كاني مادهي طبيعي، غيرآلي، بلوري و جامد است كه در تركيب سنگهاي پوستهي زمين يافت ميشود. برخي كانيها از يك عنصر خالص و بسياري از آنها از دو يا چند عنصر درست شدهاند. در هر صورت، كانيها تركيب شيميايي معيني دارند. واژهي كاني از واژهي فارسي كان گرفته شده است كه در زبان عربي به آن معدن گفته ميشود. بنابراين، كاني به مادهاي گفته ميشود كه به طور طبيعي از معدن(كان) به دست ميآيد و معدن بخشي از پوستهاي زمين است كه در آنجا به اندازهي چشمگيري، كاني يافت ميشود. موادي مانند شيشه، چيني، آلياژهاي گوناگون، كه انسان آنها را ساخته است، و موادي مانند مرواريد صدف، استخوان، عاج و بسياري ديگر، كه جانداران ميسازند، كاني نيستند.
شكلگيري كانيها
كانيها از پيوندهاي گوناگون بين اتمهاي عنصرها به وجود ميآيند. تا كنون 92 عنصر در طبيعت شناسايي شده است. از بين اين 92 عنصر طبيعي، 8 عنصر اكسيژن، سيليسيوم، آلومينيوم، آهن، كلسيم، سديم، پتاسيم، و منيزيم، حدود 5/98 درصد كانيها را ميسازند. از تركيبشدن اين عنصرها با هم، كانيها گوناگوني به وجود ميآيد. براي مثال، از تركيب شدن اكسيژن با سيليسيوم، اكسيد سيليسيوم SiO2 (كوارتز) و از تركيبشدن اكسيژن، سيليسيوم، منيزيم و آهن، الوين( FeMgSi2 ) به دست ميآيد.
كانيها علاوه بر اين كه از نظر تركيب شيميايي با هم تفاوت دارند، از نظر شكل ظاهري، رنگ، اندازه و ديگر ويژگيها نيز تفاوتهاي زيادي با هم دارند. اين تفاوتها از چگونگي شكلگيري آنها برميخيزد. برخي كانيها از سرد شدن مادهي مذاب به دست ميآيند. همهي كانيهاي سنگهاي آذرين، مانند كوارتز، فلدسپات، ميكا و الوين، اين گونه به وجود ميآيند.
برخي ديگر از كانيها از سرد شدن بخار در سطح سنگها يا شكافهاي موجود در آنها به وجود ميآيند. سرد شدن گاز گوگرد در قلههاي آتشفشاني دماوند و تفتان، نمونهاي از اين فرايند است. كانيها ديگري از بخار شدن محلولهايي به وجود ميايند كه به اندازهي اشباع رسيدهاند. براي مثال، از بخار شدن آرام درياچههاي مركزي ايران، نمك و گچ به دست ميآيد.
برخي كانيها از واكنشهاي شيميايي يونها در آب به وجود ميآيند. براي مثال، در درياهاي گرم، يون كلسيم(+2 Ca) با يون كربنات(+CO32)تركيب ميشود و كاني كلسيت(CaCO3) تهنشين ميشود. برخي كانيها نيز پيامد تخريب شيميايي كانيها ديگر هستند. براي مثال، از تجزيهي شيميايي فلدسپاتها، كانيهاي رستي(كانيهاي تشكيلدهندهي خاك) به وجود ميآيند.
شناسايي كانيها
زمينشناسان براي شناسايي كانيها از روشهاي گوناگوني، مانند رنگ شعله، طيف نوري، ميكروسكوپهاي پلاريزان، ميكروسكوپ الكتروني و پرتو ايكس، بهره ميگيرند.
رنگشعله. در اين روش تكهاي از كاني يا پودر آن را روي شعله نگه ميدارند و با دستگاهي به آن ميدمند. با تغيير رنگي كه در شعله پديد ميآيد، ميتوان برخي از كانيها را شناسايي كرد. سديم رنگ زرد، پتاسيم رنگ نارنجي، منيزيم رنگ قرمز، كلسيم رنگ نارنجي، باريم رنگ سبز مايل به زرد و مس رنگ سبز درخشان، به وجود ميآورد.
طيف نور. در اين روش مقدار اندكي از يك كاني را در دستگاهي، كه با جرقهي الكتريكي و در فشار زياد كار ميكند، قرار ميدهند تا كاني بخار شود. در اين حالت، اتمهاي عنصرهاي سازندهي كاني، طول موج ويژهاي توليد ميكنند كه پس از عكسبرداري ميتوان با كمك آنها به عنصرهاي سازندهي كاني پي برد.
ميكروسكوپ پلاريزان. در اين روش، ضخامت يك قطعه سنگ را كه داراي كانيهاي گوناگون است، به اندازهاي كم ميكنند تا شفاف شود و نور از آن بگذرد. سپس آن را زير ميكروسكوپ پلاريزان بررسي ميكنند. اكنون از روي شكل ظاهري، نوع شكستگي، ضريب شكست نور، رنگ و ديگر ويژگيها، كاني را شناسايي ميكنند.
ميكروسكوپ الكتروني. لايهي نازكي از كاني را با اين ميكروسكوپ مطالعه ميكننند. باريكهي الكتروني به كاني برخورد ميكند و بخشي از آن به كاني جذب ميشود كه سايهاي از كاني روي صفحهي ويژهاي به وجود ميآورد. بررسي اين سايه از نظر شكل ظاهري، شكستگيها و ساختمان دروني كانيها، به شناسايي كاني ميانجامد.
پرتو ايكس. اين روش در شناسايي كانيها، بهويژه كانيهايي كه تركيب شيميايي مشابهي دارند، بسيار كارآمد است. پرتوهاي ايكس را به بلور كاني ميتابانند. بخشي از اين پرتوها از كاني ميگذرد و بخشي پس از برخورد با ذرههايي كه در گوشههاي شبكهي بلور كاني قرار دارند، بازتاب مييابد. با برسي عكس به دست آمده از اثر اين پرتوها بر فيلم عكاسي، ميتوان كاني مورد نظر را شناسايي كرد.
شناسايي كانيهاي آشنا
به كمك ويژگيهاي فيزيكي و شيميايي كانيها، ميتـوان به روشهاي سادهتري برخي از كانيهاي بسيار شناخته شده را شناسايي كرد.
شكل بلور. اندازهي بلورها ممكن است بسيار بزرگ يا بسيار كوچك باشد. در حالي كه وزن كاني بريل ممكن است تا 200 تن هم برسيد، برخي كانيها تنها با پرتوهاي ايكس ديده ميشوند. شكل كانيها نيز بسيار گوناگون است. با وجود اين، زاويههاي بين سطحهاي مشابه در همهي بلورهاي يك كاني همواره يكسان است. براي مثال، بلور نمك، چه بزرگ و چه كوچك، همواره مكعبي شكل است و بين سطحهاي خود، زاويه 90 درجه دارد.
سختي. دانشمند اتريشي به نام فردريش موهس(1839-1773) مقياسي براي درجهي سختي كانيها وضع كرد. مقياس او از درجهي يك براي تالك(نرمترين كاني) تا درجهي 10 براي الماس (سختترين كاني) است. بر اساس اين مقياس، سختي ناخن انسان، 5/2، سكهي مسي 5/3 و چاقوي فولادي قلمتراش، 5/5 است. اكنون با توجه با اين كه در اثر كشيدن اين چيزها بر سطح كاني، در آن خراش ايجاد ميشود يا نه، سختي كاني را اندازه ميگيرند و با توجه با سختي، كاني را شناسايي ميكنند.
رَخ(كليواژ). رخ به شكستگي كانيها در راستاي سطح صاف، پس از وارد شدن ضربهاي شديد، مانند ضربهي چكش، گفته ميشود. ميكا در يك جهت ميشكند و ورقه ورقه مي شود؛ كوارتز خورد ميشود؛ نمك خوراكي رخ سه جهتي قائم و كلسيت رخ سه جهتي غير قائم دارد.
رنگ. برخي كانيها هميشه به يك رنگ ديده ميشوند. براي مثال، طلا همواره زرد، مالاكيت، گرافيت هميشه سياه و مالاكيت به رنگ سبز فيروزهاي است. رنگ را بايد در سحي كه به تازگي شكسته شده است، مشاهده كرد. زيرا هوازدگي رنگ سطح رويي را تغيير ميدهد.
اثر بر چيني بدون لعاب. در اين روش كاني را بر چيني بدون لعاب( پشت نعلبكي بخشي كه لعاب ندارد) ميكشند تا لايهي نازكي از آن بر سطح چيني بماند. كانيهاي نافلزي اثر بيرنگ يا به رنگ روشن دارند و كانيهاي فلزي رنگهاي تيرهتري پديد ميآورند. براي مثال، كاني زرد رنگ پيريت، رنگ سياه برجاي ميگذارد و اثر هماتيت، كه بيشتر به رنگ خاكستري و ساه است، قرمز قهوهاي ديده ميشود.
جلا. جلو يا درخشندگي سطح كاني نيز در شناسايي آن سودمند است. كانيهاي فلزي نور را بهخوبي بازميتابانند و به اصطلاح جلاي فلزي دارند. هاليت و كوارتز، جلاي شيشهاي و اوپال و اسفالريت، جلاي صمغي دارند.
چگالي(جرمحجمي). براي به دست آوردن چگالي كانيها، جرم آنها را با ترازو و حجم را با استوانهي درجهبندي شده داراي آب، اندازه ميگيرند تا با تقسيم كردن جرم بر حجم، چگالي كاني به دست آيد. چگالي بيشتر كاني هاي سيليكاتي، كه بخشي زيادي از پوستهي زمين را ميسازند، حدود 5/2 تا 5/3 گرم بر سانتيمتر مكعب است. كانيهايي كه در ساختمان خود عنصرهاي سنگيني مانند سرب و باريوم دارند، داراي چگالي بالايي هستند. براي مثال، چگالي گالن(PbS)، حدود 5/7 گرم بر سانتيمتر مكعب است.
كانيهايي با نامهاي ايراني
1. بيرونيت( Birunite ): سيليكات كلسيم و كربنات كلسيم آبدار
اين كاني در سال 1957 ميلادي كشف و به افتخار دانشمند ايراني، ابوريحان بيروني نامگذاري شد تا بزرگداشتي بر پژوهشهاي وي دربارهي كانيها و سنگها باشد.
2. آويسنيت( Avicennite ): اكسيد تاليوم و آهن
اين كاني در سال 1958 ميلادي كشف شد و به افتخار دانشمندايراني، ابن سينا، نام گذاري شد. ابن سينا نخستين طبقهبندي كانيها را در كتاب شفا آورده است.
3. تالمسيت( Talmessite ): آرسنات آبدار كلسيم، منيزيم و باريوم)
اين كاني را باريان و هرپن در سال 1960 در معدن قديمي تالمسي در كنار دهي به همين نام در انارك يزد كشف كردند و نام اين معدن را بر آن گذاشتند. اين كاني ويژگي فاوئورسان دارد و رنگ آن بيرنگ تا سبز ميشود.
4. ايرانيت( Iranite ): كرومات سرب آبدار
اين كاني را باريان و هرپن در سال 1963 در يكي از معدنهاي قديمي سهبرز در شمال غربي انارك كشف كردند و نام ايرانيت را بر آن نهادند. اين كاني زرد زعفراني و داراي جلاي شيشهاي، در پيرامون نايبندان نيز يافت ميشود.
5. خونيت( Khuniite ): كرومات سرب، روي و مس
اين كاني را اديب و اتمان در سال 1970 ميلادي در معدن قديمي خوني در شمال انارك كشف كردند. اين كاني به كاني ايرانيت شباهت زيادي دارد، اما رنگ زرد آن به قهوهاي گرايش دارد.
6. اناركيت( Anarakite ): كلريد بازي روي و مس
اين كاني را اديب و اتمان در سال 1972 در انارك كشف كردند و نام همين بخش را بر اين كاني سبز رنگ نهادند.
7. خادميت( Khademite ): سولفات بازي و آبدار آلومينيوم
اين كاني را باريان، برتلون و صدرزاده در ساغند يزد كشف كردند و به افتخار نصرالله خادم، رياست آن زمان سازمان زمينشناسي ايران، نامگذاري كردند.
كاربرد كانيها
كانيها در آغاز به همان صورت كه از پوستهي زمين به دست ميآمدند، به كار ميرفتند. برخي از اين كانيها كه بلورهاي ظريف و پايدار در برابر فرسايش داشتند، پس از صيقلكاري و تراش خوردن، به عنوان آرايش به كار ميرفتند. به اين كانيها سنگهاي قيمتي يا جواهر ميگوييم. الماس، فيروزه، ياقوت كبود، زمرد، زبرجد، لعل، چشم گربه، عقيق، مرواريد، و درّكوهي از مهمترين كانيهاي گرانبها هستند.
از زماني كه بشر به فنآوري ذوب كردن فلز، قالبريزي و توليد آلياژ دست يافت، كاربرد كانيها نيز گسترش يافت. امروزه بيش از 40 نوع كاني و صدها تركيبي كه از آنها به دست ميآيد، در صنعت كاربرد دارند. در ادامه به برخي از اين كاربردها اشاره مي شود.
اليوين: جواهر و مواد ديرگداز
پيروكسنها: جواهر، به دست آوردن فلزهاي كمياب
آمفيبولها: جواهر، پارچهي مقاوم به آتش و مواد ديرگداز
ميكاها: عايق الكتريكي در راديو، تلويزيون و ديگر دستگاههاي الكتريكي، شيشهي دريچهي كورههاي ذوب فلز، كاغذ ديواري، لاستيكسازي، كاغذ معمولي، رنگروغن نسوز، طلق سماور و چراغ آشپزخانه
تورمالين: الكترونيك، به دست آوردن بُر، جواهر
تالك: كاغذسازي، نساجي، لاستيك سازي، صابون خياطي، صفحه كليد برق، سراميكسازي، حشرهكش، عايق پشتبام، پودر بچه و مواد آرايشي
سرپانتين: سنگ روكار ساختمان، مواد ديرگداز، به دست آوردن منيزيم
آزبست: پارچهي نسوز، توري چراغ، عايق حرارتي، لنت ترمز، لوله و ورقههاي سيماني. كاربرد آن به دليل نقش آن در بروز بيماري در ششها، ممنوع شده است.
كوارتز : ساعتسازي، ابزارهاي نوري و اخترشناسي، كاغذ، شيشه، سمباده و جواهر
ارتوزها: لعاب چيني و كاشي
پلاژيوكلازها: جواهر و نماي ساختمان
كائولينيت: ظرف چيني، كاغذ، رنگ و پلاستيك
ژيپس: ساختمانسازي، مجسمهسازي، كاغذ، كندكننده در سيمان پورتلند، افزايش باروري خاك، بتونهي نقاشي و براي رشد مخمرها در صنعت غذا.
باريت: دارو، عكسبرداري از لولهي گوارش، رنگ، پلاستيك، مواد عايق، كاغذ و گل حفاري
كلسيت: سنگ نماي ساختمان، مجسمهسازي، سيمان، تصفيهي آب، شيشهسازي، چرمسازي، ابزارهاي نوري براي ايجاد نور پلاريزه، كاغذ سازي، كشاورزي و ذوب فلزها
دولوميت: ساختن آجر براي آستر كورههاي حرارتي و سيمان پورتلند
منيزيت: آجر نسوز، به دست آوردن منيزيم
زرنيخ: پزشكي، رنگسازي، حشرهكش و تهيهي ارسنيك
آپاتيت: كودهاي شيميايي و اسيدفسفريك
مالاكيت: مواد آرايشي، نماي دروني ساختمان و تهيهي مس
هاليت : سديم و كلر، شويندهها، پارچه بافي، چوببري، رنگرزي، چرمسازي، كودسازي، نگهداري مواد غذايي و خنك كنندهي موتور يخچال
سيلويت: به دست آودرن پتاسيم و كلر و كود شيميايي
فلوئوريت: ذوب فلزها و ابزارها نوري
گوگرد: اسيدسولفوريك، لاستيكسازي، نساجي، دباغي، رنگسازي، كاغذسازي، مواد منفجره، كبريتسازي، سم دفع آفت، كود و حشرهكش
طلا: جواهر، سكه، دندان، ترانزيستورها و ديودها، هواپيماسازي، صنعت فضا وكاتاليزور فرايندهاي شيميايي
نقره: جواهر، سكه، كاغذسازي و كاتاليزور فرايندهاي شيميايي
مس: صنعت الكتريكي و الكترونيك، لولهسازي، سكه، ظرف، آلياژ، رنگ آب و سبز، آبكاري، مواد آرايشي، فرايندهاي شيميايي و محلول شوايتزر(حلال سلولز پنبه)
الماس: جواهر، ابزار برنده و سايند و سرمتهي حفاري
گرافيت: ساختن بوتهي كورههاي فولادسازي، رنگسازي، صنعت برق، نيروگاههاي هستهاي، واكس و مدادسازي
از بسياري از كانيها نيز فلزهاي مهمي به دست ميآيد يا در فرآيند توليد فلز به كار ميروند:. سيدريت، مانيتيت، هماتيت و ليمونيت(آهن)، اسميت سونيت و اسفالريت(روي)، سروزيت و گالن(سرب)، كالكوسيت، كالكوپيريت و كوپريت(مس).
