كانى

كاني ماده*ي طبيعي، غيرآلي، بلوري و جامد است كه در تركيب سنگ*هاي پوسته*ي زمين يافت مي*شود. برخي كاني*ها از يك عنصر خالص و بسياري از آن*ها از دو يا چند عنصر درست شده*اند. در هر صورت، كاني*ها تركيب شيميايي معيني دارند. واژه*ي كاني از واژه*ي فارسي كان گرفته شده است كه در زبان عربي به آن معدن گفته مي*شود. بنابراين، كاني به ماده*اي گفته مي*شود كه به طور طبيعي از معدن(كان) به دست مي*آيد و معدن بخشي از پوسته*اي زمين است كه در آن*جا به اندازه*ي چشم*گيري، كاني يافت مي*شود. موادي مانند شيشه، چيني، آلياژ*هاي گوناگون، كه انسان* آن*ها را ساخته است، و موادي مانند مرواريد صدف، استخوان، عاج و بسياري ديگر، كه جان*داران مي*سازند، كاني نيستند.
ويژگي*هاي كاني*ها
كاني*ها چيزهاي همگني هستند؛ يعني، ويژگي*هاي فيزيكي و شيميايي همه*ي ذره*هاي سازنده*ي آن*ها، يكسان است. براي مثال، اگر يك قطعه هاليت(نمك خوراكي) را به ذره*هاي بسيار كوچكي بشكنيم، همه*ي ذره*هاي به دست آمده، مزه*ي شوري دارند، به سادگي در آب حل مي شوند و ديگر ويژگي*هاي نمك را نشان مي*دهند.
كاني*ها مواد بلوري و جامدي هستند؛ يعني، ذره*هاي سازنده*ي آن*ها بر اساس نظم و قانون معيني كنار هم قرار گرفته*اند؛ به نحوي كه، همه*ي سطح*هاي بيروني يك كاني، صاف است. شكل بلوري و منظم كاني*ها از آرايش اتم*ها و مولكول*هاي دروني آن*ها ناشي مي*شود.
هر كاني تركيب شيميايي ثابتي دارد. براي مثال، پيريت هميشه FeS2 و كلسيت CaCO3 همواره است. البته، در برخي كاني*ها ممكن است نسبت برخي عنصرها تغيير كند. براي مثال، در كاني الوين( FeMgSiO4 ) ممكن است درصد آهن و منيزيم از بلوري به بلوري ديگر، از صفر تا صد درصد تغيير كند.
برخي كاني*ها، مانند طلا، از يك عنصر درست شده*اند. البته، طلا كم*تر به صورت خالص يافت مي*شود. بلورهاي مكعبي و زرد رنگ طلا، اگر با نقره همراه باشند، روشن*تر و اگر با مس همراه باشند، قرمزتر به نظر مي*رسند. بسيار از كاني*ها از دو يا چند عنصر متفاوت هستند كه با هم مخلوط شده و ماده*ي مركبي به وجود آورده*اند. براي مثال، فراوان*ترين كاني، يعني كوارتز، تركيبي از سيليسيم و اكسيژن است.
شكل*گيري كاني*ها
كاني*ها از پيوندهاي گوناگون بين اتم*هاي عنصرها به وجود مي*آيند. تا كنون 92 عنصر در طبيعت شناسايي شده است. از بين اين 92 عنصر طبيعي، 8 عنصر اكسيژن، سيليسيوم، آلومينيوم، آهن، كلسيم، سديم، پتاسيم، و منيزيم، حدود 5/98 درصد كاني*ها را مي*سازند. از تركيب*شدن اين عنصرها با هم، كاني*ها گوناگوني به وجود مي*آيد. براي مثال، از تركيب شدن اكسيژن با سيليسيوم، اكسيد سيليسيوم SiO2 (كوارتز) و از تركيب*شدن اكسيژن، سيليسيوم، منيزيم و آهن، الوين( FeMgSiO4 ) به دست مي*آيد.
كاني*ها علاوه بر اين كه از نظر تركيب شيميايي با هم تفاوت دارند، از نظر شكل ظاهري، رنگ، اندازه و ديگر ويژگي*ها نيز تفاوت*هاي زيادي با هم دارند. اين تفاوت*ها از چگونگي شكل*گيري آن*ها برمي*خيزد. برخي كاني*ها از سرد شدن ماده*ي مذاب به دست مي*آيند. همه*ي كاني*هاي سنگ*هاي آذرين، مانند كوارتز، فلدسپات، ميكا و الوين، اين گونه به وجود مي*آيند.
برخي ديگر از كاني*ها از سرد شدن بخار در سطح سنگ*ها يا شكاف*هاي موجود در آن*ها به وجود مي*آيند. سرد شدن گاز گوگرد در قله*هاي آتش*فشاني دماوند و تفتان، نمونه*اي از اين فرايند است. كاني*ها ديگري از بخار شدن محلول*هايي به وجود مي*ايند كه به اندازه*ي اشباع رسيده*اند. براي مثال، از بخار شدن آرام* درياچه*هاي مركزي ايران، نمك و گچ به دست مي*آيد.
برخي كاني*ها از واكنش*هاي شيميايي يون*ها در آب به وجود مي*آيند. براي مثال، در درياهاي گرم، يون كلسيم(+2 Ca) با يون كربنات(+CO32)تركيب مي*شود و كاني كلسيت(CaCO3) ته*نشين مي*شود. برخي كاني*ها نيز پيامد تخريب شيميايي كاني*ها ديگر هستند. براي مثال، از تجزيه*ي شيميايي فلدسپات*ها، كاني*هاي رستي(كاني*هاي تشكيل*دهنده*ي خاك) به وجود مي*آيند.
شناسايي كاني*ها
زمين*شناسان براي شناسايي كاني*ها از روش*هاي گوناگوني، مانند رنگ* شعله، طيف نوري، ميكروسكوپ*هاي پلاريزان، ميكروسكوپ الكتروني و پرتو ايكس، بهره مي*گيرند.
رنگ*شعله. در اين روش تكه*اي از كاني يا پودر آن را روي شعله نگه مي*دارند و با دستگاهي به آن مي*دمند. با تغيير رنگي كه در شعله پديد مي*آيد، مي*توان برخي از كاني*ها را شناسايي كرد. سديم رنگ زرد، پتاسيم رنگ نارنجي، منيزيم رنگ قرمز، كلسيم رنگ نارنجي، باريم رنگ سبز مايل به زرد و مس رنگ سبز درخشان، به وجود مي*آورد.
طيف نور. در اين روش مقدار اندكي از يك كاني را در دستگاهي، كه با جرقه*ي الكتريكي و در فشار زياد كار مي*كند، قرار مي*دهند تا كاني بخار شود. در اين حالت، اتم*هاي عنصرهاي سازنده*ي كاني، طول موج ويژه*اي توليد مي*كنند كه پس از عكس*برداري مي*توان با كمك آن*ها به عنصرهاي سازنده*ي كاني پي *برد.
ميكروسكوپ پلاريزان. در اين روش، ضخامت يك قطعه سنگ را كه داراي كاني*هاي گوناگون است، به اندازه*اي كم مي*كنند تا شفاف شود و نور از آن بگذرد. سپس آن را زير ميكروسكوپ پلاريزان بررسي مي*كنند. اكنون از روي شكل ظاهري، نوع شكستگي، ضريب شكست نور، رنگ و ديگر ويژگي*ها، كاني را شناسايي مي*كنند.
ميكروسكوپ الكتروني. لايه*ي نازكي از كاني را با اين ميكروسكوپ مطالعه مي*كننند. باريكه*ي الكتروني به كاني برخورد مي*كند و بخشي از آن به كاني جذب مي*شود كه سايه*اي از كاني روي صفحه*ي ويژه*اي به وجود مي*آورد. بررسي اين سايه از نظر شكل ظاهري، شكستگي*ها و ساختمان دروني كاني*ها، به شناسايي كاني مي*انجامد.
پرتو ايكس. اين روش در شناسايي كاني*ها، به*ويژه كاني*هايي كه تركيب شيميايي مشابهي دارند، بسيار كارآمد است. پرتوهاي ايكس را به بلور كاني مي*تابانند. بخشي از اين پرتوها از كاني مي*گذرد و بخشي پس از برخورد با ذره*هايي كه در گوشه*هاي شبكه*ي بلور كاني قرار دارند، بازتاب مي*يابد. با برسي عكس به دست آمده از اثر اين پرتوها بر فيلم عكاسي، مي*توان كاني مورد نظر را شناسايي كرد.
شناسايي كاني*هاي آشنا
به كمك ويژگي*هاي فيزيكي و شيميايي كاني*ها، مي*تـوان به روش*هاي ساده*تري برخي از كاني*هاي بسيار شناخته شده را شناسايي كرد.
شكل بلور. اندازه*ي بلورها ممكن است بسيار بزرگ يا بسيار كوچك باشد. در حالي كه وزن كاني بريل ممكن است تا 200 تن هم برسيد، برخي كاني*ها تنها با پرتوهاي ايكس ديده مي*شوند. شكل كاني*ها نيز بسيار گوناگون است. با وجود اين، زاويه*هاي بين سطح*هاي مشابه در همه*ي بلورهاي يك كاني همواره يكسان است. براي مثال، بلور نمك، چه بزرگ و چه كوچك، همواره مكعبي شكل است و بين سطح*هاي خود، زاويه* 90 درجه دارد.
سختي. دانشمند اتريشي به نام فردريش موهس(1839-1773) مقياسي براي درجه*ي سختي كاني*ها وضع كرد. مقياس او از درجه*ي يك براي تالك(نرم*ترين كاني) تا درجه*ي 10 براي الماس (سخت*ترين كاني) است. بر اساس اين مقياس، سختي ناخن انسان، 5/2، سكه*ي مسي 5/3 و چاقوي فولادي قلم*تراش، 5/5 است. اكنون با توجه با اين كه در اثر كشيدن اين چيزها بر سطح كاني، در آن خراش ايجاد مي*شود يا نه، سختي كاني را اندازه مي*گيرند و با توجه با سختي، كاني را شناسايي مي*كنند.
رَخ(كليواژ). رخ به شكستگي كاني*ها در راستاي سطح صاف، پس از وارد شدن ضربه*اي شديد، مانند ضربه*ي چكش، گفته مي*شود. ميكا در يك جهت مي*شكند و ورقه ورقه مي شود؛ كوارتز خورد مي*شود؛ نمك خوراكي رخ سه جهتي قائم و كلسيت رخ سه جهتي غير قائم دارد.
رنگ. برخي كاني*ها هميشه به يك رنگ ديده مي*شوند. براي مثال، طلا همواره زرد، مالاكيت، گرافيت هميشه سياه و مالاكيت به رنگ سبز فيروزه*اي است. رنگ را بايد در سحي كه به تازگي شكسته شده است، مشاهده كرد. زيرا هوازدگي رنگ سطح رويي را تغيير مي*دهد.
اثر بر چيني بدون لعاب. در اين روش كاني را بر چيني بدون لعاب( پشت نعلبكي بخشي كه لعاب ندارد) مي*كشند تا لايه*ي نازكي از آن بر سطح چيني بماند. كاني*هاي نافلزي اثر بي*رنگ يا به رنگ روشن دارند و كاني*هاي فلزي رنگ*هاي تيره*تري پديد مي*آورند. براي مثال، كاني زرد رنگ پيريت، رنگ سياه برجاي مي*گذارد و اثر هماتيت، كه بيش*تر به رنگ خاكستري و ساه است، قرمز قهوه*اي ديده مي*شود.
جلا. جلو يا درخشندگي سطح كاني نيز در شناسايي آن سودمند است. كاني*هاي فلزي نور را به*خوبي بازمي*تابانند و به اصطلاح جلاي فلزي دارند. هاليت و كوارتز، جلاي شيشه*اي و اوپال و اسفالريت، جلاي صمغي دارند.
چگالي(جرم*حجمي). براي به دست آوردن چگالي كاني*ها، جرم آن*ها را با ترازو و حجم را با استوانه*ي درجه*بندي شده داراي آب، اندازه مي*گيرند تا با تقسيم كردن جرم بر حجم، چگالي كاني به دست آيد. چگالي بيش*تر كاني هاي سيليكاتي، كه بخشي زيادي از پوسته*ي زمين را مي*سازند، حدود 5/2 تا 5/3 گرم بر سانتي*متر مكعب است. كاني*هايي كه در ساختمان خود عنصرهاي سنگيني مانند سرب و باريوم دارند، داراي چگالي بالايي هستند. براي مثال، چگالي گالن(PbS)، حدود 5/7 گرم بر سانتي*متر مكعب است.
نام*گذاري كاني*ها
بيش*تر كاني*ها نام*هاي كهني دارند و اثر واژگان يوناني و رومي را بر خود دارند. برخي كاني*ها نيز به نام كاشفشان يا براي سپاس*گذاري از كوشش*هاي دانشمندان بزرگ نام*گذاري شده*اند. به*طور كلي نام كاني*ها به روش*هاي زير برگزيده شده است:
1. نام برخي كاني*ها بسيار كهن است و هنوز دليل ناميده شدن به چنين نام*هايي را به*درستي نمي*دانيم؛ مانند كوارتز.
2. نام برخي از كاني*ها از نام كاشفشان گرفته شده است؛ مانندكووليت از كوولي، كاني*شناس ايتاليايي.
3. نام برخي كاني*ها از نام جايي گرفته شده كه نخستين*بار در آن*جا پيدا شده*اند؛ مانند آرگونيت از آرگون در اسپانيا.
4. برخي كاني*ها نام*هاي افسانه*اي دارند؛ مانند مارتيت از مارس(خداي جنگ).
5. نام برخي كاني*ها از تركيب شيميايي آن*ها گرفته شده است؛ مانند سيدريت از سيدروس به معناي آهن.
6. نام برخي از كاني*ها از ويژگي*هاي فيزيكي آن*ها گرفته شده است؛ مانند باريت از باروس به معناي سنگين.
7. نام برخي از كاني*ها از نوع كاربرد آن ها گرفته شده است؛ مانند نفريت از نفرون كليه*ها، زيرا اين كاني براي درمان آسيب*ها كليه سودمند است.
8. نام برخي از كاني*ها از رنگ آن*ها گرفته شده است؛ مانند الوين به معناي كاني سبز زيتوني.
9. برخي كاني*ها نام محلي دارندكه جنبه*ي جهاني پيدا كرده است؛ مانند كرندوم و سافير كه نام هندي اين كاني*هاست.
كاني*هايي با نام*هاي ايراني
1. بيرونيت( Birunite ): سيليكات كلسيم و كربنات كلسيم آب*دار
اين كاني در سال 1957 ميلادي كشف و به افتخار دانشمند ايراني، ابوريحان بيروني نام*گذاري شد تا بزرگ*داشتي بر پژوهش*هاي وي درباره*ي كاني*ها و سنگ*ها باشد.
2. آويسنيت( Avicennite ): اكسيد تاليوم و آهن
اين كاني در سال 1958 ميلادي كشف شد و به افتخار دانشمندايراني، ابن سينا، نام* گذاري شد. ابن سينا نخستين طبقه*بندي كاني*ها را در كتاب شفا آورده است.
3. تالمسيت( Talmessite ): آرسنات آب*دار كلسيم، منيزيم و باريوم)
اين كاني را باريان و هرپن در سال 1960 در معدن قديمي تالمسي در كنار دهي به همين نام در انارك يزد كشف كردند و نام اين معدن را بر آن گذاشتند. اين كاني ويژگي فاوئورسان دارد و رنگ آن بي*رنگ تا سبز مي*شود.
4. ايرانيت( Iranite ): كرومات سرب آب*دار
اين كاني را باريان و هرپن در سال 1963 در يكي از معدن*هاي قديمي سه*برز در شمال غربي انارك كشف كردند و نام ايرانيت را بر آن نهادند. اين كاني زرد زعفراني و داراي جلاي شيشه*اي، در پيرامون نايبندان نيز يافت مي*شود.
5. خونيت( Khuniite ): كرومات سرب، روي و مس
اين كاني را اديب و اتمان در سال 1970 ميلادي در معدن قديمي خوني در شمال انارك كشف كردند. اين كاني به كاني ايرانيت شباهت زيادي دارد، اما رنگ زرد آن به قهوه*اي گرايش دارد.
6. اناركيت( Anarakite ): كلريد بازي روي و مس
اين كاني را اديب و اتمان در سال 1972 در انارك كشف كردند و نام همين بخش را بر اين كاني سبز رنگ نهادند.
7. خادميت( Khademite ): سولفات بازي و آب*دار آلومينيوم
اين كاني را باريان، برتلون و صدرزاده در ساغند يزد كشف كردند و به افتخار نصرالله خادم، رياست آن زمان سازمان زمين*شناسي ايران، نام*گذاري كردند.
طبقه*بندي كاني*ها
طبقه*بندي كاني*ها ممكن است برپايه*ي چگونگي شكل*گيري آن*ها انجام شود. بر اين اساس، آن*ها را به كاني*هاي ماگمايي، رسوبي و دگرگوني طبقه*بندي مي*كنند. روش ديگر براي طبقه*بندي كاني*ها، توجه به تركيب شيميايي آن*هاست كه در اين*جا مورد توجه است.
1. سليكات*ها: از تركيب شدن سيليسوم، اكسيژن و يك يا چند فلز به دست مي*آيند. به دو دسته*ي سيليكات*هاي تيره(داراي آهن و منيزيم) و سيليكات*هاي روشن(بدون آهن و منيزيم) تقسيم مي*شود. الوين، پيروكسين، آمفيبول، ميكاي سياه، تورمالين، تالك، سرپانتين و آزبست، نمونه*هايي از دسته*ي نخست، كوارتز، فلدسپات، ميكاي سفيد و كائولينيت، نمونه*هايي از دسته*ي دوم هستند.
2. سولفات*ها: از تركيب شدن اكسيژن، گوگرد و يك يا چند فلز به دست مي*آيند. حدود 150 كاني از اين گونه وجود دارد كه انيدريت، ژيپس، باريت و آلونيت از آن*ها هستند.
3. كربنات*ها: از حل شدن دي*اكسيدكربن در آب باران، اسيدكربنيك به دست مي*آيد و اين اسد يون بي*كربنات را به وجود مي*آيورد. از تركيب شدن اين يون با يون*ها مثبت فلزي، حدود 70 گونه كاني كربناتي به وجود آمده است. كلسيت، دولوميت، منيزيت، سيدريت، اسميت* سونيت، سروزيت و مالاكيت از آن*ها هستند.
4. فسفات*ها: از تركيب شدن فسفر، اكسيژن و يك يا چند فلز به دست مي*آيند. آپاتيت و فيروزه نمونه*هايي از اين دسته هستند.
5. هاليدها: تركيب*هاي گوناگوني از هالوژن*ها، يعني كلر، فلئور، برم و يد با يك فلز هستند. هاليت، سيلويت و فلئوريت از اين دسته*اند.
6. سولفيدها: تركيبي از گوگرد با يك فلز هستند. بيش از 200 نوع سولفيد در طبيعت پيدا شده كه گالن، پيريت، اسفالريت وكالكوسيت از آن*ها هستند.
7. اكسيدها: از تركيب شدن اكسيژن با يك فلز به دست مي*آيند. يخ، هماتيت، مانيتيت، ليمونيت و كورندوم از اين دسته*اند.
8. عنصرها: از بين همه*ي عنصرهايي كه در زيمن پيدا مي*شود، فقط حدود 20 عنصر به صورت خالص مي*تواند سازنده ي كاني باشند. طلا، نقره، مس، كربن و گوگرد از اين دسته*اند.
كاربرد كاني*ها
كاني*ها در آغاز به همان صورت كه از پوسته*ي زمين به دست مي*آمدند، به كار مي*رفتند. برخي از اين كاني*ها كه بلورهاي ظريف و پايدار در برابر فرسايش داشتند، پس از صيقل*كاري و تراش خوردن، به عنوان آرايش به كار مي*رفتند. به اين كاني*ها سنگ*هاي قيمتي يا جواهر مي*گوييم. الماس، فيروزه، ياقوت كبود، زمرد، زبرجد، لعل، چشم گربه، عقيق، مرواريد، و درّكوهي از مهم*ترين كاني*هاي گران*بها هستند.
از زماني كه بشر به فن*آوري ذوب كردن فلز، قالب*ريزي و توليد آلياژ دست يافت، كاربرد كاني*ها نيز گسترش يافت. امروزه بيش از 40 نوع كاني و صدها تركيبي كه از آن*ها به دست مي*آيد، در صنعت كاربرد دارند. در ادامه به برخي از اين كاربردها اشاره مي شود.
اليوين: جواهر و مواد ديرگداز
پيروكسن*ها: جواهر، به دست آوردن فلزهاي كمياب
آمفيبول*ها: جواهر، پارچه*ي مقاوم به آتش و مواد ديرگداز
ميكاها: عايق الكتريكي در راديو، تلويزيون و ديگر دستگاه*هاي الكتريكي، شيشه*ي دريچه*ي كوره*هاي ذوب فلز، كاغذ ديواري، لاستيك*سازي، كاغذ معمولي، رنگ*روغن نسوز، طلق سماور و چراغ آشپزخانه
تورمالين: الكترونيك، به دست آوردن بُر، جواهر
تالك: كاغذسازي، نساجي، لاستيك سازي، صابون خياطي، صفحه كليد برق، سراميك*سازي، حشره*كش، عايق پشت*بام، پودر بچه و مواد آرايشي
سرپانتين: سنگ* روكار ساختمان، مواد ديرگداز، به دست آوردن منيزيم
آزبست: پارچه*ي نسوز، توري چراغ، عايق حرارتي، لنت ترمز، لوله و ورقه*هاي سيماني. كاربرد آن به دليل نقش آن در بروز بيماري در شش*ها، ممنوع شده است.
كوارتز : ساعت*سازي، ابزارهاي نوري و اخترشناسي، كاغذ، شيشه، سمباده و جواهر
ارتوزها: لعاب چيني و كاشي
پلاژيوكلازها: جواهر و نماي ساختمان
كائولينيت: ظرف چيني، كاغذ، رنگ* و پلاستيك
ژيپس: ساختمان*سازي، مجسمه*سازي، كاغذ، كند*كننده در سيمان پورتلند، افزايش باروري خاك، بتونه*ي نقاشي و براي رشد مخمرها در صنعت غذا.
باريت: دارو، عكس*برداري از لوله*ي گوارش، رنگ، پلاستيك، مواد عايق، كاغذ و گل حفاري
كلسيت: سنگ نماي ساختمان، مجسمه*سازي، سيمان، تصفيه*ي آب، شيشه*سازي، چرم*سازي، ابزارهاي نوري براي ايجاد نور پلاريزه، كاغذ سازي، كشاورزي و ذوب فلزها
دولوميت: ساختن آجر براي آستر كوره*هاي حرارتي و سيمان پورتلند
منيزيت: آجر نسوز، به دست آوردن منيزيم
زرنيخ: پزشكي، رنگ*سازي، حشرهكش و تهيه*ي ارسنيك
آپاتيت: كودهاي شيميايي و اسيدفسفريك
مالاكيت: مواد آرايشي، نماي دروني ساختمان و تهيه*ي مس
هاليت : سديم و كلر، شوينده*ها، پارچه بافي، چوب*بري، رنگرزي، چرم*سازي، كودسازي، نگهداري مواد غذايي و خنك كننده*ي موتور يخچال
سيلويت: به دست آودرن پتاسيم و كلر و كود شيميايي
فلوئوريت: ذوب فلزها و ابزارها نوري
گوگرد: اسيدسولفوريك، لاستيك*سازي، نساجي، دباغي، رنگ*سازي، كاغذسازي، مواد منفجره، كبريت*سازي، سم دفع آفت، كود و حشره*كش
طلا: جواهر، سكه، دندان، ترانزيستورها و ديودها، هواپيماسازي، صنعت فضا وكاتاليزور فرايندهاي شيميايي
نقره: جواهر، سكه، كاغذسازي و كاتاليزور فرايندهاي شيميايي
مس: صنعت الكتريكي و الكترونيك، لوله*سازي، سكه، ظرف، آلياژ، رنگ آب و سبز، آبكاري، مواد آرايشي، فرايندهاي شيميايي و محلول شوايتزر(حلال سلولز پنبه)
الماس: جواهر، ابزار برنده و سايند و سرمته*ي حفاري
گرافيت: ساختن بوته*ي كوره*هاي فولادسازي، رنگ*سازي، صنعت برق، نيروگاه*هاي هسته*اي، واكس و مدادسازي
از بسياري از كاني*ها نيز فلزهاي مهمي به دست مي*آيد يا در فرآيند توليد فلز به كار مي*روند:. سيدريت، مانيتيت، هماتيت و ليمونيت(آهن)، اسميت سونيت و اسفالريت(روي)، سروزيت و گالن(سرب)، كالكوسيت، كالكوپيريت و كوپريت(مس).