استخدامات المعادن الحديدية
- يعود اكتشاف خامات الحديد إلَّى أكثر من 2000 قبل الميلاد، أي إلَّى أوائل العصر البرونزي، عَنّْدما تم استخدام هذه العَنّْاصر فِيْ بناء المعابد والهِيْاكل الهندسية.
- حتى يومنا هذا، نستخدم المعادن الحديدية فِيْ مختلف الإنشاءات والصناعات.
- على الرغم من أن هذه العَنّْاصر غير قابلة للتجديد ولا يمكن العثور عليها بسهُولة فِيْ قشرة الأرض، إلا أننا ما زلنا نفرط فِيْ استخدامها حتى الآن.
- تهتم العديد من المنظمات بعملية إعادة تدوير المعادن الحديدية بسبب صعوبة استخلاصها من الأرض والخوف من استنزاف العَنّْاصر الصلبة المهمة على الكوكب.
استخدامات الحديد
- يرمز الحديد بالرمز Fe فِيْ الجدول الدوري، ويصنف كعَنّْصر انتقالي، وموضعه فِيْ الجدول الدوري فِيْ الفترة الرابعة.
- الحديد هُو أكثر المعادن الحديدية الموجودة فِيْ القشرة الأرضية.
- كَمْا أنه من أهم العَنّْاصر الموجودة فِيْ جسم الإنسان فِيْ الهِيْموجلوبين والكلوروفِيْل النباتي.
- من أهم استخدامات المعادن الحديدية الحديد فِيْ صناعة السكك الحديدية والجسور وإطارات السيارات وإطارات السفن وتصنيع المعدات العملاقة.
- أهم عيوب الحديد هُو الأكسدة نتيجة تعرضه المستمر للأكسجين والماء.
- يؤدي هذا إلَّى لجوء مصنعي الخوذات الحديدية إلَّى استخدام طريقة تسمى قطب الذبيحة، إضافة قطب كهربائي آخر يتأكسد ويتعرض للأكسجين والماء بدلاً من الهِيْكل الأساسي.
صلب
- تتكون سبائك الصلب من الحديد والكربون، لذا فإن نسبة الكربون حوالي 1٪ -2٪ فِيْ تكوين السبيكة، إذا تجاوزت النسبة 2٪، سيكون الفولاذ هشًا، ويسمى الفولاذ الهش بالحديد المنصهر.
- يُصنع الفولاذ عَنّْد درجة حرارة عالية جدًا تصل إلَّى 650 درجة مئوية ويتم إنتاج ما يقرب من 1.5 مليار طن من الفولاذ كل عام.
- شارك الفولاذ فِيْ استخدامات الحديد كَمْعدن منذ أيام حرب السيف، حيث كان يستخدم فِيْ صناعة السيوف والدروع والخناجر المستخدمة فِيْ الحروب.
- يتم استخدامه فِيْ صناعة الآلات والأدوات العملاقة والخرسانة المستخدمة فِيْ البناء.
- يتم استخدامه فِيْ صناعة الأجهزة المنزلية مثل المكانس الكهربائية والمكاوي وبعض طائرات الهليكوبتر.
الحديد المنصهر
- تصل درجة انصهار الحديد الزهر إلَّى 1500 درجة مئوية، ويتكون من الحديد والكربون، فتكون نسبة الكربون أكبر من 2٪.
- من السهل كسرها ولا يمكن إصلاحها بسبب درجة انصهارها العالية.
- يستخدم الحديد الزهر فِيْ صناعة الأواني والأطباق والالصالون الأدبيي المستخدمة فِيْ المطابخ والمطاعم.
أكسيد الحديد الأسود
- المغنتيت هُو أقوى عَنّْصر موجود فِيْ المغناطيس على كوكب الأرض، ويتميز باللون الأسود ويرمز إليه بالرمز Fe3O4.
- يعتبر تصنيع المغناطيس من أهم استخدامات المعادن الحديدية التي يستخدم فِيْها المغنتيت.
- وتنقية المياه، بحيث يتم وضع أكسيد الحديد الأسود لاستخراج الحطام والملوثات الموجودة فِيْ المياه فِيْ قاع القاع المستخدم فِيْ التنقية، ثم إزالتها.
- تم استخدام المغنتيت فِيْ العلوم الطبية فِيْ التصوير بالرنين المغناطيسي.
- يتم استخدامه فِيْ تعدين الفحم حيث أنه يسحب الشوائب بين الفحم إلَّى مسحوق المغنتيت، لذلك يطفو الفحم النقي فوق المسحوق بدون أي شوائب.
الهِيْماتيت
- الهِيْماتيت هُو مصدر أساسي للحديد، وهُو موجود بكثرة على كوكب الأرض، وتحتوي مكونات الهِيْماتيت على 70٪ من الحديد، والهِيْماتيت يرمز له بالرمز Fe2O3.
- يستخدم فِيْ مستحضرات التجميل وكذلك فِيْ الدهانات لأنه يساعد فِيْ الحفاظ على لون الأصباغ.
- يستخدم فِيْ طرق الزينة، لأنه يشبه إلَّى حد كبير البلورات وله مظهر رائع.
- يتم استخدامه فِيْ المجوهرات الرجالية.
- يستخدم فِيْ الطب فِيْ الوقاية من الإشعاع الضار، لأنه يصد الأشعة السينية.
العَنّْاصر التي قد تعجبك
استخدام المياه فِيْ التجارة والنقل
استخلاص الحديد من الهِيْماتيت.
مواصفات الخشب الأبيض
الكربون الصلب
- الفولاذ الكربوني هُو أحد العَنّْاصر الأساسية للصلب، فنسبة الكربون مرتفعة بجانب نسبة الحديد، مع وجود بعض العَنّْاصر الأخرى بنسب صغيرة.
- هناك ثلاثة أنواع من الكربون، عالية ومتوسطة ومنخفضة الكربون، ويختلف كل مستوى عَنّْ الآخر فِيْ نسب الكربون فِيْ التركيب.
- يتم استخدامه فِيْ تصنيع الهِيْاكل المعدنية الصغيرة للمعدات أو السيارات أو الأدوات الميكانيكية.
غير القابل للصدأ
- الفولاذ المقاوم للصدأ هُو أحدث أنواع المعادن الحديدية وأكثرها فعالية ضد الصدأ والتآكل.
- يتكون الفولاذ المقاوم للصدأ من عَنّْصر الكروم، والذي يقوم بعملية عزل بين الفولاذ وبين الماء والأكسجين، ويؤخر عملية الأكسدة ويمنع التآكل.
- يستخدم الستانلس ستيل فِيْ صناعة السكاكين والملاعق وبعض أدوات المطبخ.
- يمكن استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ فِيْ تصنيع بوابات المساكن والشركات.
الألومنيوم
- يستخدم الألمنيوم فِيْ العديد من الصناعات من حولنا، ومن خصائص الألمنيوم أنه لا يتآكل أو يصدأ، ولكن تصنيعه معقد.
- يستخدم الألمنيوم فِيْ صناعة الطائرات والسفن الفضائية.
- ولأنه لا يتأكل ولا يصدأ، فإنه يستخدم فِيْ صناعة القوارب نظراً لمقاومته العالية للماء.
- يستخدم فِيْ صناعة المشروبات الغازية وعلب التونة وفِيْ التعبئة والتغليف لبعض الصناعات الغذائية الأخرى لأنه يحافظ على رطوبة المنتج.
نحاس
- يعتبر النحاس من أقدم المعادن الحديدية المستخدمة على كوكب الأرض، حيث استخدم النحاس فِيْ صناعة التماثيل التي لا تزال قائمة حتى اليوم، ومن أهم هذه التماثيل تمثال الحرية.
- يستخدم النحاس الآن فِيْ صناعة الكابلات والأسلاك الكهربائية والإلكترونية، وذلك لأنه موصل جيد للكهرباء وعَنّْصر جيد فِيْ نقل البيانات عبر كبلات الإنترنت.
- يستخدم النحاس فِيْ صناعة أنابيب المياه التي تجلب المياه إلَّى المنازل.
نحاس
- النحاس، المعروف أيضًا باسم النحاس الأصفر، هُو سبيكة من المعادن الحديدية التي يسهل ثنيها ومرونتها.
- النحاس غير قابل للاشتعال، لذلك فهُو آمن جدًا فِيْ صناعة المفروشات المنزلية وفِيْ تزيين غرف الأطفال.
- يستخدم النحاس فِيْ الإطارات الزخرفِيْة الموجودة فِيْ الأثاث التقليدي، ويستخدم فِيْ صناعة المقابض بسبب لونه الذهبي اللامع مع الذوق الرفِيْع.
- يتم استخدامه فِيْ صناعة الآلات الموسيقية والأدوات النحاسية.
مصادر المعادن الحديدية فِيْ قشرة الأرض
- يتم تصدير العديد من خامات الحديد إلينا بشكل طبيعي عَنّْ طريق قشرة الأرض من خلال عمليات تسمى التبلور، وتنجم عمليات التبلور من السوائل البركانية مثل البراكين أو المحاليل الساخنة.
- يمكننا أن نجد المعادن الحديدية فِيْ البحار نتيجة ترسب المركبات البحرية فِيْ قاع البحر، أو اكتشاف منشأة قديمة تحت الماء تحتوي على نسب من الحديد النقي.
- أو عَنّْ طريق عمليات التحويل الناتجة عَنّْ تفاعل العَنّْاصر الأخرى التي تنتج الحديد المعدني، أو عَنّْ طريق تركيز الغازات المنبعثة من فوهات البراكين التي تنتج خام الحديد.
- تُصنف المعادن الحديدية على أنها سيليكات وكربونات وفوسفات وأكاسيد وكبريتيدات وكبريتات وهاليدات وأحاديات نقية.
- ومن أهم المعادن النقية الذهب والفضة والماس، مما يجعلها الأغلى ثمناً بين المعادن الحديدية.
مواصفات المعادن الحديدية
- تحصل المعادن الحديدية على هذا الاسم لأنها تحتوي بشكل أساسي على الحديد فِيْ مكوناتها.
- حالتها الطبيعية هِيْ الحالة الصلبة ولا يمكن كسرها بسهُولة، وتقاوم درجات الحرارة المرتفعة وهِيْ جيدة فِيْ توصيل الحرارة والكهرباء.
- يمكن تشكيله بالشكل المطلوب بمجرد أن يصبح سائلًا لزجًا عَنّْ طريق تعريضه لدرجة حرارة الغليان الخاصة به.