کانیها: بلورهای شگفتانگیز طبیعت
کانی چیست؟ از شنهای ساحل تا الماس
اگر به سنگی در کوه یا حتی به سنگریزههای کنار رودخانه نگاه کنید، در حال دیدن مجموعهای از کانیها هستید. کانی1 مادهای است که به طور طبیعی در زمین یافت میشود، جامد است و اتمهای سازندهٔ آن در یک ساختار منظم و تکراری به نام بلور چیده شدهاند. ترکیب شیمیایی هر کانی تقریباً ثابت است. برای مثال، کانی کوارتز2 همیشه از ترکیب دو عنصر سیلیسیم و اکسیژن به فرمول $SiO_2$ ساخته شده است، چه در بیابان باشد و چه در اعماق یک معدن.
ویژگیهای شناسنامهای یک کانی
دانشمندان و حتی جواهرشناسان برای شناسایی کانیهای مختلف، به ویژگیهای فیزیکی منحصر به فرد آنها نگاه میکنند. این ویژگیها مثل اثرانگشت هر کانی هستند:
| ویژگی | توضیح | مثال ملموس |
|---|---|---|
| رنگ | رنگ ظاهری کانی. برخی کانیها همیشه رنگ ثابتی دارند و برخی برحسب ناخالصی، رنگهای مختلفی نشان میدهند. | هماتیت: خاکستری-مشکی، مالاکیت: سبز |
| سختی | میزان مقاومت کانی در برابر خراش. با مقیاس موس3 از ۱ (نرمترین) تا ۱۰ (سختترین) اندازهگیری میشود. | ناخن شما سختی حدود 2.5 دارد. تالک4 (نرمترین) عدد 1 و الماس عدد 10 است. |
| رَخ5 | تمایل کانی برای شکستن در امتداد سطوح صاف و معین. مانند ورقهای کتاب که از هم جدا میشوند. | کانی موسکویت6 (میکا) را میتوان به لایههای نازک و شفاف تقسیم کرد. این ویژگی در پنجرههای اجاقهای قدیمی استفاده میشد. |
| جلا | چگونگی بازتاب نور از سطح کانی. میتواند فلزی، شیشهای، مات یا ابریشمی باشد. | سطح طلا جلای فلزی درخشان دارد، اما کلسیت7 (مثلاً در سنگ مرمر) جلای شیشهای یا مات دارد. |
دستهبندی کانیها بر اساس ترکیب شیمیایی
صدها نوع کانی در طبیعت وجود دارد. زمینشناسان برای مطالعهٔ آسانتر، آنها را بر اساس مهمترین عنصر یا ترکیب شیمیایی سازندهشان گروهبندی میکنند. در اینجا با چهار گروه اصلی آشنا میشویم:
| گروه کانی | ویژگی و ترکیب اصلی | مثالهای معروف |
|---|---|---|
| سیلیکاتها8 | بزرگترین و مهمترین گروه. ترکیب اصلی آنها از سیلیسیم و اکسیژن است. بیش از 90% پوستهٔ زمین از این کانیها ساخته شده است. | کوارتز، فلدسپات9، میکا (موسکویت)، الیوین10 (که در سنگهای آتشفشانی سبز دیده میشود). |
| کربناتها11 | ترکیب اصلی آنها کربن، اکسیژن و یک فلز (مانند کلسیم) است. با اسید (مثل سرکه) واکنش داده و گاز کربن دیاکسید ($CO_2$) آزاد میکنند. | کلسیت (سنگ آهک، مرمر)، دولومیت12. پوسته و صدف بسیاری از جانداران دریایی از کلسیت ساخته شده است. |
| اکسیدها13 | از ترکیب یک یا چند عنصر فلزی با اکسیژن تشکیل میشوند. بسیاری از سنگمعادن14 مهم فلزات، از این گروه هستند. | هماتیت: سنگمعدن آهن، باکسیت15: سنگمعدن آلومینیوم. |
| سولفیدها16 | از ترکیب یک فلز با گوگرد (S) ساخته میشوند. اغلب جلای فلزی دارند و منبع مهمی برای استخراج فلزات هستند. | پیریت17 (طلای ابلهان)، گالن18 (سنگمعدن سرب). پیریت به رنگ برنجی و درخشان است و بعضی آن را با طلا اشتباه میگیرند! |
کانیها در زندگی ما: از خمیردندان تا تلفن همراه
کانیها فقط در موزهها یا معادن نیستند. آنها هر روز و در هر لحظه بخشی از زندگی ما هستند. بیایید نگاهی به اطراف خود بیندازیم:
در خانه: گچ دیوارها از کانی ژیپس19 ساخته شده است. ظروف چینی از خاک رس (حاوی کانیهای سیلیکاتی) درست میشود. حتی خمیردندان شما حاوی پودر بسیار ریز کانیهایی مانند کلسیت برای ساییدن و تمیز کردن دندانهاست.
در صنعت و فناوری: صفحه نمایش تلفن همراه یا تبلت شما از مادهای به نام ایندیوم20 که از کانیهای خاصی استخراج میشود، برای ساخت الکترودهای شفاف استفاده میکند. قطعات الکترونیکی داخل آن نیز از فلزاتی مانند مس و طلا ساخته شده که از کانیها به دست آمدهاند. الماس نه تنها یک جواهر، بلکه به خاطر سختی بسیار بالا در متههای حفاری و ابزارهای برش استفاده میشود.
در کشاورزی: کودهای شیمیایی مثل فسفات و پتاس، از کانیهای خاصی استخراج میشوند تا خاک را غنی کرده و به رشد گیاهان کمک کنند.
پس دفعهٔ بعد که یک سنگ دیدید، به یاد بیاورید که ممکن است اجزای سازندهٔ آن، روزی در دستگاهی که با آن بازی میکنید یا در خانهای که در آن زندگی میکنید، استفاده شده باشد!
سوالات رایج درباره کانی ها
پاسخ: خیر. سختی کانیها بسیار متنوع است. تالک که در پودر بچه استفاده میشود، آنقدر نرم است که با ناخن خط میافتد (سختی=۱). در مقابل، الماس سختترین مادهٔ طبیعی شناخته شده است (سختی=۱۰) و فقط با الماس دیگر بریده میشود.
پاسخ: خیر. شیشه با وجود جامد بودن و شباهت به کانیهایی مثل کوارتز، یک کانی محسوب نمیشود. دلیل اصلی این است که اتمهای سازندهٔ شیشه نظم بلوری ندارند و به صورت نامنظم قرار گرفتهاند. به چنین موادی بیشکل21 یا غیربلوری میگویند. شیشه توسط انسان ساخته میشود، در حالی که کانیها به طور طبیعی شکل میگیرند.
پاسخ: بله! یک آزمایش ساده: اگر یک لیوان پر از آب گرم داشته باشید و در آن شکر به قدری بریزید که دیگر حل نشود (محلول اشباع)، سپس نخی را در آن آویزان کنید، پس از چند روز بلورهای شکر روی نخ تشکیل میشود. این فرآیند شبیه به تشکیل بلورهای کانیها در طبیعت است، با این تفاوت که کانیهای طبیعی از مواد معدنی (و نه شکر) و در مدت زمان بسیار طولانیتر تشکیل میشوند.
پاورقی
1 Mineral (مینِرال)
2 Quartz (کوارتز)
3 Mohs Scale (مقیاس موس): مقیاسی نسبی برای سنجش سختی کانیها که توسط زمینشناس آلمانی به نام فردریش موس ابداع شد.
4 Talc (تالک)
5 Cleavage (کلِیواِیج): شکستن کانی در امتداد صفحات با پیوند ضعیفتر اتمی.
6 Muscovite (موسکووایت)
7 Calcite (کالسایت)
8 Silicates (سیلیکِیتس)
9 Feldspar (فِلدسپار)
10 Olivine (اُلیوین)
11 Carbonates (کربنِیتس)
12 Dolomite (دولومایت)
13 Oxides (اکسایدز)
14 Ore (اور): سنگی که به اندازه کافی از یک کانی با ارزش (مثلاً آهن یا مس) دارد که استخراج آن از نظر اقتصادی به صرفه باشد.
15 Bauxite (باکسایت)
16 Sulfides (سولفایدز)
17 Pyrite (پایرایت)
18 Galena (گالِنا)
19 Gypsum (جیپسِم)
20 Indium (ایندیوم)
21 Amorphous (امورفوس): بدون شکل بلوری مشخص.
