استخدامات المعادن الحديدية
استخدامات المعادن الحديدية، تختلف المعادن في الخصائص الكيميائية والفيزيائية مما يجعلها عناصر أساسية في العديد من الصناعات، ومنها الحديد والفولاذ والماجنتيت والهيماتيت، سنتحدث عن هذه العناصر واستخدمتهم بوضوح.
محتويات المقال
[ عرض ]
استخدامات المعادن الحديدية
- يعود اكتشاف المعادن الحديدية لأكثر من 2000 عام قبل الميلاد، أي في بدايات العصر البرونزي، حيث قاموا باستخدام هذه العناصر في بناء المعابد والهياكل الهندسية.
- وحتى عصرنا هذا نقوم باستخدام المعادن الحديدية في البناءات والصناعات المختلفة.
- وعلى الرغم من أن هذه العناصر غير متجددة ولا يمكن أن نجدها بسهولة في القشرة الأرضية، إلا أننا نقوم باستخدامها بشكل مفرط حتى وقتنا هذا.
- وتحرص العديد من المنظمات على عملية إعادة تدوير المعادن الحديدية نظرا لصعوبة استخراجها من باطن الأرض وخوفا من نفاذ العناصر الصلبة المهمة في كوكب الأرض.
ولا يفوتك قراءة مقالنا عن: أنواع المعادن واستخداماتها
استخدامات عنصر الحديد
- عنصر الحديد يرمز له بالرمز Fe في الجدول الدوري، يصنف على أنه عنصر انتقالي، موقعه في الجدول الدوري في الدورة الرابعة.
- يعتبر الحديد أكثر المعادن الحديدية الموجودة في القشرة الأرضية.
- وكذلك هو أحد أهم العناصر الموجودة داخل جسم الإنسان في هيموجلوبين الدم، وفي الكلوروفيل الخاص بالنباتات.
- أهم استخدامات المعادن الحديدية لدي عنصر الحديد هي صناعة قضبان السكك الحديدية والجسور والهياكل الخاصة بالسيارات والهياكل الخاصة بالسفن وصناعة المعدات العملاقة.
- وأهم ما يعيب عنصر الحديد هو الصدأ نتيجة تعرضه بشكل مستمر إلى عنصر الأكسجين والماء.
- مما يجعل شركات تصنيع الهياكل بالحديد تلجأ إلى استخدام طريقة تسمى بالقطب المضحي به، يتم إضافة قطب آخر قابل للصدأ ليتعرض إلى الأكسجين والماء بدلاً من الهيكل الأساسي.
الفولاذ
- تتكون سبائك الفولاذ من عنصر الحديد وعنصر الكربون، بحيث تكون نسبة الكربون تقريباً من 1% إلى 2% في تكوين السبائك، إذا زادت النسبة عن 2 % سيكون الفولاذ هشاً ويسمى الفولاذ الهش باسم الحديد الزهر.
- يتم تصنيع الفولاذ في درجة حرارة عالية جداً قد تصل إلى 650 درجة مئوية، ويتم إنتاج ما يقارب 1500 مليون طن سنوياً من الفولاذ.
- شارك الفولاذ في استخدامات المعادن الحديدية من عصر الحرب بالسيف، حيث كان يستخدم في صناعة السيوف والدروع والخناجر التي كانت تستخدم في الحروب.
- يستخدم في صناعة الآلات والأدوات العملاقة والخرسانات التي تستخدم في البناء.
- يستخدم في صناعة الأدوات المنزلية مثل المكنسة الكهربائية والمكواة وبعض المروحيات.
الحديد الزهر
- تصل درجة انصهار الحديد الزهر إلى 1500 درجة مئوية، ويتكون من حديد وكربون بحيث تكون نسبة الكربون أكثر من 2%.
- يكون سهل الكسر وغير قابل للتشكيل مرة أخري نظراً لارتفاع درجة انصهاره.
- يستخدم الحديد الزهر في صناعة أواني الطبخ والصحون والمقالي التي تستخدم في المطابخ والمطاعم.
الماجنتيت
- يعتبر الماجنتيت أقوى العناصر التي تحتوي على المغناطيس في كوكب الأرض، ويتميز باللون الأسود ويرمز له بالرمز Fe3O4.
- من أهم استخدامات المعادن الحديدية التي يدخل فيها الماجنتيت هي صناعة المغناطيس.
- وتنقية المياه، بحيث يتم وضع الماجنتيت لتقوم بسحب النفايات والملوثات في المياه إلى قاع القعر المستخدم في التنقية، ثم يتم إزالتها.
- تم استخدام الماجنتيت في علم الطب في تصوير الرنين المغناطيسي.
- يستخدم في تعدين الفحم، بحيث انه يجذب الشوائب الموجودة بين الفحم في مسحوق من الماجنتيت، فيطفو الفحم الخالص إلى أعلى المسحوق بدون شوائب.
الهيماتيت
- يعتبر الهيماتيت مصدرا أساسيا للحديد، يتواجد بوفرة في كوكب الأرض، وتحتوي مكونات الهيماتيت على الحديد بنسبة 70%، ويرمز للهيماتيت بالرمز Fe2O3.
- يستخدم في أدوات التجميل، وكذلك في الدهانات لأنه يساعد على الحفاظ على لون الصبغات.
- يتم استعماله في أشكال التزين، لأنه يشبه إلى حد كبير البلورات ولديه منظر رائع.
- يستخدم في المجوهرات الرجالي.
- يتم استخدامه في علم الطب في الوقاية من الإشعاعات الضارة، لأنه يقوم بالتصدي إلى الإشعاعات السينية.
ولا تتردد في زيارة مقالنا عن: كيف يتم صهر الحديد
الكربون الصلب
- يعتبر الكربون الصلب أحد أساسيات الفولاذ، تكون نسبة الكربون عالية بجانب نسبة الحديد، مع وجود بعض العناصر الأخرى الموجودة بنسب صغيرة.
- يوجد ثلاث أنواع من الكربون، الكربون العالي والمتوسط والمنخفض، ويختلف كل مستوى عن الأخر في نسب الكربون في التكوين.
- ويستخدم في صناعة الهياكل المعدنية الصغيرة الخاصة بالمعدات أو السيارات أو الأدوات الميكانيكية.
استانلس
- الاستانلس هو أجدد أنواع المعادن الحديدية وأكثرها كفاءة ضد الصدأ والتآكل.
- يتكون الاستانلس من عنصر الكروم، وهو ما يقوم بعملية عزل بين الفولاذ وبين الماء والأكسجين ويبطئ عملية الصدأ ويمنع التآكل.
- يستخدم الاستانلس في صناعة السكاكين والملاعق وبعض أواني الطبخ.
- يمكن استخدام الاستانلس في صناعة بوابات المساكن والمحلات.
الألومنيوم
- يستخدم الألومنيوم في العديد من الصناعات من حولنا، من خصائص الألومنيوم أنه لا يتأكل ولا يصدأ، ولكنه معقد في التصنيع.
- يتم استخدام الألومنيوم في صناعة الطائرات الجوية وسفن الفضاء الجوي.
- ونظراً لأنه لا يتآكل ولا يصدأ، فإنه يستخدم في صناعة القوارب لدرجة تحمله العالية للماء.
- يستخدم في صناعة علب الصودا والتونة وتغليف بعض الصناعات الغذائية الأخرى لأنه يحافظ على درجة رطوبة المنتج.
النحاس
- يعتبر النحاس من أقدم المعادن الحديدية التي استخدمت على كوكب الأرض، حيث تم استخدام النحاس في صناعة التماثيل التي لا تزال قائمة حتى الآن، ومن أهم هذه التماثيل هو تمثال الحرية.
- يستخدم الآن عنصر النحاس في صناعة الكابلات والأسلاك الكهربائية والإلكترونية، وهذه لأنه موصل جيد للكهرباء وعنصر جيد في نقل البيانات من خلال الكابلات الخاصة بالأنترنت.
- يستخدم النحاس في صناعة أنابيب المياه التي تقوم بتوصيل المياه إلى المنازل.
النحاس الأصفر
- يلقب النحاس الأصفر بالبراس، وهو عبارة عن مزيج من المعادن الحديدية القابلة للطي بسهولة والتي تمتاز بالمرونة.
- يمتاز النحاس الأصفر بأنه غير قابل للاشتعال، فإنه أمن لدرجة كبيرة في صناعة أثاث المنازل والديكورات الخاصة بغرف الأطفال.
- يستخدم النحاس الأصفر في براويز الزخارف الموجودة في الأثاثات التقليدية، ويستخدم في صناعة المقابض نظراً للونه الذهبي اللامع ذو الذوق الراقي.
- يستخدم في صناعة أدوات الموسيقى والآلات النحاسية.
مصادر المعادن الحديدية في القشرة الأرضية
- تصدر لنا القشرة الأرضية العديد من المعادن الحديدية بشكل طبيعي عن طريق عمليات تسمى بالتبلور، وتنتج عمليات التبلور من السوائل الصهارية مثل البراكين أو المحاليل الحارة.
- وقد نجد المعادن الحديدية في البحار نتيجة إلى ترسيب المركبات البحرية إلى قاع البحار أو اكتشاف إحدى المنشأة القديمة تحت المياه التي تحتوي على نسب الحديد الصافي.
- أو من خلال عمليات التحول عن طريق تفاعل عناصر أخري ينتج عنهم معدن حديدي أو تمركز الغازات النابعة من فوهات البراكين التي تنتج عنها معادن حديدية.
- وتصنف المعادن الحديدية إلى سيليكات وكربونات وفوسفات وأكاسيد وكبريتيدات وكبريتات وهاليدات ومعادن أحادية خالصة.
- ومن أهم المعادن الأحادية الخالصة هي الذهب والفضة والماس، مما يجعلهم الأغلى والأكثر قيمة بين المعادن الحديدية.
مواصفات المعادن الحديدية
- تسمى المعادن الحديدية بهذا الاسم لأنها تحتوي على عنصر الحديد بشكل رئيسي في مكوناتها.
- تكون حالتها الطبيعية هي الحالة الصلبة ولا يتم كسرها بسهولة، تتحمل درجة الحرارة العالية، وجيدة في توصيل الحرارة والكهرباء.
- يمكن تشكيلها حسب الأشكال المراد إليها بمجرد تحويلها إلى سائل لزج عن طريق تعرضها إلى درجة حرارة الغليان الخاصة بها.
اقرأ أيضا: بحث عن المعادن وأنواعها
هكذا نكون عبر موقع مقال mqall.org قد تحدثنا عن أهم استخدامات المعادن الحديدية الموجودة حولنا، والمزايا والعيوب الخاصة بكل عنصر، وذكرنا النسب المتعارف عليها من العناصر المركبة وكيفية إيجاد المعادن الحديدية داخل القشرة الأرضية.