با کانی ها آشنا شوید

سیاره ما از لایه های سنگی ساخته شده است. سطحی ترین لایه زمین (یعنی پوسته، دقیقاً همان جایی که ما به همراه گیاهان و سایر جانداران زندگی می کنیم)، بخشی از سنگ کره است که نام خود را از جنس مواد تشکیل دهنده اش یعنی سنگ ها گرفته است. سنگ ها خود از موادی ساخته شده اند که به آنها کانی (Mineral) می گویند.

کانی ها علاوه بر اینکه تشکیل دهنده ساختار سنگ های جهان ما هستند، ماده اولیه برای تهیه بسیاری از وسائل و ابزارها را در اختیارمان قرار می دهند. برای مثال مغز مداد که با آن در مدرسه نوشتن را فرا گرفتید، نوعی کانی است. اگر به انگشتر پدربزرگ تان نگاه کنید، دو نوع کانی را خواهید داد، نگین انگشتر و بدنه آن هر دو کانی هستند. وقتی قالب یخی را در لیوان شربت می اندازید تا آن را خنک بنوشید، با کانی سر و کار داشته اید. حتی لیوانی که در دست دارید نیز از کانی ساخته شده است یا وقتی سیبی را می خورید، انواع کانی ها را وارد بدن خود می کنید. شاید برایتان جالب باشد اگر بدانید ما در بدنمان حدود 60 نوع کانی داریم. ما حتی دندان هایمان را موقع مسواک زدن، با نوعی کانی (موجود در خمیر دندان) تمیز می کنیم.

در این مقاله شما می توانید با کانی ها آشنا شوید و اطلاعات خوبی را بدست آورید.

در تعریف کانی گفته می شود: «کانی ماده ای است طبیعی، جامد و غیر آلی که در ترکیب سنگ های پوسته زمین یافت می شود و دارای ترکیب شیمیایی و ساختار اتمی مشخص است.» برخی کانی ها از یک عنصر و بسیاری از آنها از دو یا چند عنصر مختلف درست شده اند. در حقیقت، کانی به ماده ای گفته می شود که بطور طبیعی از معدن بدست می آید، در نتیجه موادی مانند شیشه، چینی، آلیاژهای گوناگون که انسان آنها را ساخته است یا موادی مانند مروارید، صدف، استخوان، عاج و بسیاری دیگری که جانداران می سازند، کانی نیستند.

تاریخچه کاربرد کانی ها

قرن ها پیش، برخی از کانی ها به عنوان سلاح دفاعی و ابزار شکار بشر کاربرد زیادی داشته اند. حتماً با نام عصر حجر یا عصر سنگ آشنا هستید. عصر حجر نام دوره ای از تاریخ است که هنوز فلزات کشف نشده بودند و انسان از سنگ استفاده های زیادی می کرد. به عنوان مثال از سنگ چخماق به علت تیز و بُرنده بودن آن، چاقو یا سر نیزه و ابزار دفاعی می ساختند. امروزه نیز از کانی ها استفاده های بسیاری می شود. گچ دیوار، گچ تخته، بسیاری از وسائل آشپزخانه، برخی مواد غذایی مانند نمک و بسیاری از مواردی که اطراف ما وجود دارند، از کانی ساخته شده اند.

یونانی ها اولین ملتی بودند که جنبه علمی کانی ها را بررسی کردند. تالس، 485 سال قبل از میلاد به خاصیت کهربایی کانی ها اشاره کرده است. مصریان قدیم 6000 سال قبل از میلاد در صحرای سینا، فیروزه را به خاطر رنگ زیبایش استخراج می کردند. انسان های عصر حجر، سنگ آتشزنه را که دارای سطح شکست تیز است، به عنوان چاقو و سر نیزه، جهت تراشیدن چوب و تهیه نوک تیز تیر و کمان بکار می بردند. علاوه بر آن از تفریت که دارای سطح شکست منحنی شکل است، برای تهیه تبر و از کانی پیریت جهت تهیه آتش استفاده می کردند.

حدود 3000 سال قبل از میلاد مسیح، مصری ها از ذوب سیلیس، شیشه تهیه کردند و قرن ها پیش از میلاد مسیح، چینی ها از کائولن ابزار چینی می ساختند.

در طول تاریخ، اطلاعات بسیاری در رابطه با چگونگی شکل گیری، جنس، ساختمان و سایر خصوصیات کانی ها بدست آمده است.

نامگذاری کانی ها

اسامی کانی ها بر اساس مجموعه ای از ضوابط و قوانین بین المللی تعیین می شود. به عنوان مثال:

• نام عده زیادی از کانی ها در واقع اسم محلی است که برای اولین بار در آنجا پیدا شده اند و به انتهای نام منطقه، پسوند «ایت» اضافه شده است. به عنوان مثال ایلمنیت از نام کوه های ایلمن واقع در اورال و تیرولیت از تیرول که محلی در اتریش است، گرفته شده است.
• نام بعضی از کانی ها از اصطلاحات خاص برخی کشورها گرفته شده است. به عنوان مثال سافیر از اصطلاحات محلی هندوستان است.
• نام عده دیگری از کانی ها از رنگ آنها در زبان یونانی گرفته شده است. به عنوان مثال هماتیت به معنی قرمز خونی، آزوریت به معنی آبی رنگ، کلریت به معنی سبز رنگ و آلبیت به معنی سفید رنگ است.
• نام بعضی از کانی ها مربوط به عناصر موجود در آنها است. به عنوان مثال نیکلین دارای نیکل و کوپریت دارای مس است.
• نام بعضی از کانی ها از اسم محققانی که آنها را برای اولین بار یافته اند، مشتق شده است. به عنوان مثال براگیت به نام کاشف آن براگ و بیرونیت به نام یابنده آن ابوریحان بیرونی نامگذاری شده اند.

اهمیت اقتصادی کانی ها

کانی ها کاربردهای فراوانی دارند. برای ساختن یک ساختمان از سنگ ها و کانی های مختلفی استفاده می شود. فلز، سنگ، شیشه، آجر، ماسه، گچ، یا کانی هستند یا از کانی ساخته شده اند.

بسیاری از صنایع نیز به کانی ها وابسته هستند. از زمانی که انسان به فناوری ذوب کردن فلز، قالب ریزی و تولید آلیاژ دست پیدا کرد، کاربرد کانی ها هم گسترش یافته است. امروزه بیش از 40 نوع کانی و صدها ترکیبی که از آنها بدست می آید، در صنعت کاربرد دارند.

در ابتدا که دانش استفاده از کانی ها گسترده نبود، به همان صورت که از پوسته زمین بدست می آمدند، از آنها استفاده می کردند. برخی از این کانی ها که بلورهای ظریف و مقاوم در برابر فرسایش داشتند، پس از صیقل کاری و تراش خوردن، به عنوان ابزار زینتی بکار می رفتند. این نوع کانی ها به عنوان سنگ های قیمتی یا جواهر معروف هستند. الماس، فیروزه، یاقوت، زمرد، لعل، چشم گربه، عقیق و دُرّ کوهی از مهم ترین کانی های گرانبها هستند. کانی ها در صنایعی مثل خودروسازی، هواپیماسازی، جواهر و زیور آلات و بسیاری از صنایع دیگر کاربرد دارند. در پزشکی نیز برای ساختن بعضی داروها از کانی ها استفاده می شود. همچنین در هنر برای ساختن ظروف و اشیای تزئینی، کانی ها کاربرد گسترده ای دارند.

طبقه بندی کانی ها

تا به حال بیش از 2200 کانی مختلف شناسایی شده اند که بسته به خواص فیزیکی و شیمیایی، می توان آنها را در 9 دسته زیر جای داد. (8 گروه اول کانی های غیر سیلیکاته هستند.)

1. عناصر طبیعی: مانند مس، الماس، طلا، پلاتین و گرافیت.
2. اکسیدات ها، هیدروکسیدها و هیدرات ها: مانند هماتیت و گوتیت.
3. سولفیدها و سولفورها: مانند اسفالریت، گالن و کالکوپیریت.
4. کربنات ها، نیترات ها و بورات ها: مانند کلسیت.
5. سولفات ها: مانند سلستین و انیدریت.
6. کرومات ها، مولیبدات ها و ولفرامات ها: مانند کرومیت.
7. فسفات ها، آرسنات ها و وانادات ها: مانند آپاتیت.
8. هالوژن ها کلریدها، یدیدها و فلوئوریدها: مانند نمک طعام یا هالیت.
9. سیلیکات ها: مانند اولیوین، بریل و کوارتز.

برخی از روش های شناسایی کانی ها

جلا (درخشندگی)

جلای هر کانی در واقع توانایی آن در بازتاب، پخش یا جذب نور است. شاید یک مثال بتواند مفهوم جلا را بهتر نشان دهد. دو کانی پیریت و گوگرد، هر دو در داشتن رنگ زرد مشترک هستند، ولی به دلیل بازتاب متفاوت نور از آنها، جلای متفاوتی دارند. بطورکلی هرچه بازتاب و شکست نور از سطح کانی و شکستگی داخل آن شدیدتر باشد، جلای آن نیز قوی تر و شدیدتر خواهد بود. از آنجایی که جلا در نمونه های مختلف یک کانی تقریباً یکسان است، روش مناسبی برای تشخیص نوع کانی ها است. بر این اساس جلای کانی ها را می توان به دو گروه فلزی و نافلزی تقسیم کرد. تفاوت بین جلای فلزی و نافلزی کانی ها را می توان با تفاوت بین رنگ متالیک و رنگ عادی اتومبیل ها مقایسه کرد.

رنگ و رنگ خاکه

رنگ بخش های سالم و هوانزده یک کانی، نشانه دیگری برای تشخیص آن است. البته باید توجه داشت که رنگ در برخی از کانی ها ممکن است گمراه کننده باشد. به عنوان مثال کانی کوارتز ممکن است به دلیل داشتن ناخالصی به رنگ های سفید شیری، گلی، بنفش، بی رنگ و… دیده شود. از طرف دیگر، چند کانی مختلف ممکن است به یک رنگ باشند. از این رو معمولاً به همراه تعیین رنگ کانی، رنگ خاکی آن را نیز مشخص می کنند. به این منظور گوشه ای از کانی مورد نظر را به روی یک صفحه چینی بدون لعاب می کشیم و اثر حاصل را مشاهده می کنیم.

سختی

سختی، مقاومتی است که کانی در برابر ساییدن یا خراشیده شدن از خود نشان می دهد. برای تعیین سختی کانی ها کافی است که هر کانی را توسط کانی دیگر خراش دهیم تا سختی نسبی آن دو معلوم شود. برای اینکه تعیین سختی کانی ها حالتی یکنواخت پیدا کند، فردریش موهس، کانی شناس آلمانی 10 کانی را که بطور متوالی هر یک سخت تر از نمونه قبلی بود، انتخاب کرد. امرزوه از این 10 کانی که به مقیاس سختی موهس (Mohs Hardness Scale) معروف هستند، به شکل گسترده برای تعیین سختی کانی ها استفاده می کنند.

رُخ

در برخی از کانی ها نحوه قرار گرفتن اتم ها در شبکه بلوری به نحوی است که در جهاتی خاص، پیوندهای سست تری بین آنها ایجاد می شود و در نتیجه بر اثر ضربه یا فشار در امتداد آن سطوح، به راحتی می شکنند. به عنوان مثال در این مورد می توان کانی های گروه میکا را نام برد که در امتداد و به موازات یک سطح خاص ورقه ورقه شده و به اصطلاح رخ بر می دارند. نمونه دیگر بلور نمک طعام است که دارای سه دسته رخ عمود بر هم است.

شکستگی

اگر با چکش، ضربه ای به یک کانی بدون رخ وارد کنیم به شکلی خاص می شکند. (در مورد کانی های دارای رخ، شکستگی باید در جهتی غیر از سطح رخ آن ایجاد شود.) شکستگی کانی های مختلف ممکن است صاف و هموار، خشن، صدفی یا تخته ای باشد. نوع شکستگی مشخصه خوبی برای تشخیص برخی از کانی ها است. ضربه پذیری که نشان دهنده واکنش کانی ها در برابر ضربه و همچنین مقاومت ذرات سازنده کانی در مقابل خرد شدن و جدا شدن از یکدیگر است، نیز نشانه ای برای شناسایی است.

چگالی نسبی

چگالی نسبی هر کانی عبارت از وزن آن نسبت به وزن آب هم حجمش است. چگالی نسبی بیشتر کانی ها بین 2 تا 3.5 است. اگر چگالی نسبی یک کانی کمتر از 2 باشد، سبک و اگر چگالی نسبی یک کانی بیش از 3.5 باشد، سنگین به نظر می رسد.

خواص مغناطیسی

برخی از کانی ها خاصیت مغناطیسی دارند یعنی آهنربا آنها را جذب می کند و این نشانه بسیار خوبی برای تشخیص آنها است.

واکنش با اسید

تنها ویژگی شیمیایی که در شناسایی فوری کانی ها بکار گرفته می شود، چگونگی واکنش آنها با اسید هیدروکلریک ضعیف (5 تا 10 درصد) است. به عنوان مثال کانی کلسیت در اسید رقیق می جوشد.

شکل بلور

شرایط تشکیل کانی ها همواره به صورتی نیست که بتوانند بلورهای بزرگ و کاملاً مشخص بسازند. اگرچه ممکن است، کانی ها چه بطور آزاد و چه در داخل سنگ، بلورهای بسیار بزرگ و زیبایی بسازند، با این حال در بسیاری موارد، بلورهای آن ریز هستند که با چشم غیر مسلح قابل تشخیص نیستند. بلورهای ریز کانی ها را با ذره بین دستی یا در بررسی های دقیق، با میکروسکوپ های پلاریزان و پرتو ایکس بررسی می کنند.

منابع

مقاله علمی و آموزشی «با کانی ها آشنا شوید»، نتیجه ی تحقیق و پژوهش، گردآوری، ترجمه و نگارش هیئت تحریریه پورتال یو سی (شما می توانید) می باشد. در این راستا مقاله مهدی میرزایی در مجله دانشمند، به عنوان منبع اصلی مورد استفاده قرار گرفته است.