استخدامات المعادن الحديدية المعادن لها خواص كيميائية وفيزيائية مختلفة تجعلها عناصر مهمة في العديد من الصناعات، بما في ذلك الحديد والصلب والمغنتيت والهيماتيت، سنتحدث عن هذه العناصر ونستخدمها بدقة.
استخدام المعادن الحديدية
- يعود اكتشاف معادن الحديد إلى أكثر من 2000 قبل الميلاد، أي أوائل العصر البرونزي، عندما استخدموا هذه العناصر في بناء المعابد والهياكل الهندسية.
- وحتى يومنا هذا، نستخدم المعادن الحديدية في الهياكل والصناعات المختلفة.
- على الرغم من أن هذه العناصر ليست متجددة ولا يمكن العثور عليها بسهولة في قشرة الأرض، إلا أننا ما زلنا نستخدمها بشكل مفرط حتى يومنا هذا.
- تهتم العديد من المنظمات بعملية إعادة تدوير المعادن الحديدية بسبب صعوبة استخلاصها من الأرض وبسبب الخوف من استنزاف العناصر الصلبة المهمة للكوكب.
ولا تفوت قراءة مقالتنا: أنواع المعادن واستخداماتها
استخدام الحديد
- يرمز الحديد في الجدول الدوري بالرمز Fe، ويصنف كعنصر انتقالي، وموضعه في الجدول الدوري في الفترة الرابعة.
- الحديد هو المعدن الأكثر سوادًا الموجود في القشرة الأرضية.
- كما أنه أحد أهم العناصر في جسم الإنسان كجزء من نباتات الهيموجلوبين والكلوروفيل.
- أهم استخدام للمعادن الحديدية هو الحديد في صناعة السكك الحديدية والجسور وهياكل السيارات وهياكل السفن وتصنيع المعدات العملاقة.
- أهم عيوب الحديد الصدأ نتيجة التعرض المستمر للأكسجين والماء.
- وهذا يجبر مصنعي الأجسام الحديدية على اللجوء إلى طريقة تسمى قطب الذبيحة، مضيفًا قطبًا كهربائيًا آخر يصدأ ويتعرض للأكسجين والماء بدلاً من الهيكل الرئيسي.
صلب
- سبائك الصلب مكونة من الحديد والكربون، لذا فإن نسبة الكربون حوالي 1٪ إلى 2٪ في تكوين السبيكة، إذا تجاوزت النسبة 2٪، سيكون الفولاذ هشًا، والفولاذ الهش يسمى الحديد الزهر.
- يتم إنتاج الفولاذ عند درجة حرارة عالية جدًا تصل إلى 650 درجة مئوية، ويتم إنتاج حوالي 1500 مليون طن من الفولاذ سنويًا.
- شارك الفولاذ في استخدام المعادن الحديدية منذ عصر حرب السيوف، حيث استخدم في إنتاج السيوف والدروع والخناجر المستخدمة في الحروب.
- يتم استخدامه في إنتاج الآلات والأدوات العملاقة والخرسانة المستخدمة في البناء.
- يتم استخدامه في إنتاج الأجهزة المنزلية، على سبيل المثال المكانس الكهربائية والمكاوي وبعض طائرات الهليكوبتر.
الحديد الزهر
- تصل درجة انصهار الحديد الزهر إلى 1500 درجة مئوية، ويتكون من الحديد والكربون بحيث تزيد نسبة الكربون عن 2٪.
- ينكسر بسهولة ولا يمكن أن يتشكل مرة أخرى بسبب درجة انصهاره العالية.
- يستخدم الحديد الزهر في صناعة الأواني والأطباق والمقالي المستخدمة في المطابخ والمطاعم.
أكسيد الحديد الأسود
- المغنتيت هو أقوى عنصر يحتوي على المغناطيس على كوكب الأرض ويتميز بلونه الأسود ورمزه Fe3O4.
- من أهم استخدامات المعادن الحديدية التي يستخدم فيها المغنتيت في صناعة المغناطيس.
- ومعالجة المياه، يتم وضع المغنتيت لسحب الفضلات والملوثات الموجودة في الماء إلى قاع القاع، والتي تستخدم في المعالجة، ثم إزالتها.
- يستخدم المغنتيت في الطب في التصوير بالرنين المغناطيسي.
- يتم استخدامه في تعدين الفحم لأنه يجذب الشوائب بين الفحم ومسحوق المغنتيت، لذلك يطفو الفحم النقي فوق المسحوق بدون شوائب.
الهيماتيت
- يعتبر الهيماتيت مصدرًا مهمًا للحديد المتوفر بكثرة على كوكب الأرض، وتحتوي مكونات الهيماتيت على 70٪ من الحديد، ويرمز الهيماتيت بالرمز Fe2O3.
- يستخدم في مستحضرات التجميل وكذلك في الدهانات لأنه يساعد في الحفاظ على لون الأصباغ.
- يستخدم في أشكال زخرفية حيث أنه يشبه إلى حد كبير البلورات وله مظهر رائع.
- تستخدم في المجوهرات الرجالية.
- يستخدم في الطب للوقاية من الإشعاع الضار لأنه يقاوم الأشعة السينية.
ولا تتردد في زيارة مقالنا في موضوع: كيف يصهر الحديد
الكربون الصلب
- الفولاذ الكربوني هو أحد قواعد الفولاذ، ونسبة الكربون مرتفعة بجانب نسبة الحديد، وبعض العناصر الأخرى موجودة بنسب صغيرة.
- هناك ثلاثة أنواع من الكربون، عالية ومتوسطة ومنخفضة الكربون، ويختلف كل مستوى عن الآخر في نسب الكربون في التركيب.
- يتم استخدامه في إنتاج الهياكل المعدنية الصغيرة للمعدات أو السيارات أو الأدوات الميكانيكية.
غير القابل للصدأ
- الفولاذ المقاوم للصدأ هو أحدث أنواع المعادن الحديدية وأكثرها فعالية ضد الصدأ والتآكل.
- يتكون الفولاذ المقاوم للصدأ من عنصر الكروم الذي يعمل كعازل بين الفولاذ وبين الماء والأكسجين، ويبطئ عملية الصدأ ويمنع التآكل.
- يستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ في صناعة السكاكين والملاعق وبعض أدوات المطبخ.
- يمكن استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ في إنتاج بوابات المنازل والمحلات التجارية.
الألومنيوم
- يستخدم الألمنيوم في العديد من الصناعات من حولنا، ومن خصائص الألمنيوم أنه لا يتآكل أو يصدأ ولكن يصعب تصنيعه.
- يستخدم الألمنيوم في إنتاج الطائرات والمركبات الفضائية.
- ولأنه لا يتآكل أو يصدأ، فإنه يستخدم في صناعة القوارب بسبب مقاومته العالية للماء.
- يتم استخدامه في علب الصودا والتونة والتغليف لبعض الصناعات الغذائية الأخرى لأنه يحافظ على رطوبة المنتج.
نحاس
- يعتبر النحاس من أقدم المعادن الحديدية المستخدمة على كوكب الأرض، حيث كان يستخدم النحاس في صنع التماثيل التي لا تزال قائمة حتى اليوم، ومن أهم هذه التماثيل تمثال الحرية.
- في الوقت الحاضر، يستخدم النحاس في إنتاج الكابلات والأسلاك الكهربائية والإلكترونية، وذلك لأنه موصل جيد للكهرباء وعنصر جيد لنقل البيانات عبر كبلات الإنترنت.
- أنابيب المياه مصنوعة من النحاس الذي ينقل المياه إلى المنازل.
نحاس
- النحاس، المعروف أيضًا باسم النحاس الأصفر، هو سبيكة من المعادن الحديدية قابلة للطرق والمرونة.
- مادة النحاس غير قابلة للاشتعال، لذا فهي آمنة جدًا عند صنع الأثاث والديكورات المنزلية لغرف الأطفال.
- يستخدم النحاس في الإطارات الزخرفية للأثاث التقليدي، وكذلك في إنتاج المقابض بسبب لونه الذهبي اللامع مع الذوق الرفيع.
- يتم استخدامه في إنتاج الآلات الموسيقية وآلات النفخ.
مصادر المعادن الحديدية في قشرة الأرض
- تصدر قشرة الأرض العديد من معادن الحديد إلينا بشكل طبيعي من خلال عمليات تسمى التبلور، وتحدث عمليات التبلور في السوائل البركانية مثل البراكين أو الذوبان الساخن.
- يمكننا أن نجد معادن حديدية في البحار نتيجة ترسب المركبات البحرية في قاع البحر أو اكتشاف جسم قديم تحت الماء يحتوي على نسبة من الحديد النقي.
- إما من خلال عمليات التحول من خلال تفاعل العناصر الأخرى التي تنتج الحديد المعدني، أو من خلال تركيز الغازات الخارجة من الفوهات البركانية التي تنتج معادن الحديد.
- تُصنف معادن الحديد على أنها سيليكات وكربونات وفوسفات وأكاسيد وكبريتيدات وكبريتات وهاليدات وأحاديات نقية.
- ومن أهم المعادن النقية الذهب والفضة والألماس، مما يجعلها أغلى وأغلى المعادن الحديدية.
مواصفات المعادن الحديدية
- تسمى المعادن السوداء بهذا الاسم لأنها تحتوي بشكل أساسي على الحديد في تركيبتها.
- حالتها الطبيعية صعبة ويصعب كسرها، ويمكنها أن تتحمل درجات الحرارة المرتفعة وهي موصل جيد للحرارة والكهرباء.
- يمكن إعطاؤه الأشكال المرغوبة عندما يتحول إلى سائل لزج عن طريق تعريضه إلى نقطة الغليان الخاصة به.
إقرأ أيضاً: دراسات عن المعادن وأنواعها
لذلك تحدثنا من خلال موقع جديد اليوم عن أهم استخدامات المعادن الحديدية من حولنا، ومزايا وعيوب كل عنصر، كما ذكرنا النسب المتعارف عليها للعناصر المركبة وكيفية إيجاد معادن الحديد في كتلة الأرض. . القشرة