند طلا و بسیار از کانی‌ها از دو یا چند عنصر متفاوت ساخته شده و ماده‌ی مرکبی را ایجاد کرده‌اند مانند کوارتز که ترکیبی از سیلیسیم و اکسیژن بوده و فراوان‌ترین کانی است.
– هر کانی ترکیب شیمیایی ثابتی دارد. بعنوان مثال کلسیت همواره CaCO۳ است و پیریت همیشه FeS۲ می‌باشد. البته ممکن است در برخی کانی‌ها نسبت برخی عنصرها تغییر نماید.
شناسایی کانی‌ها
بمنظور شناسایی کانی‌ها از خواص شیمیایی، فیزیکی و نوری آن‌ها کمک گرفته می‌شود. این روش‌ها عبارتند از:
– رنگ شعله: تکه‌ای از کانی یا پودر آن را روی شعله قرار می‌دهند و با دستگاهی به آن می‌دمند که می‌توان برخی از کانی‌ها را با تغییر رنگی که در شعله پدید می‌آید، شناسایی نمود. مثلا با سوزاندن منیزیم رنگ قرمز، کلسیم رنگ نارنجی و مس رنگ سبز درخشان دیده می‌شود.
– طیف نور: در این روش با قرار دادن مقدار کمی از یک کانی در دستگاهی که با جرقه الکتریکی و در فشار زیاد کار می‌کند، کانی بخار شود. سپس اتم‌های عناصر تشکیل دهنده کانی، طول موج خاصی ساطع می‌کنند که پس از عکس برداری می‌توان به شناسایی عنصرهای سازنده کانی پرداخت.
– میکروسکوپ پلاریزان: ضخامت یک قطعه سنگ را که دارای کانی‌های مختلف است را به اندازه‌ای کاهش می‌دهند تا شفاف شود و نور از آن بگذرد. سپس زیر میکروسکوپ پلاریزان آن را بررسی می‌کنند و از روی نوع شکستگی، ضریب شکست نور، شکل ظاهری، رنگ و ویژگی‌های دیگر کانی شناسایی می‌شود.
– میکروسکوپ الکترونی: : لایه نازکی از کانی را توسط میکروسکوپ بررسی می‌کنند. با برخورد باریکه الکترونی به کانی، بخشی از آن جذب می‌شود و از کانی سایه‌ای بر روی صفحه‌ی مخصوصی به‌وجود می‌آید. با بررسی این سایه از نظر شکستگی‌ها، ساختمان درونی کانی و شکل ظاهری، کانی شناسایی می‌شود.
– پرتو ایکس: یکی از روش‌های کارآمد برای شناسایی کانی‌ها، به ویژه کانی‌هایی که ترکیب شیمیایی مشابهی دارند روش پرتو ایکس است.
طبقه بندی کانی ها
کانی‌ها بر این اساس چگونگی شکل‌گیری به کانی‌های آذرین، رسوبی و دگرگونی طبقه‌بندی می‌شوند. همچنین دسته بندی آن‌ها با توجه به ترکیب شیمیایی به شکل زیر است:
- سیلیکات‌ها: از مهمترین کانی‌های کره زمین بوده و حدود ۹۰ درصد از پوسته زمین را تشکیل می‌دهند. مانند: الوین، پیروکسین، آمفیبول، کوارتز، فلدسپات، میکای سفید و کائولینیت
- سولفات‌ها: از ترکیب شدن اکسیژن، گوگرد و یک یا چند فلز ایجاد می‌شود. مانند:ژیپس، انیدریت، آلونیت و باریت
- کربنات‌ها: از حل شدن دی‌اکسید کربن در آب باران، اسیدکربنیک به‌دست می‌آید. مانند: دولومیت، کلسیت، سروزیت، سیدریت، منیزیت، اسمیت، مالاکیت و سونیت
- فسفات‌ها: حاصل ترکیب فسفر، اکسیژن و یک یا چند فلز با یکدیگر است.مانند: آپاتیت و فیروزه
- هالیدها: ترکیب‌های مختلفی از هالوژنها، مانند کلر، برم، ید و فلئور با یک فلز هستند. مانند: فلئوریت، هالیت و سیلویت
- سولفیدها: ترکیبی از گوگرد با یک فلز است. بیش از ۲۰۰ نوع سولفید در طبیعت یافت شده مانند: پیریت، گالن، اسفالریت
- اکسیدها: از ترکیب اکسیژن با یک فلز به دست می‌آیند. مانند: مانیتیت، لیمونیت، هماتیت
- عنصرها: فقط حدود ۲۰ عنصر به صورت خالص مانند طلا، نقره، مس، کربن و گوگرد می‌توانند سازنده‌ی کانی باشند.
کاربرد کانی‌ها
بیش از ۴۰ نوع کانی و صدها ترکیبی که از آن‌ها امرزه شناسایی شده در صنعت کاربرد بسیار زیادی دارند که عبارتند از:
- گرافیت: ساخت بوته کوره‌های فولادسازی، در صنایع برق، نیروگاه‌های هسته‌ای، رنگ سازی، مدادسازی و واکس
- الماس: جواهر، ساخت سرمته‌ی حفاری، ابزار برنده و ساینده
- آزبست: در ساخت توری چراغ، پارچه‌ی نسوز، عایق حرارتی، لنت ترمز، لوله و ورقه‌های سیمانی کاربرد داشته اما به دلیل نقش آن در ایجاد بیماری در ریه‌ها، استفاده از آن ممنوع شده و به کانی نامهربان معروف است.
- میکا: عایق الکتریکی در تلویزیون، رادیو و دیگر دستگاه‌های الکتریکی، لاستیک‌سازی، شیشه دریچه کوره‌های ذوب فلز، کاغذ معمولی، کاغذ دیواری، طلق سماور و چراغ آشپزخانه، روغن نسوز
- کلسیت: مجسمه‌سازی، سنگ نمای ساختمان، تصفیه آب، سیمان، چرم‌سازی، شیشه‌سازی، کاغذسازی، ابزارهای نوری برای ایجاد نور پلاریزه، ذوب فلزها و کشاورزی
- کوارتز: کاغذ، شیشه، سمباده و جواهر، ابزارهای نوری و اخترشناسی، ساعت‌سازی
- ارتوزها: لعاب کاشی و چینی
- طلا: جواهر، سکه، آب کاری طلا، دندان، مجسمه‌سازی، هواپیماسازی، ترانزیستورها و دیودها، صنعت فضا و کاتالیزور فرایندهای شیمیایی، لوازم الکترونیکی و ساخت آلیاژهای مخصوص
- مس: لوله سازی، صنعت الکتریکی و الکترونیک، فرایندهای شیمیایی و محلول شوایتزر (حلال سلولز پنبه)، رنگ آب و سبز، مواد آرایشی، سکه، ظرف، آلیاژ و آبکاری
- زرنیخ: حشره‌کش و تهیه ارسنیک، رنگ سازی، پزشکی
- هالیت: شوینده‌ها، پارچه‌بافی، چوب بری، سدیم و کلر، چرم سازی، رنگرزی، کودسازی، مصارف خوراکی نمک و نگهداری مواد غذایی و خنک‌کنندهٔ موتور یخچال،
- و …
