به نام خدا
کانی
کانی یا ماده معدنی ماده‌ای طبیعی، جامد و متبلور است که ترکیب شیمیایی نسبتاً ثابتی دارد و در ترکیب سنگ‌های پوسته زمین یافت می‌شود و دارای فرمول شیمیایی و ساختمان اتمی مشخص است و در صنایع مختلف مانند خمیردندان‌سازی، ساعت‌سازی و مولکول است، با این تفاوت که کانی نه می‌تواند همیشه از یک عنصر تشکیل شده باشد و نه تعریف مولکول را به‌طور کامل بتواند داشته باشد؛ بلکه کانی کوچک‌ترین جز از یک ماده معدنی است که به سبب ویژگی‌های منحصر به فردی (منظور ساختار اتمی و نوع ترکیب مولکولی یا شیمیایی) که دارد، باعث متفاوت بودن آن ماده معدنی از دیگر مواد معدنی خواهد شد. به‌طور مثال، اگر خاک رس را در نظر بگیریم، کانی‌های تشکیل‌دهنده آن (کائولینت، مونت موریلونیت، ایلیت) باعث شده‌است که رس دارای ویژگی منحصر به فردی باشد، که از آن به عنوان رس تلقی شود؛ یعنی اگر از دیگر کانی‌ها در اندازه رس استفاده کنیم (مانند خاک که به سبب تراش کاری و صیقل دادن سنگ در حد میکرون از دستگاه برش کاری ریخته می‌شود)، هرگز ویژگی کانی رس را آن کانی نخواهد داشت؛ زیرا کانی رس دارای آرایش اتمی و ترکیب شیمیایی منحصر به خود است که از آن در علم زمین‌شناسی به عنوان کانی یاد می‌شود.
برخی کانی‌ها از یک عنصر خالص و بسیاری از آن‌ها از دو یا چند عنصر درست شده‌اند. واژه کانی از واژه فارسی کان گرفته شده‌است که به آن سنگ معدن نیز گفته می‌شود؛ بنابراین، کانی به ماده‌ای گفته می‌شود که به‌طور طبیعی از معدن (کان) به دست می‌آید و معدن بخشی از پوسته زمین است که در آن به اندازه چشم‌گیری کانی یافت می‌شود. موادی مانند شیشه، چینی، آلیاژهای گوناگون که انسان آن‌ها را ساخته‌است و موادی مانند مروارید، صدف، استخوان، عاج و بسیاری دیگر که جانداران می‌سازند، کانی نیستند.
تنها استثناء از این تعریف گرافیت و زغال‌سنگ است که در حقیقت منبعی آلی دارند ولی در مسیر تکامل خود دستخوش تغییرات بسیار شده‌اند و در حقیقت به‌طور مستقیم ریشهٔ آلی ندارند. مسئلهٔ دیگر یخ است، که بیشتر زمین‌شناسان طبق تعریف، آن را کانی می‌دانند. نفت را نیز گروهی از زمین‌شناسان کانی می‌دانند.
ویژگی کانی‌ها
کانی‌ها همگن اند، یعنی ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی همهٔ ذره‌های سازندهٔ آن‌ها یکسان است. برای مثال، اگر یک قطعه هالیت یا نمک خوراکی را به تکه‌های بسیار کوچکی بشکنیم، همهٔ ذره‌های به‌دست آمده، مزهٔ شوری دارند؛ به‌سادگی در آب حل می‌شوند و دیگر ویژگی‌های نمک را نشان می‌دهند.
کانی‌ها جامد و بلوری‌اند: یعنی، ذره‌های سازندهٔ آن‌ها براساس نظم و قانون معینی کنار هم قرار گرفته‌اند؛ به نحوی که، همه سطح‌های بیرونی یک کانی، صاف است. شکل بلوری و منظم کانی‌ها از آرایش اتم‌ها و مولکولهای درونی آن‌ها ناشی می‌شود.
هر کانی ترکیب شیمیایی ثابتی دارد. برای مثال، پیریت همیشه FeS۲ و کلسیت همواره CaCO۳ است. البته، در برخی کانی‌ها ممکن است نسبت برخی عنصرها تغییر کند. برای مثال، در کانی الیوین FeMgSiO۴ ممکن است درصد آهن و منیزیم از بلوری به بلوری دیگر، از ۰ تا ۱۰۰٪ تغییر کند.
برخی کانی‌ها، مانند طلا، از یک عنصر درست شده‌اند. البته، طلا کم‌تر به صورت خالص یافت می‌شود. بلورهای مکعبی و زرد رنگ طلا، اگر با نقره همراه باشند، روشن‌تر و اگر با مس همراه باشند، قرمزتر به نظر می‌رسند. بسیار از کانی‌ها از دو یا چند عنصر متفاوت هستند که مادهٔ مرکبی را به‌وجود آورده‌اند. برای مثال، فراوان‌ترین کانی، یعنی کوارتز، ترکیبی از سیلیسیم و اکسیژن است.
تشکیل کانی‌ها
کانی‌ها از پیوندهای گوناگون بین اتم‌ها به وجود می‌آیند. تاکنون ۹۲ عنصر در طبیعت، شناسایی شده‌است. از بین این ۹۲ عنصر طبیعی، ۸ عنصر اکسیژن، سیلیسیم، آلومینیوم، آهن، کلسیم، سدیم، پتاسیم، و منیزیم، حدود ۹۸٫۵٪ درصد از کانی‌ها را می‌سازند. از ترکیب شدن این عنصرها با هم، کانی‌های گوناگون به‌وجود می‌آید. برای مثال، از ترکیب شدن اکسیژن با سیلیسیم، اکسید سیلیسیم SiO۲ یا کوارتز و از ترکیب شدن اکسیژن، سیلیسیم، منیزیم و آهن، الوین FeMgSiO۴ به‌دست می‌آید.
کانی‌ها علاوه بر این که از نظر ترکیب شیمیایی با هم تفاوت دارند، از نظر شکل ظاهری، رنگ، اندازه و دیگر ویژگی‌ها نیز تفاوت‌های زیادی با هم دارند. این تفاوت‌ها به چگونگی شکل‌گیری آن‌ها برمی‌گردد. برخی کانی‌ها از سرد شدن ماده مذاب به‌دست می‌آیند، همه کانی‌های سنگ‌های آذرین، مانند کوارتز، فلدسپات، میکا و الوین این گونه به وجود می‌آیند.
برخی دیگر از کانی‌ها از سرد شدن بخار در سطح سنگ‌ها یا شکاف‌های موجود در آن‌ها به وجود می‌آیند. سرد شدن گاز گوگرد در قله‌های آتش‌فشانی دماوند و تفتان، نمونه‌ای از این فرایند است. کانی‌های دیگری از بخار شدن محلول‌هایی به وجود می‌آیند که به اندازهٔ اشباع رسیده‌اند. برای مثال، از بخار شدن آرام دریاچه‌های مرکزی ایران، هالیت (نمک) و گچ به دست می‌آید.
برخی کانی‌ها از واکنش‌های شیمیایی یون‌ها در آب به وجود می‌آیند. برای مثال، در دریاهای گرم، یون کلسیم +۲ Ca با یون کربنات -۲(CO۳) ترکیب می‌شود و کانی کلسیت CaCO۳ ته‌نشین می‌شود. برخی کانی‌ها نیز پیامد تخریب شیمیایی کانی‌های دیگر هستند. برای مثال، از تجزیه شیمیایی فلدسپات‌ها، کانی‌های رستی (کانی‌های تشکیل‌دهنده خاک) به‌وجود می‌آیند. برخی از کانی‌ها نیز در درون زمین و تحت تأثیر گرما و فشار و واکنش با محلول‌های داغ، مانند گرافیت، بدست می‌آیند.
یکی دیگر از راه‌های تشکیل کانی منجمد شدن مواد مذاب است؛ مثل کوارتز و فلدسپات و تبخیر محلول‌های سیر شده (نمک دریا) و فراسیر شده (نمک معدن.)
تشکیل کانی با کمک تجزیه کانی‌های دیگر مثل خاک رس که حاصل از خورد شدن فلدسپات است.
گروهی دیگر از کانی‌ها حاصل از تحمل فشار و گرمای شدید هستند؛ مثل زغال‌سنگ که می‌توان آن‌ها را در شاهرود یافت. برخی دیگر هم از سرد شدن خاکستر آتشفشان هستند؛ مثل گوگرد و توف. همچنین، سرد شدن گدازه آتشفشان باعث به تشکیل پوکه و سنگ پا می‌شود.
شناسایی کانی‌ها
برای شناسایی کانی‌ها از خواص فیزیکی و خواص شیمیایی (واکنش با اسید) و خواص نوری آن‌ها کمک می‌گیرند.
روش‌های ساده برای شناسایی کانی‌ها (فیزیکی): شکل بلور، سختی، چگالی، رنگ مقاوت در برابر گرما، خاصیت مغناطیسی، چکش خواری، جذب آب، جلا، رنگ خاکه
زمین‌شناسان برای شناسایی کانی‌ها از روش‌های گوناگونی، مانند: رنگ شعله، طیف نوری، میکروسکوپ‌های پلاریزان، میکروسکوپ الکترونی و پرتو ایکس، بهره می‌گیرند.
رنگ شعله: در این روش تکه‌ای از کانی یا پودر آن را روی شعله نگه می‌دارند و با دستگاهی به آن می‌دمند. با تغییر رنگی که در شعله پدید می‌آید می‌توان برخی از کانی‌ها را شناسایی کرد. سدیم رنگ زرد، پتاسیم رنگ نارنجی، منیزیم رنگ قرمز، کلسیم رنگ نارنجی، باریم رنگ سبز مایل به زرد و مس رنگ سبز درخشان، به‌وجود می‌آورد.
طیف نور: در این روش مقدار اندکی از یک کانی را در دستگاهی، که با جرقه الکتریکی و در فشار زیاد کار می‌کند، قرار می‌دهند تا کانی بخار شود. در این حالت، اتم‌های عنصرهای سازندهٔ کانی، طول موج ویژه‌ای تولید می‌کنند که پس از عکس برداری می‌توان با کمک آن‌ها به عنصرهای سازنده کانی پی‌برد.
میکروسکوپ پلاریزان: در این روش، ضخامت یک قطعه سنگ را که دارای کانی‌های گوناگون است، به اندازه‌ای کم می‌کنند تا شفاف شود و نور از آن بگذرد. سپس آن را زیر میکروسکوپ پلاریزان بررسی می‌کنند. اکنون از روی شکل ظاهری، نوع شکستگی، ضریب شکست نور، رنگ و دیگر ویژگی‌ها، کانی را شناسایی می‌کنند.
میکروسکوپ الکترونی: لایه نازکی از کانی را با این میکروسکوپ مطالعه می‌کنند. باریکه الکترونی به کانی برخورد می‌کند و بخشی از آن به کانی جذب می‌شود که سایه‌ای از کانی روی صفحهٔ ویژه‌ای به‌وجود می‌آورد. بررسی این سایه از نظر شکل ظاهری، شکستگی‌ها و ساختمان درونی کانی، به شناسایی کانی می‌انجامد.
پرتو ایکس: این روش برای شناسایی کانی‌ها، به ویژه کانی‌هایی که ترکیب شیمیایی مشابهی دارند، بسیار کارآمد است. پرتوهای ایکس را به بلور کانی می‌تابانند. بخشی از این پرتوها از کانی می‌گذرد و بخشی پس از برخورد با ذره‌هایی که در گوشه‌های شبکه بلور کانی قرار دارند، بازتاب می‌یابد. با بررسی عکس به دست‌آمده از اثر این پرتوها بر فیلم عکاسی، می‌توان کانی مورد نظر را شناسایی کرد.
ادامه ی این مطلب را در صورت تمایل می توانید در سایت رسمی چینی خزر مراجعه کنید.
