المعادن هي العناصر الرئيسية غير الحية في بناء المواد الطبيعية، فهي تشكل الصخور وتقوي عظامنا وأسناننا وتسمح لدمنا بنقل الأكسجين، ولكن حتى عندما لا يتم تجميع المعادن في سلسلة جبال مهيبة أو في الحفاظ على عمل جسم الإنسان، فإنها لا تزال مهمة للغاية.
هناك الآلاف من المعادن المعروفة، 5703 على وجه الدقة، والعديد منها لم يتم اكتشافها بعد، وتأتي بأشكال أكثر مما تتخيل، يقول جورج روسمان، عالم المعادن الذي يبحث في التحليل الطيفي للمعادن في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا: "كل ألوان قوس قزح موجودة بفضل المعادن".
إلى جانب العروض المذهلة التي نراها في ضوء النهار، تتوهج العديد من المعادن بألوان مخفية تحت الأشعة فوق البنفسجية، والجزء الأكثر روعة هو أن ألوانها اللامعة وإشراقها الجميل يحدث بفضل بعض التعديلات والعيوب الصغيرة.
ما هو المعدن؟
يوضح روسمان أن المعادن "تعتبر مواد صلبة غير عضوية توجد بشكل طبيعي"، لكنه يقول أنه حتى هذا التعريف يمكن أن يكون أحياناً "غامضاً"، "إذا تحللت الشجرة وتركت وراءها بعض المواد البلورية، هل هذا معدن أم أنه مادة بيولوجية؟".
ومع ذلك، يتفق معظم علماء المعادن على أن كائنات الدراسة الخاصة بهم عبارة عن مركبات صلبة تتكون من عمليات طبيعية وتتميز بتركيب كيميائي واحد وبنية بلورية، كما تتكون الصخور من العديد من المعادن المختلفة المختلطة معاً، والأحجار الكريمة هي قطع مثالية بشكل خاص من الناحية الهيكلية من البلورات المعدنية.
وعلى الرغم من تصنيف المعادن بناءً على تركيبتها وشكلها "النقي" المثالي، يقول روسمان: "علينا أن ندرك أن الطبيعة تحتوي 80 عنصر مختلف للعب بها، فهناك أجزاء صغيرة من كل أنواع المكونات الثانوية، ونادراً ما تحصل على شيء نقي كيميائياً وطبيعي تماماً، فتكوين المعادن هو تفاعل كيميائي، والشوائب التي تتواجد في المعدن والبنية الذرية تأتي من البيئة والظروف التي تتبلور فيها".
وبالإضافة إلى ذلك، فإن تصنيف المعدن لا يعتمد فقط على تركيبته الكيميائية، ولكن يعتمد أيضاً على ترتيباته الذرية الداخلية، يقول روسمان: "الكيانيت، والأندلوسيت، والسيليمانايت ثلاثة معادن نجدها في الصخور المتحولة التي لها نفس الصيغة الكيميائية تماماً، ولكنها تتميز بهياكل مختلفة".
كما يشير روسمان أيضاً إلى أحد أكثر المعادن شيوعاً على الأرض، وهو الزبرجد الزيتوني، لقد تم العثور على الزبرجد الزيتوني في أعماق ضحلة نسبياً في غطاء الكوكب، "ولكن عندما نذهب إلى ضغوط أعلى وأعلى، أعمق في الأرض، فإنه يتحول إلى ترتيبات هيكلية أخرى يطلق عليها أسماء أخرى."
ما الذي يسبب تنوع ألوان المعادن؟
الطريقة التي تمتص بها المادة وتعكس أطوال موجية مختلفة تحدد لونها، وعلى سبيل المثال، تتميز أوراق الشجر بلون أخضر لأن الكلوروفيل يمتص الضوء الأحمر والأزرق، مما يعكس الأطوال الموجية الخضراء والصفراء فقط إلى العين.
كما يمكن أن تساعدنا معرفة كيفية تصنيف المعادن في فهم سبب ظهور العديد من الألوان المختلفة، حيث تلعب كل من الشوائب الكيميائية والتركيب الذري دوراً أساسياً في نوع اللون بسبب طريقته الخاصة في تغيير طيف امتصاص الضوء للمعادن.
المصدر: Popular Science