کانی ها :

به مواد جامدی که بطور خالص از کره زمین بدست می آیند موجودات زنده در بوجود آمدن آنها دخالتی ندارند. کانی گویند. هر کانی از یک عنصر یا ترکیب شیمیایی چند عنصر با هم بوجود می آید و یک یا چند کانی با هم، سنگ ها را تشکیل می دهند.

تاکنون بیش از ۳۰۰۰ نوع کانی، که در ساختار سنگ کره زمین بکار رفته اند،‌شناسایی شده است. انسان برای بدست آوردن مواد خام مورد نیاز از صنایع مختلف،‌مصالح ساختمانی ،‌کودهای شیمیایی،‌داروسازی،‌جواهر سازی و … از کانی ها استفاده می کند.

فکر کنید :
۱ – کدامیک از مواد زیر کانی هستند و کدامیک کانی نیستند؟

تشکیل کانی ها:

نمک باقی مانده در ته ظرف و زنگ روی میخ آهنی دو نوع کانی هستند که بر اثر تغییراتی که در آب شور و میخ رخ داده است بوجود آمده اند.

مشاهده کنید :
۱ – مقداری آب دریا یا چاه را در ظرفی بریزید، سپس ظروف آب را در محل گرمی قراردهید تا آب آن بخار شود. در ته ظرف چه می بینید؟
۲- یک میخ آهنی را به مدت چند روز در یک محل مرطوب قراردهید،‌روی میخ چه می بینید؟
- در ته ظرف مقداری نمک رسوب می کند.
- روی میخ زنگ می زند.

کانی های اولیه :

در زیر سنگ کره،‌لایه ای بسیار داغ و نرم به نام نرم کره وجود دارد. گاهی بر اثر عوامی مثل بالارفتن دما، مقداری از نرم کره ذوب می شود. به این مواد ذوب شده «ماگما» می گویند. ماگما پس از تشکیل شدن به سمت بالا صعود می کند و ممکن است راهی به سطح زمین بیابد یا داخل سنگ کره سرد شود. در اثر سرد شدن ماگما، کانی های اولیه بوجود می آیند. کوارتز، میکا و فلدسپات از کانی هایی هستند که از انجماد مواد مذاب بوجود آمده اند. بنابراین ،‌از کانیهای اولیه محسوب می شوند.

کانی های ثانویه :

کانیهای اولیه چون در دمای زیادی تشکیل می شوند با شرایط سطح زمین سازگار نیستند و عواملی مانند آب و هوا،‌به سرعت روی آن ها اثر می گذارد و آن ها را خرد و تجزیه می کنند و به کانی های جدیدی که با سطح زمین سازگارترند،‌تبدیل می کند . به همین جهت به آن ها کانی های ثانویه می گویند. کانیهای رسی از کانیهای ثانویه اند که از تجزیه فلدسپات ها بوجود می آیند.

بعضی از کانی های اولیه در آب حل می شوند. ممکن است برخی مواد حل شده دوباره با یکدیگر ترکیب شوند یا به حد سیر شده برسند،‌و در آب ته نشین گردند و دسته ای دیگر از کانی های ثانویه مانند نمک خوراکی (هالیت)،‌ژیپس (گچ) و کلسیت را تشکیل می دهند. گروهی از کانی های ثانویه مانند گرافیت (مغز مداد) در اثر گرما و فشار زیادی که تحمل کرده اند بوجود می آیند.

شناسایی کانی ها:

کانی ها بسیار گوناگونند. برای شناسایی آن ها از برخی خواص فیزیکی و شیمیایی آنها استفاده می کنند.

شکل بلور :

از نظر علمی به اجسامی بلوری یا متبور گفته می شود که ذرات تشکیل دهنده ی آنها با نظم و قاعده معینی در کنار هم قرار گرفته باشند. در مقابل اجسام متبلور، اجسام غیرمتبلور قرار دارند که طرز قرارگرفتن ذرات در آن ها، تابع قاعده ی معینی نیست و ذرات بطور نامنظم در کنار هم قرار گرفته اند.

یکی از مشخصات کانی ها،‌شکل بلوری آنهاست. یعنی اتم های سازنده ی یک کانی به صورتی منظم پهلوی هم قرار می گیرند و جسمی با سطح های صاف ایجاد می کنند.

سختی :

سختی کانی ها را می توان «مقاومت آن ها در برابر خراشیده شدن به وسیله سایر اجسام» تعریف کرد. بنابراین اگر دو کانی را روی هم بکشیم،‌آن کانی که بتواند روی دیگری شیار یا خط بیندازد،‌سخت تر است.

رنگ :

کانی ها رنگ های متفاوتی دارند. حتی یک کانی ممکن است به علت داشتن مقدار ناچیزی ناخالصی به رنگ های متنوع دیده شود. با این حال،‌برخی کانی ها به کمک رنگ مشخصی که دارند، شناسایی می شوند. برای مثال، گوگرد همیشه به رنگ زرد، ‌فیروزه همیشه به رنگ آبی فیروزه ای و گرافیک همیشه به رنگ سیاه است.
رنگ گرد کانی ها در تشخیص کانی ها مؤثرتر است. برای این کار ،‌کانی را روی جسمی که سختی زیادی دارند می کشند پس از روی رنگ خطی که برجای می گذارد نوع کانی را تشخیص می دهند.

مشاهده کنید :
مقداری نمک خوراکی را روی شعله ی آتش بپاشید،‌رنگ شعله چه تغییری می کند؟

رنگ شعله زرد می شود که نشانگر وجود سدیم در نمک طعام است.

سنگ ها

همه سنگ ها در سه گروه آذین، رسوبی و دگرگونی تقسیم بندی می کنند. هر یک از این سنگ ها با روش خاصی و از منشأ جداگانه ای بوجود آمده اند.

سنگ های آذرین :

بررسی های انجام شده در اعماق چاهها،‌معادن و سرچشمه های آب گرم نشان می دهد که داخل زمین گرم است و هر چه عمق افزایش پیدا کند، دما بیشتر می شود. زمین شناسان منبع اصلی گرمای داخل زمین را فعالیت برخی از عناصر سنگین می دانند که بر اثر تخریب آنها عناصر سبک تر و مقداری گرما حاصل می شود.
سنگ ها در عمقی که به نظر می رسد، بر اثر گرمای بسیار زیاد، باید به صورت مذاب باشند،‌باز هم بصورت جامدند.
زیرا فشار سنگ های بالایی مانع ذوب شدن سنگ ها در این اعماق می شود. اما اگر در این مناطق از فشار اندکی کاسته و یا بر گرما افزوده شود سنگ ها به صورت مذاب در می آیند . بنابراین در شرایط خاصی بخشی از سنگ های پوسته یا گوشته ذوب می شوند. این مواد ذوب شده از سنگ های اطراف خود، سبک ترند و به این علت تمایل دارند . به مناطق بالاتر از داخل زمین صعود کنند و اگر راهی به سطح زمین پیدا کنند. به صورت آتش فشان فوران کرده و روی زمین جاری می شوند و پس از انجماد، سنگ هایی را بوجود می آورند که به آن ها سنگ های آذرین بیرونی گفته می شود. اگر این مواد مذاب نتوانند به سطح زمین برسند و زیر سطح زمین،‌سرد شوند سنگ های آذرین درونی را تشکیل می دهند. تفاوت اصلی سنگ های آذرین بیرونی و درونی، در اندازه بلور کانی های آن هاست.
در جدول زیر،‌خصوصیات چهار سنگ که از سنگ های آذرین هستند، ذکر شده است.

سنگ های رسوبی :

عوامل طبیعی چون آب ،‌ باد و یخ بطور دائم، سنگ ها و صخره های سنگ و محکم کوه ها را خرد کرده و آن ها را بصورت ذرات ریز و درشت، یا مواد محلول به نقاط پست، مانند دریاها و دریاچه ها منتقل می کنند. این مواد، در آن جا بصورت لایه های موازی روی هم ته نشین می شوند. به این موادته نشین شده رسوب می گویند.
ذرات تخریب شده سنگ ها بر اساس اندازه،‌نام مشخص دارند که به ترتیب از کوچک به بزرگ عبارتند از : رس، ‌ماسه، ‌شن، ‌ریگ، ‌قلوه سنگ و تخته سنگ.
با گذشت زمان و دخالت چند عامل،‌ رسوبات سست و ناپیوسته اولیه به سنگ هایی سخت و یکپارچه تبدیل می شوند که به آن ها سنگ رسوبی گفته می شود. سنگ های رستی، ‌سنگ آهک، ماسه سنگ، سنگ گچ و سنگ نمک از جمله مهم ترین سنگ های رسوبی می باشند.

فکر کنید :
۱ – چرا طی صدها میلیون سال که از عمر زمین می گذرد همه ی کوه ها از بین نرفته اند ودریاها و دریاچه ها از مواد رسوبی پر نشده اند؟
چون سنگ های رسوبی بوجود آمده دوباره بر اثر عواملی چون چین خوردگی یا گسل از آب خارج شده و بصورت کوه در می آیند.

چگونه سنگ های رسوبی مختلف تشکیل می شوند؟

وقتی رسوبات در کف دریا روی هم انباشته می شوند، کم کم تحت فشار زیاد وزن خود و آب دریا قرار می گیرند و فشرده می شوند. با این فشار زیاد که بر رسوبات وارد می آید، آب از لابه لای ذرات خارج می شود و رسوبات خشک می شوند. فشرده شدن زیاد و نیز خشک شدن، خود می تواند مقدمه ی تشکیل بعضی از انواع سنگ های رسوبی مانند سنگ های رستی باشد.
همه مواد رسوبی، فقط با فشرده شدن و خشک ، سخت و تبدیل به سنگ نمی شوند. برای مثال، ماسه ها را نمی توان با فشار به هم چسباند. این مواد تنها در صورتی تبدیل به سنگ می شوند که موادی مانند سیمان در لابه لای ذرات آن ها نفوذ کند و آنها را به هم بچسباند. سیمان ها موادی هستند که معمولاً به صورت محلول در آب وجود دارند. از جلمه سنگ های رسوبی که از این راه تشکیل می شوند،‌ماسه سنگ و کنگلومرا است. گاهی اسکلت خرد شده ی جانوران دریایی به وسیله سیمانی به هم می چسبند و نوعی سنگ رسوبی بوجود می آورند.
همچنین در آب دریاها و دریاچه ها مقداری مواد محلول وجود دارد که فقط در شرایط خاصی تبدیل به رسوب می شوند. اگر آب محتوی برخی مواد محلول به مقدار زیاد تبخیر شود،‌رسوباتی باقی می ماند که ممکن است،‌سنگ گچ و سنگ نمک را تشکیل دهند. البته ممکن است مواد محلول در آب از راه انجام بعضی از واکنش های شیمیایی پیچیده نیز رسوب کنند که در آن صورت، گروه دیگری از سنگ ها از جمله سنگ های آهکی تشکیل می شوند.

فکر کنید :
دیده اید که همواره در ته کتری و سماور لایه های نازکی از آهک بوجود می آید. آیا برای تشکیل این لایه ها باید آب کتری یا سماور بطور کامل تبخیر شوند؟

خیر هر زمان که املاح موجود در آب به حد اشباع رسید اضافی املاح بصورت رسوب در دیواره کتری ته نشین می شود.

ویژه گی های سنگ های رسوبی:

یکی از ویژگیهای برجسته ی سنگ های رسوبی لایه لایه بودن آن ها و دیگری، امکان وجود فسیل در آنهاست، زیرا محیط های رسوبی محل مناسبی برای ایجاد فسیل اند. فسیل ها آثار و بقایای جانداران گذشته اند که بیشتر از همه در سنگ های رستی و آهکی که دانه ریزند – وجود دارند اما آن ها را میان ماسه سنگ ها نیز می توان یافت.

سنگ های دگرگونی :

گروه سوم سنگ ها که به دگرگون شده موسوم اند، چنین نیست، زیرا تشکیل این سنگ ها در زیر زمین و دور از چشم ما و در زمانی بسیار طولانی صورت می گیرد. وقتی سنگ های رسوبی و آذرین بدون اینکه ذوب شوند به مدت طولانی فشار و گرمای زیادی را تحمل کنند. آن قدر تغییر می کنند که دیگر شباهتی به سنگ های اولیه ندارند . وقتی سنگ ها دگرگون می شوند ،‌ممکن است بعضی از کانی های سنگ اولیه به کانی جدید تبدیل شوند با طرز قرارگرفتن کانی های سنگ اولیه به شکلی دیگر درآید.
بیشتر سنگ های دگرگون شده سخت و محکم اند. این سنگ ها را در کارخانه های سنگ بری در اندازه های مختلف برش می دهند و روی آن ها را صاف می کنند که در نتیجه، نمای زیبایی پیدا می کنند، از این رو، آن ها را در نمای ساختمان، کف راهرو، پله و جاهای دیگر بکار می برند.
مرمر یک سنگ دگرگون شده ی مرغوب است که از دگرگونی شدید سنگ و آهک حاصل می شود. از دیگر سنگ ها ی دگرگون شده می توان به کوارتزیت و گنیس اشاره کرد که اولی، از دگرگون شدن ماسه سنگ ها و دومی از دگرگون شدن گرانیت ها بوجود می آیند.

پرسش و پاسخ متن فصل ۶ :
۱ – کانی چیست؟

مواد طبیعی و خالصی هستند که انسان و سایر جانداران در بوجود آمدن آنها دخالت ندارند.

۲ – کانی های اولیه کدامند؟ مثال بزنید.

کانی هایی هستند که بر اثر سردشدن مواد مذاب حاصل می شوند. مثل کوارتز – فلدسپات – میکا

۲ – ماگما چیست؟

مواد مذاب درون زمین را ماگما گویند.

۴ – سنگ های آذرین درونی چگونه تشکیل شده ،‌مثال بزنید؟

از سردشدن مواد مذاب در خارج از زمین بوجود می آیند. مثل گرانیت و گابرد

۵- دو ویژگی سنگهای رسوبی را بنویسید؟

۱٫ لایه لایه هستند
۲٫ دارای فسیل باشند

۶- کاربرد اساسی سنگ ها و کانی ها در کجاست؟

۱٫ برای تأمین ماده
۲٫ تأمین انرژی

۷ – در مخازن نفتی منظور از سنگ پوششی چیست؟

سنگ هایی هستند که به صورت یک لایه نفوذ ناپذیر در روی مخازن نفتی وجود دارد و از بالاآمدن نفت جلوگیری می کنند.

۸ – زغال سنگ ها معمولاً بین کدام گروه سنگها یافت می شوند و چه مصارفی دارند؟

به صورت لایه هایی بین سنگ های رسوبی یافت می شوند و مصرف آن ها در تولید انرژی،‌ذوب فلزات،‌پتروشیمی می باشد.

۹ – از سنگ ها و کانی ها چگونه در صنایع الکتریکی استفاده می شود؟
برای ساختن انواع ترانزیستور و قطعات بکار رفته در وسایل صوتی و تصویری ،‌گرمائی و…

همه ی مواد از ذره های بسیار کوچکی به نام اتم ساخته شده اند. این سخن را نخستین بار دموکریت دانشمند یونانی حدود ۲۳۰۰ سال پیش گفته است او با اندیشیدن به آنچه در پیرامون خود مشاهده می کرد، نتیجه گرفت که ماده از کنار هم قرار گرفتن تعداد زیادی ذره های بسیار کوچک ساخته می شود. دموکریت این ذره های بسیار کوچک را اتم نامید (اتم در زبان یونانی به معنای تجزیه ناپذیر است) چون دموکریت عقیده داشت اتم ما از ذره های کوچکتر دیگری ساخته نشده اند، بنابراین نمی توان آن ها را شکست به این علت این ذره ها را غیرقابل شکستن یا اتم نام نهاد. دموکریت برای هر اتم شکلی نیز در نظر گرفت.

شکل اتم های سازنده مواد مختلف با هم فرق دارند. برای مثال اتم های مواد ترش به شکل لوزی هستند و لبه های تیز و برنده ای دارند. در حالی که اتم های آب کروی شکل هستند.
دو هزار سال پیش پس از دموکریت، یک دانشمند انگلیسی به نام جان دالتون مطالعه پیرامون ماده را دنبال کرد . او پس از آشنایی با عقاید دموکریت، ضمن اجرای چندین آزمایش روی مواد گوناگون در عمل به ذره ای بودن ساختار ماده پی برد. دالتون با پذیرش اتم با عنوان کوچکترین ذره سازنده مواد و با این فرض که اتم ها، گوی های توپری هستند، به توجیه علت تفاوت در رفتار مواد مختلف پرداخت و به نتایج مهمی نیز دست یافت.
۱ – جرم و حجم اتم های یک عنصر با جرم و حجم اتم هی دیگر عنصرها تفاوت دارند.
۲ – اتم های یک عنصر را نمی توان شکست و به اتم عنصرهای دیگر تبدیل کرد
۳ – اتم ها را نمی توان به وجود آورد و نمی توان از میان برد
۴ – اتم عنصرهای مختلف با یکدیگر می پیوندند و ترکیب ها را به وجود می آورند دالتون عنصر را ماده ای تصور می کرد که از یک نوع اتم ساخته شده است و ترکیب را ماده ای می دانست که ذره های آن را از اتصال دو یا چند نوع اتم مختلف تشکیل شده اند.
امروزه نادرست بودن برخی از نتیجه گیریهای دالتون آشکار شده است. با این حال نظریه ی او توانست زمینه پیشرفت چشم گیری را در شناخت ساختار ماده فراهم آورد.

اندازه یک اتم :

در اطراف ما چیزهای کوچک و بزرگ بسیاری وجود دارد. آیا می توانید کوچکترین چیزی را نام ببرید که تا به حال در دور و برخود دیده اید؟ بی تردید تصور چیزی به کوچکی یک اتم بسیار دشوارتر است . فکر می کنید اتم چه اندازه باشد؟
اگر چه اندازه گیری قطر یک اتم به سادگی اندازه گیری قطر یک توپ فوتبال نیست، با این حال دانشمندان موفق شده اند به روش های پیچیده از اتم ها عکس برداری کنند و قطر آن ها را نیز اندازه بگیرند.

اتم و مولکول:

ذره های سازنده برخی از عنصرها اتم است. مس عنصری است که از اتم های مس تشکیل شده است. در حالیکه مولکول ها ذره های سازنده برخی دیگر از عنصرها و بسیاری از ترکیب ها هستند. مولکول به گروهی از اتم ها می گویند که از اتصال دو یا چند اتم به یکدیگر به وجود می آیند.

مولکول کربن دی اکسید از گردهم آیی سه اتم (دو اتم اکسیژن و یک اتم کربن) ساخته شده است.
مولکول آب از گردهمایی سه اتم (دو اتم هیدروژن و یک اتم اکسیژن) ساخته شده است. اتم های سازنده ی مولکول ها ممکن است یکسان یا متفاوت باشند. در مولکول آب دو نوع اتم مختلف به هم وصل شده اند. این اتم ها کدامند؟ در مولکول کربن دی اکسید (شکل بالا – راست) هم دو نوع اتم دیده می شود.
مولکول های سازنده برخی از مواد از اتصال اتم های یکسانی ساخته شده اند . مولکول های سازنده دو عنصر را در شکل زیر می بینید.

عنصر مس از اتم های مس تشکیل شده است.
مولکول گوگرد از چند اتم گوگرد ساخته شده است.
مولکول اکسیژن از دو اتم اکسیژن ساخته شده است.

ویژگی های ماده:
در یک استکان که تا نیمه پر از ماسه است مقدار کمی آب بریزید ، چه روی می دهد؟ ماسه ی درون استکان ویژگی هایی دارد که علت مشاهده ی این پدیده را باید در آن جست و جو کرد. ماسه ساختاری دانه ای دارد. یعنی از کنار هم قرارگرفتن دانه های کوچکی تشکیل شده است.
اگر با یک ذره بین دانه های ماسه موجود در استکان نگاه کنید، فضاهای خالی بسیاری را در لابه لای آن خواهید دید.این فضا همان جایی است که آب درون آن ها وارد می شود. همان گونه که می دانید ماده نیز ساختاری ذره ای دارد و بنابراین حدس می زنیم که مانند ماسه باید میان ذره های سازنده آن فضاهای خالی وجود داشته باشد.

جنبش ذره های سازنده ی ماده:

ذره های سازنده ماده، پیوسته در جنبش اند، به عبارت دیگر ممکن است که ذره ها از جایی به جای دیگر حرکت کنند (حرکت انتقالی) به دور خود بچرخند ( حرکت چرخشی) یا لرزش داشته باشند (حرکت ارتعاشی) هر یک از این حرکت ها با ترکیبی از آن ها نیز ممکن است در میان ذره های ماده مشاهده شود. اگر چه این ذره ها دیده نمی شوند، اما به آسانی می توان بوجود حرکت در آن ها پی برد.
نوع و میزان جنبش ذره ها در سه حالت مختلف ماده یعنی جامد، مایع و گاز متفاوت است. در واقع همین تفاوت است که حالت های مختلف ماده را از یکدیگر متمایز می کند.

فکر کنید فصل ۱ صفحه ۳
چه مشاهده هایی سبب شد تا دموکریت به ذره های سازنده مواد مختلف شکل های گوناگونی را نسبت دهد؟

دموکریت با مشاهده خواص ظاهری مواد از طریق مشاهده کردن، چشیدن ،‌لمس کردن و آثاری که برروی حواس او ایجاد می کرد، برای ذره های سازنده، مواد مختلف شکل های گوناگونی را در نظر گرفت. مثلاً هنگام چشیدن مواد ترش چون باعث سوزش زبان و لب ها می شد تصور می کرد به شکل لوزی هستند و لبه های تیز و برنده هستند و با مشاهده قطرات آب آن ها را کروی فرض می کرد.

فکر کنید صفحه ۴
اگر امکان پرسیدن پرسش های زیر از دالتون فراهم بود، شنیدن چه پاسخ هایی را انتظار داشتید؟

۱ – آثار جرم همه اتم های آهن با هم مساوی است؟
بله ، اتم های سازنده یک عنصر کاملاً شبیه یکدیگر هستند بنابراین اتم های آهن همگی هم اندازه هستند و جرم آن ها با هم مساوی است.
۲ – آیا می توان عنصرهای تازه ای را در آزمایشگاه ساخت؟
خیر، زیرا دالتون عقیده داشت اتم ها را می توان به وجود آورد و نمی توان از میان برد. پس نمی توان اتمی را در آزمایشگاه ساخت.
۳ – آیا می توان مس را به طلا تبدیل کرد؟
خیر، زیرا اتم هیچ عنصری نمی تواند به اتم عنصردیگری تبدیل شود

فکر کنید :‌صفحه ۷

امروزه، مس، گوگرد و اکسیژن را به عنوان عنصر می شناسیم. با این حال :
۱ – آیا برداشت دالتون از مفهوم عنصر درست و کامل بوده است؟
برداشت دالتون تا حدودی درست بوده است. دالتون عنصر را ماده ای می دانست که از یک نوع اتم ساخته شده است.

۲ – شما عنصر را چه تعریف می کنید؟
عنصر ماده ای است که ذره های سازنده ی آن اتم یا مولکول هایی هستند که از اتم های یکسان ساخته شده اند.

فکر کنید صفحه ۱۰
در هر عبارت به جای نقطه چین واژه ای مناسب قراردهید

کاهش یا افزایش – گرم کردن یا سرد کردن
با افزایش دما جنبش ذره های ماده افزایش می یابد
با گرم کردن یک مایع می توان آن را به بخار تبدیل کرد
آیا از دو عبارت بالا می توان نتیجه گرفت که : «جنبش ذره ها در حالت گازی بیشتر از حالت مایع است، بله