تختلف استخدامات المعادن الحديدية والمعادن في الخصائص الكيميائية والفيزيائية مما يجعلها عناصر مهمة في العديد من الصناعات منها الحديد والصلب والمغنتيت والهيماتيت، سنناقش هذه العناصر واستخدامها بشكل واضح.
استخدام معادن حديدية
- يعود اكتشاف معادن الحديد إلى أكثر من 2000 قبل الميلاد، أي في أوائل العصر البرونزي، عندما استخدموا هذه العناصر لبناء المعابد والهياكل الهندسية.
- حتى يومنا هذا، نستخدم المعادن الحديدية في مختلف الإنشاءات والصناعات.
- على الرغم من أن هذه العناصر غير قابلة للتجديد ولا يمكن العثور عليها بسهولة في قشرة الأرض، إلا أننا ما زلنا نستخدمها بشكل زائد حتى يومنا هذا.
- تهتم العديد من المنظمات بعملية إعادة تدوير المعادن الحديدية بسبب صعوبة استخلاصها من الأرض وبسبب الخوف من استنزاف العناصر الصلبة الأساسية للكوكب.
ولا تنس قراءة مقالنا عن: أنواع المعادن واستخداماتها
استخدام الحديد
- يرمز الحديد بالرمز Fe في الجدول الدوري، ويصنف كعنصر انتقالي، وموضعه في الجدول الدوري في الفترة الرابعة.
- الحديد هو أكثر المعادن الحديدية الموجودة في القشرة الأرضية.
- كما أنه من أهم العناصر الموجودة في جسم الإنسان في الهيموجلوبين والكلوروفيل في النباتات.
- أهم استخدامات المعادن الحديدية هي الحديد في بناء السكك الحديدية والجسور وهياكل المركبات وهياكل السفن وتصنيع المعدات العملاقة.
- أهم عيوب الحديد الصدأ نتيجة تعرضه المستمر للأكسجين والماء.
- لهذا السبب، يلجأ مصنعو الهياكل الفولاذية إلى استخدام طريقة تسمى القطب الذبيحي، والتي تضيف قطبًا آخر إلى الصدأ ويتعرض للأكسجين والماء بدلاً من الهيكل الأساسي.
حديد
- تتكون سبائك الصلب من الحديد والكربون، لذا فإن نسبة الكربون تقريبًا من 1٪ إلى 2٪ من تكوين السبيكة، إذا تجاوزت النسبة 2٪، يصبح الحديد هشًا وهشًا يسمى الحديد الزهر.
- يُصنع الفولاذ عند درجة حرارة عالية جدًا تصل إلى 650 درجة مئوية، ويتم إنتاج ما يقرب من 1500 مليون طن من الفولاذ سنويًا.
- انضم الصلب إلى استخدام معادن الحديد منذ زمن الحرب بالسيف، حيث كان يستخدم في صنع السيوف والدروع والخناجر المستخدمة في المعارك.
- يتم استخدامه لصنع الآلات والأدوات العملاقة والخرسانة المستخدمة في البناء.
- يتم استخدامه لصنع الأجهزة المنزلية مثل المكانس الكهربائية والمكاوي وبعض طائرات الهليكوبتر.
الحديد الزهر
- تصل درجة انصهار الحديد الزهر إلى 1500 درجة مئوية، ويتكون من الحديد والكربون بحيث تزيد نسبة الكربون عن 2٪.
- ينكسر بسهولة ولا يمكن إعادة تشكيله بسبب درجة انصهاره العالية.
- يستخدم الحديد الزهر في صناعة الأواني والأطباق والمقالي المستخدمة في المطابخ والمطاعم.
أكسيد الحديد الأسود
- المغنتيت هو أقوى عنصر له مغناطيس على كوكب الأرض، ويوصف باللون الأسود ويرمز إليه بالرمز Fe3O4.
- يعتبر صنع المغناطيس من أهم استخدامات المعادن الحديدية التي يستخدم فيها المغنتيت.
- وتنقية المياه، بحيث يتم وضع المغنتيت لإزالة الفضلات والملوثات الموجودة في الماء حتى يتم استخدام القاع للتنقية، ثم يتم إزالته.
- يستخدم المغنتيت في العلوم الطبية في التصوير بالرنين المغناطيسي.
- يتم استخدامه في تعدين الفحم، لأنه يجذب الشوائب بين الفحم ومسحوق المغنتيت، لذلك يطفو الفحم النقي فوق المسحوق بدون شوائب.
الهيماتيت
- الهيماتيت هو مصدر مهم للحديد، وهو موجود بكثرة على كوكب الأرض، ومكونات الهيماتيت تحتوي على الحديد بنسبة 70٪، والهيماتيت يرمز له بالرمز Fe2O3.
- يستخدم في مستحضرات التجميل وكذلك في الدهانات لأنه يساعد في الحفاظ على لون الأصباغ.
- يستخدم في أشكال الزينة، لأنه يشبه إلى حد كبير البلورات وله مظهر جميل.
- يتم استخدامه في المجوهرات الرجالية.
- يستخدم في الطب للوقاية من الإشعاع الضار، لأنه يحجب الأشعة السينية.
ولا تتردد في زيارة مقالتنا حول: كيفية إذابة الحديد
الكربون الصلب
- الفولاذ الكربوني هو أحد قواعد الفولاذ، فنسبة الكربون مرتفعة بجانب نسبة الحديد، مع وجود عناصر أخرى بنسب صغيرة.
- هناك ثلاثة أنواع من الكربون، عالية ومتوسطة ومنخفضة الكربون، ويختلف كل مستوى في أحد نسب الكربون في التركيبة.
- يتم استخدامه لصنع هياكل معدنية صغيرة للمعدات أو السيارات أو الأجهزة الميكانيكية.
غير القابل للصدأ
- الفولاذ المقاوم للصدأ هو أحدث أنواع المعادن الحديدية وأكثرها كفاءة ضد الصدأ والتآكل.
- يحتوي الفولاذ المقاوم للصدأ على عنصر الكروم، مما يخلق عملية فصل بين الفولاذ وبين الماء والأكسجين، مما يؤدي إلى إبطاء عملية الصدأ ومنع التآكل.
- يستخدم الستانلس ستيل في صناعة السكاكين والملاعق وبعض أواني الطهي.
- يمكن استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ لعمل بوابات المساكن والمحلات التجارية.
الألومنيوم
- يستخدم الألمنيوم في العديد من الصناعات من حولنا، ومن خصائص الألمنيوم أنه لا يفسد أو يصدأ، لكن تصنيعه معقد.
- يستخدم الألمنيوم في صناعة الطائرات والسفن الفضائية.
- ولأنها لا تتعفن أو تصدأ، فإنها تستخدم في بناء القوارب بسبب قدرتها العالية على تحمل الماء.
- يتم استخدامه في إنتاج العلب وصودا التونة والتعبئة والتغليف للصناعات الغذائية الأخرى لأنه يحافظ على رطوبة المنتج.
نحاس
- يعتبر النحاس من أقدم المعادن الحديدية المستخدمة على كوكب الأرض، حيث يستخدم النحاس في صنع التماثيل التي لا تزال قائمة حتى اليوم، وأهم هذه التماثيل هو تمثال الحرية.
- يستخدم النحاس الآن في صناعة الكابلات والأسلاك الكهربائية والإلكترونية، وذلك لأنه موصل جيد للكهرباء وعنصر جيد لنقل البيانات عبر كبلات الإنترنت.
- يستخدم النحاس في صناعة أنابيب المياه التي توصل المياه إلى المنازل.
نحاس
- النحاس، المعروف أيضًا باسم النحاس الأصفر، هو سبيكة من المعادن الحديدية قابلة للطرق والمرونة.
- النحاس لا يحترق، لذلك من الآمن صنع أثاث وديكورات المنزل لغرف الأطفال.
- يستخدم النحاس في الإطارات الزخرفية الموجودة في الأثاث التقليدي، ويستخدم في صناعة المقابض بسبب لونه الذهبي اللامع وذوق رفيع.
- يتم استخدامه لصنع الآلات الموسيقية والآلات النحاسية.
مصادر المعادن الحديدية في قشرة الأرض
- تصدر القشرة الأرضية إلينا الكثير من معادن الحديد بشكل طبيعي من خلال عمليات تسمى التبلور، وتكون عمليات التبلور نتيجة لسوائل الصخور البركانية مثل البراكين أو المحاليل الساخنة.
- قد نجد معادن حديدية في المحيط نتيجة ترسب المركبات البحرية في قاع المحيط، أو اكتشاف منشأة قديمة تحت الماء تحتوي على نسبة حديد نقي.
- أو من خلال عمليات التحول من خلال تفاعل العناصر الأخرى التي تنتج معدن الحديد، أو تركيز الغازات القادمة من فوهات البراكين التي تنتج معادن الحديد.
- تُصنف المعادن الحديدية إلى سيليكات وكربونات وفوسفات وأكاسيد وكبريتيدات وكبريتات وهاليدات وأحاديات نقية.
- من أهم المعادن النقية الذهب والفضة والألماس، مما يجعلها أغلى ثمناً بين المعادن الحديدية.
مواصفات المعادن الحديدية
- تسمى المعادن الحديدية بهذا الاسم لأنها تحتوي بشكل أساسي على الحديد في مكوناتها.
- حالتها الطبيعية هي الحالة الصلبة ولا تنكسر بسهولة، وتتحمل درجات الحرارة المرتفعة، وهي موصل جيد للحرارة والكهرباء.
- يمكن تشكيله في الأشكال المقصودة بمجرد تحويله إلى سائل لزج عن طريق تعريضه لدرجة حرارة الغليان الخاصة به.
اقرأ أيضًا: البحث عن المعادن وأنواعها
لذلك من خلال موقع محمود حسونة نتحدث عن أهم استخدامات المعادن الحديدية في بيئتنا، ومزايا وعيوب كل عنصر، ومناقشة النسب المتعارف عليها لمركبات هذا العنصر وكيفية إيجاد معادن الحديد في التربة. . رغيف الخبز