مواد معدنی
مواد معدنی یا مینرال‌ها (به انگلیسی: Minerals) ترکیبات شیمیایی طبیعی هستند که به‌طور معمول در زمین یافت می‌شوند. این مواد معمولاً جامد، بلوری و غیرآلی هستند و از اهمیت بسیاری در زندگی انسان و صنایع مختلف برخوردارند.
تعریف و ویژگی‌ها
مواد معدنی به‌عنوان جامدات غیرآلی طبیعی با ساختار بلوری تعریف می‌شوند که ترکیب شیمیایی مشخصی دارند. ویژگی‌های اصلی مواد معدنی شامل:
- ترکیب شیمیایی خاص: هر ماده معدنی دارای فرمول شیمیایی مشخصی است که ترکیب شیمیایی آن را توصیف می‌کند.
- ساختار بلوری: مواد معدنی دارای ساختار بلوری منظم هستند که ناشی از ترتیب اتم‌ها در فضا است.
- غیرآلی بودن: بیشتر مواد معدنی غیرآلی هستند، به این معنا که از موجودات زنده به‌وجود نیامده‌اند.
انواع مواد معدنی
مواد معدنی به چندین دسته اصلی تقسیم می‌شوند:
- سیلیکات‌ها: بزرگترین گروه مواد معدنی که شامل ترکیبات سیلیسیم و اکسیژن هستند. نمونه‌ها شامل کوارتز، فلدسپات و میکا.
- کربنات‌ها: شامل ترکیبات کربنات مثل کلسیت و دولومیت.
- اکسیدها: شامل ترکیبات اکسیژن و فلزات، مانند هماتیت و مگنتیت.
- سولفات‌ها: شامل ترکیبات سولفات مثل ژیپس و انیدریت.
- فسفات‌ها: شامل ترکیبات فسفات مثل آپاتیت.
- هالیدها: شامل ترکیبات هالید مثل هالیت (نمک طعام) و فلوریت.
- سولفیدها: شامل ترکیبات سولفید مثل گالن و پیریت.
- عناصر بومی: شامل عناصر خالص مثل طلا، نقره و الماس.
تشکیل و پراکندگی
مواد معدنی از طریق فرآیندهای زمین‌شناسی مختلفی تشکیل می‌شوند که شامل:
- تبلور از ماگما: زمانی که ماگما سرد می‌شود، مواد معدنی در آن تشکیل می‌شوند.
- تغییر شکل و دگرگونی: مواد معدنی می‌توانند تحت تأثیر حرارت و فشار تغییر شکل دهند.
- رسوب‌گذاری: مواد معدنی می‌توانند از محلول‌های آبی رسوب کنند.
- هوازدگی: فرآیندهای هوازدگی می‌توانند منجر به تشکیل مواد معدنی جدید شوند.
کاربردها
مواد معدنی در زندگی روزمره و صنایع مختلف کاربردهای فراوانی دارند:
- صنایع ساختمانی: مواد معدنی مانند سیمان، گچ و شیشه از مواد معدنی استخراج می‌شوند.
- صنایع فلزی: فلزات از مواد معدنی مانند بوکسیت، هماتیت و مس استخراج می‌شوند.
- جواهرسازی: مواد معدنی مانند الماس، یاقوت، و زمرد در جواهرسازی استفاده می‌شوند.
- صنایع شیمیایی: مواد معدنی مانند سولفور و فسفات در تولید کودها و مواد شیمیایی استفاده می‌شوند.
- صنایع الکترونیکی: سیلیکون از کوارتز برای تولید تراشه‌های کامپیوتری استفاده می‌شود.
اهمیت اقتصادی
مواد معدنی نقش حیاتی در اقتصاد جهانی دارند. استخراج و فرآوری مواد معدنی یکی از بخش‌های اصلی اقتصاد بسیاری از کشورها است و تأثیر زیادی بر توسعه صنعتی و رشد اقتصادی دارد. مواد معدنی همچنین مواد اولیه اساسی برای بسیاری از محصولات صنعتی و مصرفی هستند.
منابع و استخراج
مواد معدنی از طریق معادن استخراج می‌شوند. روش‌های استخراج می‌تواند شامل استخراج سطحی و استخراج زیرزمینی باشد. استخراج سطحی معمولاً برای مواد معدنی نزدیک به سطح زمین استفاده می‌شود، در حالی که استخراج زیرزمینی برای مواد معدنی عمقی به کار می‌رود.
حفظ محیط زیست
استخراج و استفاده از مواد معدنی می‌تواند تأثیرات زیست محیطی منفی داشته باشد. این تأثیرات شامل تخریب زیستگاه‌ها، آلودگی آب و هوا و تولید زباله‌های معدنی است. به همین دلیل، مدیریت پایدار منابع معدنی و کاهش تأثیرات زیست محیطی از اهمیت بالایی برخوردار است.
مواد غذایی
عناصر غذایی
مواد مغذی معدنی، که به عنوان عناصر غذایی یا مواد معدنی در رژیم غذایی شناخته می‌شوند، عناصر شیمیایی مورد نیاز موجودات زنده هستند، به استثنای چهار عنصر کربن، هیدروژن، نیتروژن و اکسیژن که در مولکول‌های آلی رایج‌اند. اصطلاح "مواد معدنی در رژیم غذایی" یک اصطلاح قدیمی است، زیرا به عناصر شیمیایی اشاره دارد نه به مواد معدنی واقعی.
عناصر مهم در بدن
عناصر شیمیایی بر اساس فراوانی در بدن انسان شامل هفت عنصر عمده در رژیم غذایی هستند: کلسیم، فسفر، پتاسیم، گوگرد، سدیم، کلر و منیزیم. عناصر غذایی ضروری برای پستانداران شامل آهن، کبالت، مس، روی، منگنز، مولیبدن، ید، برم و سلنیوم است. این عناصر که به عنوان "عناصر غذایی جزئی" یا "ریزمغذی‌ها" شناخته می‌شوند، به مقدار نیاز اشاره دارند و نه به اهمیت آن‌ها. از آنجا که مواد معدنی در مواد غذایی توسط سوختنی‌ها و بخارشدنی‌ها تشکیل نمی‌شوند، روش‌های تجزیه‌وتحلیل تغذیه‌ای که شامل احتراق است، ممکن است محتوای مواد معدنی کل مواد غذایی را به عنوان "خاکستر خام" گزارش کنند.
در ظاهر به نظر می‌رسد لیتیم نقشی در زندگی حیوانات و گیاهان ندارد و آن‌ها بدون لیتیم می‌توانند زنده بمانند، اما در عمل، ردپای بسیار کمرنگی از لیتیم در تمامی اندام‌های زنده پیدا می‌شود. یون لیتیم که در قالب نمک‌های گوناگون یافت می‌شود، بر اعصاب انسان تاثیر می‌گذارد و می‌تواند به عنوان دارو در درمان اختلال دوقطبی مورد استفاده قرار گیرد.
عناصر شیمیایی در پسدانداران
بیش از بیست عنصر غذایی برای انواع مختلف پستانداران و دیگر گونه‌های زندگی ضروری است. تعداد دقیق عناصر شیمیایی که برای هر ارگانیسم مورد نیاز است، هنوز به طور کامل مشخص نشده است. مقدار کمی از برخی عناصر (مانند بور و کروم) نقش مشخصی دارند اما ماهیت بیوشیمیایی دقیق آن‌ها ناشناخته است. همچنین گروهی دیگر (مانند آرسنیک و سیلیکون) مشکوک به داشتن نقش مهمی در سلامت هستند، اما جزئیات آن‌ها هنوز به طور کامل روشن نشده است.
عناصر شیمیایی رنگی شده در جدول تناوبی:
| H | He | |||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Li | Be | B | C | N | O | F | Ne | |||||||||||
| Na | Mg | Al | Si | P | S | Cl | Ar | |||||||||||
| K | Ca | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Co | Ni | Cu | Zn | Ga | Ge | As | Se | Br | Kr | |
| Rb | Sr | Y | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | Cd | In | Sn | Sb | Te | I | Xe | |
| Cs | Ba | * | Lu | Hf | Ta | W | Re | Os | Ir | Pt | Au | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | At | Rn |
| Fr | Ra | ** | Lr | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Cn | Uut | Fl | Uup | Lv | Uus | Uuo |
| * | La | Ce | Pr | Nd | Pm | Sm | Eu | Gd | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | ||||
| ** | Ac | Th | Pa | U | Np | Pu | Am | Cm | Bk | Cf | Es | Fm | Md | No | ||||
| چهار عنصر اساسی آلی | عناصر ضروری به مقدار زیاد | عناصر ضروری به مقدار ناچیز | دارای نقش احتمالی در ساختار یا عملکرد در پستانداران |