كيف يمكن أن يكون معدن أقوى من الحديد ولا يصدأ؟ لا يزال هذا اللغز والسؤال يشغل الجميع في المسابقات العامة والألغاز المستخدمة في الألعاب، وفي أذهان الكثيرين الذين اعتقدوا أن الحديد هو المعدن الأقوى والأكثر صلابة على وجه الأرض.
حان الوقت لتغيير وتبديل هذه الأفكار الخاطئة واكتشاف أقوى المعادن الموجودة على سطح كوكبنا وخصائصها الفريدة.
التعريف بعنصر الحديد
- الحديد هو عنصر كيميائي ينتمي إلى المجموعة الثامنة في الجدول الدوري، وهو عنصر فلزي.
- تشكل خمسة بالمائة من مساحة سطح القشرة الأرضية.
- له الرمز الكيميائي Fe، وعدده الذري هو 26.
- يصنف الحديد على أنه عنصر غير أرضي، أي أنه يكون خارج كوكب الأرض وحتى خارج المجموعة الشمسية بأكملها.
- إنه مجموعة من النيازك التي احترقت بواسطة الغلاف الجوي المحيط بسطح كوكب الأرض أثناء سقوطها على سطح الكوكب.
- تحتوي على نسبة تسعين بالمائة من الحديد في تركيبها الكلي، ولذلك تعد المصدر الرئيسي للحديد على سطح الأرض.
- تنتشر بعد ذلك النيازك على سطح الأرض وتمت هذه العملية منذ ملايين السنين، ويتم استخراج الحديد من باطن الأرض بعد ذلك.
- لون خام الحديد الأصلي هو اللون الفضي، ولكنه يحصل على لونه الداكن المعتاد بسرعة بسبب تأثير الهواء المحيط به الذي يسبب أكسدته.
- صلابة الحديد الطبيعية عند استخراجها تقارب مرونة الألومنيوم.
- ولكن يحصل على صلابته المعتادة بعد إضافة الكربون وعناصر كيميائية أخرى إليه.
شاهد أيضًا: ما هو مصدر استخراج معدن الماس
استخدامات الحديد في الصناعة
- الحديد هو عملية تصنيع المادة الخام من الحديد نفسه، وذلك لإضفاء بعض الخصائص الأخرى على الحديد.
- وتعزز من صفاته الصناعية وتقاوم الصفات غير المرغوب فيها في الصناعة عندما يقوم القائمون على صناعة الحديد بتحويله إلى صلب.
- تعتمد صناعة الصلب بشكل أساسي على الحديد، حيث يتم إزالة الكربون الموجود فيه وتنقيته.
- باستخدام تيار من غاز الأكسجين، يتم تحويل الحديد إلى الصلب السائل من خلال أكسدة الكربون الموجود فيه.
- يتم استخدام هذا الصلب السائل بعد صبه في قوالب تشكيل مخصصة وتركه حتى يتشكل بشكل القالب النهائي ويصبح جاهزا للاستخدام في مجالات مختلفة، بما في ذلك صناعة الأسلاك الكهربائية والصاج.
يستخدم الحديد بشكل منفرد في صناعات متعددة، بمن فيها:
- صناعة أجهزة التدفئة.
- صناعة عواميد الإنارة.
- هكذا صناعة الأبوَاب الحديدية.
- صناعة الديكورات الحديدية الزخرفة.
- بعد التأكد من الحفاظ عليها وعزلها بطبقة خاصة من الطلاء، تتم صناعة الكباري وبعض المنشئات الهندسية.
- هكذا صناعة سبائك الحديد.
- صناعة سبائك الحديد والصلب.
- صناعة بعض الأنواع الخاصة من الوقود.
- هكذا يتم صناعة بعض الأصناف الخاصة من الصبغات.
- صناعة معالجات لتنقية مياه الصرف الصحي.
- صناعة مادة الأسمنت.
- هكذا صناعة المواد العضوية.
معدن أقوى من الحديد ولا يصدأ
- كان من المعتقد قديمًا أن الحديد هو أقوى العناصر التي تم اكتشافها حتى الأنْ، ولتصحِيح هذا المعتقد الخاطئ نتعرف على بعض المعادن الأقوى من معدن الحديد ولا تصدأ.
- من بين تلك المعادن الهامة يوجد المعدن السائل المعروف أيضا باسم البلاتين.
- هناك أيضا آراء تشير إلى أن الفولاذ هو عنصر قوي وغير قابل للصدأ.
- هكذا يعد عنصر التيتانيوم الذي تم اكتشافه حديثا واحدا من أقوى المعادن الموجودة، حيث يستخدم في صناعة هياكل الطائرات ومركبات الفضاء.
- الألماس هو أحد أشهر العناصر وأصعبها، فهو أصلب عنصر معروف على سطح الأرض.
نبذة عن عنصر البلاتين
- هو أحد العناصر الموجودة في المجموعات الثامنة والتاسعة والعاشرة من الجدول الدوري، ويعرف بمجموعة البلاتين الستة.
- اسم البلاتين يعود إلى كلمة إسبانية تعني الفضة الصغيرة.
- يتواجد البلاتين بصورة طبيعية، وأحيانا يتواجد مع عناصر ومعادن أخرى من نفس المجموعة في الجدول الدوري للعناصر.
- ومن بين العناصر الأساسية الهامة (الإريديوم، الأوزميوم، الروديوم، الروثينيوم، البلاديوم)، وتوجد أيضا في البيرلايت.
خصائص عنصر البلاتين الفيزيائية
يتميز البلاتين ببعض الخصائص الفيزيائية الفريدة التي تجعله أحد العناصر والمواد الخام الأكثر أهمية في الصناعة، ومن بين هذه الخصائص:
- اللون: أبيض يميل للفضي.
- الملمس: ناعم.
- المرونة: يتميز معدن البلاتين بدرجة مرونة عالية.
- الصدأ: مقاوم للصدأ وللتَفاعلات الكيميائية المختلفة.
- الذوبان في الماء: قابل للذوبان في ماء الملك أو ماء الأكواريجا.
- الذوبان في الأحماض: نادرا ما يمكن للبلاتين أن يذوب في الأحماض البسيطة.
- درجة اللمعان: البلاتين عنصر مشرق ولامع حتى عند تعرضه للتسخين بواسطة الحرارة البيضاء في الهواء.
- درجة الغليان: 3825 درجة مئوية.
- حالة العنصر في درجات الحرارة العادية: عنصر البلاتين يكون صلبا عند درجات الحرارة العادية.
- درجة الانصهار: 1768.4 درجة مئوية.
شاهد أيضًا: ما هو المعدن الذي ذكر في القرآن الكريم
خصائص عنصر البلاتين الكيميائية
للبلاتين العديد من الخصائص الكيميائية التي تجعله يحتل مراكز متقدمة في المواد الخام المفضلة في صناعة العديد من المنتجات. ومن أهم هذه الخصائص ما يلي:
- الرمز الكيميائي: يشير الرمز Pt إلى البلاتين في الجدول الدوري اللاتيني
- العدد الذري: يبلغ وزن عنصر البلاتين الذري 78، وهو يعادل عدد البروتونات في نواةه.
- الوزن الذري: إنه المتوسط الكتلي لذرة البلاتين ويساوي 195.1.
- الكثافة: 21.45 جرام لكل سنتيمتر مكعب.
- عدد النظائر: يحتوي البلاتين على ستة نظائر كيميائية طبيعية، ولديه أيضا سبعة وثلاثين نظيرا صناعيا مصنوعا.
استخدامات عنصر البلاتين
يعتبر البلاتين من أكثر العناصر استخداما في مجالات متنوعة من الصناعة بسبب خصائصه الفريدة
ومن أهم المجالات الصناعية التي يستخدم فيها عنصر البلاتين الآتي:
- صناعة الحُلي والمجوهرات.
- هكذا صناعة أسلاك الكهرباء.
- يتم تصنيع الزجاجات والأواني الزجاجية التي تستخدمها المعامل الكيميائية.
- يتم إنتاج التقويمات السنية والحشوات السنية، والعديد من متطلبات طب الأسنان بشكل عام.
- تصنيع طلاء ذو مواصفات خاصة مصمم للأسطح التي تتعرض لفترة طويلة من الوقت لدرجات حرارة عالية، وذلك لحمايتها من خطر التآكل.
- تصنيع سبائك البلاتين المغناطيسية من الكوبالت.
- تستخدم المحولات الحافزة في السيارات بشكل عام، حيث تعمل على تحويل العوادم السامة إلى مركبات غير سامة.
- يتحمل البلاتين درجات حرارة عالية أثناء عملية أكسدة وقود المركبات، مما يقلل من سمية المواد المنبعثة.
نبذة عن عنصر الألماس
- الكربون هو المكون الرئيسي للألماس، ومن أهم خصائصه تحمل الضغط والحرارة العالية.
- وتنعكس هذه الحقيقة على خصائص الماس، حيث يكتسب مستوى صلابة عالية ويتحمل درجات حرارة مرتفعة.
- هكذا يكون العنصر الألماني على شكل مكعب بلوري، ولكن يزداد حجمه تدريجيا حتى يصبح دائريا في النهاية.
- هناك العديد من المحاولات والتجارب لتحويل الكربون إلى الماس للاستفادة من هذه المادة الثمينة في مختلف مجالات الصناعة، ويتم ذلك التحويل من خلال عمليات وتفاعلات كيميائية محددة.
- يعد الألماس من العناصر ذات الأعمار الطويلة، حيث يحتفظ بخواصه وشكله لفترة طويلة جدا.
- على سبيل المثال، هناك حاليا ماسة قديمة على سطح الأرض يقدر عمرها بحوالي خمسة ملايين عام.
شاهد أيضًا: ما هو المعدن الذي يستخدم في صناعة السفن ؟
مادة أقوى من الحديد ولا تتأكسد، أصبح هذا السؤال واضحا ومعروفا تماما، بعدما تعرفنا على عدد من المواد التي تفوق الحديد قوة وتتمتع بصفات مقاومة للتآكل ومناسبة للاستخدام في صناعات مهمة.
