چرا شیشه کانی نیست؟
چرا شیشه کانی نیست؟ شیشه کانی می‌باشد یا خیر؟ کانی چیست؟ شیشه در دسته کانی‌ها قرار می‌گیرد؟
شیشه کانی است که می تواند بصورت طبیعی تشکیل شود ( شیشه های ولکانیکی ابسیدین نام دارند ) ، جامد است ، ترکیبی شیمیایی است ، هرچند ، همواره چنین نیست ، و ساختاری بلوری ندارد ( اتمهای منفرد در شیشه بصورت تصادفی قرارگرفته اند شبیه قرارگرفتن اتمها داخل مایع ) . بنابراین ،شیشه کانی نیست .
کانی چیست؟
کانی (از یک واژه فارسی به نام کان گرفته شده که در عربی معدن نام دارد)، ماده‌ای طبیعی و جامدی است که ترکیب شیمیایی نسبتاً ثابتی دارند و در ترکیب سنگ‌های پوسته زمین یافت می‌شود و دارای فرمول شیمیایی و ساختمان اتمی مشخص است و در صنایع مختلف مانند خمیر دندان سازی،ساعت سازی و… کاربرد دارد
برخی کانی‌ها از یک عنصر خالص و بسیاری از آنها از دو یا چند عنصر درست شده‌اند. واژه کانی از واژه فارسی کان گرفته شده‌است که به آن سنگ معدن نیز گفته می‌شود؛ بنابراین، کانی به ماده‌ای گفته می‌شود که به طور طبیعی از معدن (کان) به دست می‌آید و معدن بخشی از پوسته زمین است که در آن به اندازه چشم‌گیری، کانی یافت می‌شود. موادی مانند شیشه، چینی، آلیاژهای گوناگون، که انسان آنها را ساخته‌است، و موادی مانند مروارید، صدف، استخوان، عاج و بسیاری دیگر، که جان‌داران می‌سازند، کانی نیستند.
تنها استثناء از این تعریف گرافیت و زغال سنگ است که در حقیقت منبعی آلی دارند ولی در مسیر تکامل خود دستخوش تغییرات بسیار شده‌اند و در حقیقت به طور مستقیم ریشهٔ آلی ندارند. مسئلهٔ دیگر یخ است که بیشتر زمین‌شناسان طبق تعریف آن را کانی می‌دانند. نفت را نیز گروهی از زمین‌شناسان کانی می‌دانند.
ویژگی‌های کانی‌ها
کانی‌ها همگن اند، یعنی ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی همهٔ ذره‌های سازندهٔ آنها، یکسان است. برای مثال، اگر یک قطعه هالیت یا نمک خوراکی را به تکه‌های بسیار کوچکی بشکنیم، همهٔ ذره‌های به‌دست آمده، مزهٔ شوری دارند، به‌سادگی در آب حل می‌شوند و دیگر ویژگی‌های نمک را نشان می‌دهند.
کانی‌ها جامد و بلوری‌اند: یعنی، ذره‌های سازندهٔ آنها براساس نظم و قانون معینی کنار هم قرار گرفته‌اند؛ به نحوی که، همه سطح‌های بیرونی یک کانی، صاف است. شکل بلوری و منظم کانی‌ها از آرایش اتمها و مولکول‌های درونی آنها ناشی می‌شود.
هر کانی ترکیب شیمیایی ثابتی دارد. برای مثال، پیریت همیشه FeS۲ و کلسیت CaCO۳ همواره‌است. البته، در برخی کانی‌ها ممکن است نسبت برخی عنصرها تغییر کند. برای مثال، در کانی الوین FeMgSiO۴ ممکن است درصد آهن و منیزیم از بلوری به بلوری دیگر، از ۰ تا ۱۰۰٪ تغییر کند.
برخی کانی‌ها، مانند طلا، از یک عنصر درست شده‌اند. البته، طلا کم‌تر به صورت خالص یافت می‌شود. بلورهای مکعبی و زرد رنگ طلا، اگر با نقره همراه باشند، روشن‌تر و اگر با مس همراه باشند، قرمزتر به نظر می‌رسند. بسیار از کانی‌ها از دو یا چند عنصر متفاوت هستند که مادهٔ مرکبی را به‌وجود آورده‌اند. برای مثال، فراوان‌ترین کانی، یعنی کوارتز، ترکیبی از سیلیسیم و اکسیژن است.
تشکیل کانی‌ها
کانی‌ها از پیوندهای گوناگون بین اتمها به وجود می‌آیند. تاکنون ۹۲ عنصر در طبیعت، شناسایی شده‌است. از بین این ۹۲ عنصر طبیعی، ۸ عنصر اکسیژن، سیلیسیم، آلومینیوم، آهن، کلسیم، سدیم، پتاسیم، و منیزیم، حدود ۹۸٫۵٪ درصد از کانی‌ها را می‌سازند. از ترکیب شدن این عنصرها با هم، کانی‌های گوناگون به‌وجود می‌آید. برای مثال، از ترکیب شدن اکسیژن با سیلیسیم، اکسید سیلیسیم SiO۲ یا کوارتز و از ترکیب شدن اکسیژن، سیلیسیم، منیزیم و آهن، الوین FeMgSiO۴ به‌دست می‌آید.
کانی‌ها علاوه بر این که از نظر ترکیب شیمیایی با هم تفاوت دارند، از نظر شکل ظاهری، رنگ، اندازه و دیگر ویژگی‌ها نیز تفاوت‌های زیادی با هم دارند. این تفاوت‌ها به چگونگی شکل‌گیری آنها برمی‌گردد. برخی کانی‌ها از سرد شدن ماده مذاب به‌دست می‌آیند، همه کانی‌های سنگ‌های آذرین، مانند کوارتز، فلدسپات، میکا و الوین، این گونه به وجود می‌آیند.
برخی دیگر از کانی‌ها از سرد شدن بخار در سطح سنگ‌ها یا شکاف‌های موجود در آنها به وجود می‌آیند. سرد شدن گاز گوگرد در قله‌های آتش‌فشانی دماوند و تفتان، نمونه‌ای از این فرایند است. کانی‌های دیگری از بخار شدن محلول‌هایی به وجود می‌آیند که به اندازهٔ اشباع رسیده‌اند. برای مثال، از بخار شدن آرام دریاچه‌های مرکزی ایران، هالیت (نمک) و گچ به دست می‌آید.
برخی کانی‌ها از واکنش‌های شیمیایی یون‌ها در آب به وجود می‌آیند. برای مثال، در دریاهای گرم، یون کلسیم +۲ Ca با یون کربنات -۲(CO۳) ترکیب می‌شود و کانی کلسیت CaCO۳ ته‌نشین می‌شود. برخی کانی‌ها نیز پیامد تخریب شیمیایی کانی‌ها دیگر هستند. برای مثال، از تجزیه شیمیایی فلدسپات‌ها، کانی‌های رستی (کانی‌های تشکیل‌دهنده خاک) به‌وجود می‌آیند. برخی از کانی‌ها نیز در درون زمین و تحت تأثیر گرما و فشار و واکنش با محلول‌های داغ، مانند گرافیت، بدست می‌آیند.
یکی دیگر از راه‌های تشکیل کانی انجماد شدن مواد مذاب است مثل کوارتز و فلدسپات؛ و تبخیر محلول‌های سیر شده (نمک دریا) و فراسیر شده (نمک معدن).
تشکیل کانی با کمک تجزیه کانی‌های دیگر مثل خاک رس که حاصل از خورد شدن فلدسپات است.
گروهی دیگر از کانی‌ها حاصل از تحمل فشار و گرمای شدید هستند مثل زغال سنگ که می‌توان آنها را در شاهرود یافت. برخی دیگر هم از سرد شدن خاکستر آتشفشان هستند مثل گوگرد و توف. همچنین سرد شدن گدازه آتشفشان باعث به تشکیل پوکه و سنگ پا می‌شود.
شناسایی کانی‌ها
برای شناسایی کانی‌ها از خواص فیزیکی و خواص شیمیایی (واکنش با اسید) و خواص نوری آنها کمک می‌گیرند.
روش‌های ساده برای شناسایی کانی‌ها (فیزیکی): شکل بلور، سختی، چگالی، رنگ مقاوت در برابر گرما، خاصیت مغناطیسی، چکش خواری، جذب آب، جلا، رنگ خاکه
زمین‌شناسان برای شناسایی کانی‌ها از روش‌های گوناگونی، مانند: رنگ شعله، طیف نوری، میکروسکوپ‌های پلاریزان، میکروسکوپ الکترونی و پرتو ایکس، بهره می‌گیرند.
رنگ شعله: در این روش تکه‌ای از کانی یا پودر آن را روی شعله نگه می‌دارند و با دستگاهی به آن می‌دمند. با تغییر رنگی که در شعله پدید می‌آید می‌توان برخی از کانی‌ها را شناسایی کرد. سدیم رنگ زرد، پتاسیم رنگ نارنجی، منیزیم رنگ قرمز، کلسیم رنگ نارنجی، باریم رنگ سبز مایل به زرد و مس رنگ سبز درخشان، به‌وجود می‌آورد.
طیف نور: در این روش مقدار اندکی از یک کانی را در دستگاهی، که با جرقه الکتریکی و در فشار زیاد کار می‌کند، قرار می‌دهند تا کانی بخار شود. در این حالت، اتمهای عنصرهای سازندهٔ کانی، طول موج ویژه‌ای تولید می‌کنند که پس از عکس برداری می‌توان با کمک آنها به عنصرهای سازنده کانی پی‌برد.
میکروسکوپ پلاریزان: در این روش، ضخامت یک قطعه سنگ را که دارای کانی‌های گوناگون است، به اندازه‌ای کم می‌کنند تا شفاف شود و نور از آن بگذرد. سپس آن را زیر میکروسکوپ پلاریزان بررسی می‌کنند. اکنون از روی شکل ظاهری، نوع شکستگی، ضریب شکست نور، رنگ و دیگر ویژگی‌ها، کانی را شناسایی می‌کنند.
میکروسکوپ الکترونی: لایه نازکی از کانی را با این میکروسکوپ مطالعه می‌کنند. باریکه الکترونی به کانی برخورد می‌کند و بخشی از آن به کانی جذب می‌شود که سایه‌ای از کانی روی صفحهٔ ویژه‌ای به‌وجود می‌آورد. بررسی این سایه از نظر شکل ظاهری، شکستگی‌ها و ساختمان درونی کانی، به شناسایی کانی می‌انجامد.
پرتو ایکس: این روش برای شناسایی کانی‌ها، به ویژه کانی‌هایی که ترکیب شیمیایی مشابهی دارند، بسیار کارآمد است. پرتوهای ایکس را به بلور کانی می‌تابانند. بخشی از این پرتوها از کانی می‌گذرد و بخشی پس از برخورد با ذره‌هایی که در گوشه‌های شبکه بلور کانی قرار دارند، بازتاب می‌یابد. با بررسی عکس به دست‌آمده از اثر این پرتوها بر فیلم عکاسی، می‌توان کانی مورد نظر را شناسایی کرد.
به کمک ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی کانی‌ها، می‌توان به روش‌های ساده‌تری برخی از کانی‌های بسیار شناخته شده را شناسایی کرد.
شکل بلور: اندازه بلورها ممکن است بسیار بزرگ یا بسیار کوچک باشد. در حالی که وزن کانی بریل ممکن است تا ۲۰۰ تن هم برسید، برخی کانی‌ها تنها با پرتوهای ایکس دیده می‌شوند. شکل کانی‌ها نیز بسیار گوناگون است. با وجود این، زاویه‌های بین سطح‌های مشابه در همه بلورهای یک کانی همواره یکسان است. برای مثال، بلور نمک، چه بزرگ و چه کوچک، همواره مکعبی شکل است و بین سطح‌های خود، زاویهٔ ۹۰ درجه دارد.
سختی: دانشمند اتریشی به نام فردریش موهس(۱۸۳۹–۱۷۷۳) مقیاسی برای درجه سختی کانی‌ها وضع کرد. مقیاس او از درجه یک برای تالک به عنوان نرم‌ترین کانی تا درجه ۱۰ برای الماس به عنوان سخت‌ترین کانی است. بر اساس این مقیاس، سختی ناخن انسان، ۵/۲، سکه مسی ۵/۳ و چاقوی فولادی قلم‌تراش، ۵٫۵ است. اگر در اثر کشیدن این اجسام بر سطح کانی، در آن خراش ایجاد شود، یعنی سختی آنها از کانی بیشتر است و برعکس.
رَخ یا کلیواژ: رخ به شکستگی کانی‌ها در راستای سطح صاف، پس از وارد شدن ضربه‌ای شدید، مانند ضربه چکش، گفته می‌شود. میکا در یک جهت می‌شکند و ورقه‌ورقه می‌شود؛ کوارتز خورد می‌شود؛ نمک خوراکی رخ سه‌جهتی قائم و کلسیت رخ سه‌جهتی غیر قائم دارد.
رنگ: برخی کانی‌ها همیشه به یک رنگ دیده می‌شوند. برای مثال، طلا همواره زرد، گرافیت همیشه سیاه و مالاکیت (Malachite) به رنگ سبز فیروزه‌ای است. رنگ را باید در سطحی که به تازگی شکسته شده‌است، مشاهده کرد. زیرا هوازدگی رنگ سطح رویی را تغییر می‌دهد.
شیشه چیست؟
شیشه به هر جامدی گفته می‌شود که هیچ ساختار بلوری ندارد (مانند جامد بی‌ریخت) و در برابر گرما و مذاب شدن رفتاری مانند انتقال شیشه از خود نشان می‌دهد.
شیشه جسمی است شفاف و حاکی ماورا و شکننده و مخلوطی است از سیلیکات‌های قلیایی. این اجسام را در کوره و در قالب می‌ریزند. شیشه دارای شکل هندسی نیست و در نتیجه می‌توان آن را به شکل دلخواه درآورد اما ساده‌ترین تعریف از شیشه آن است که شیشه مایعی است سفت شده که در ساختار آن هیچ نوع بلوری وجود ندارد.
کوره‌های ذوب شیشه
رایج‌ترین کوره‌های مورد استفاده برای تهیه شیشه کوره‌های تانکی است. طول این نوع کوره در حدود ۴۰ متر و پهنای آن در حدود ۱۲ متر می‌باشد. کار این کوره‌ها پیوسته بوده و با جلو رفتن مواد همیشه جا برای تغذیه مجدد کوره آماده می‌گردد. مواد نسوز داخل کوره‌های ذوب شیشه از اهمیت ویژه‌ای برخوردار می‌باشد و باید در مقابل سایش دارای مقاومت بالایی باشند زیرا مواد داخل کوره به شدت جداره کوره را در مقابل سایش قرار می‌دهند. عمر مواد نسوز کوره‌های ذوب شیشه حداکثر ۴ سال می‌باشد. ظرفیت این کوره‌ها تقریباً حدود ۱۵۰۰ تن است. دستگاه‌های شکل دادن شیشه به انتهای شیشه متصل است. پس از آنکه مواد اصلی شیشه و درصد آنها به دقت تعیین شد و مواد زائد آن جدا گردید مواد را وارد کوره می‌نمایند زیرا تغییر جزئی مواد روی خواص شیشه مخصوصاً روانی و شکل دادن و کارایی بعدی آن تأثیر زیادی دارد. مواد که وارد کوره شد به تدریج جلو رفته گرم‌تر می‌شود. در حرارت حدود ۱۰۰ درجه آب فیزیکی خود را از دست می‌دهد و در حرارت حدود ۶۰۰ درجه کربنات سدیم و کربنات کلسیم مخلوط می‌شوند و در حرارت ۹۰۰ درجه کربنات سدیم با سیلیس ترکیب می‌شود، در ۱۰۰۰درجه متا سیلیکات کلسیم تشکیل می‌شود و در حرارت ۱۴۰۰ تا ۱۵۰۰ درجه ذوب و پالایش شیشه درون کوره پایان می‌یابد ولی در این حرارت شیشه روان بوده و دارای ویسکوزیته ای بسیار پایین می‌باشد که کار کردن روی آن غیرممکن می‌باشد. برای کار کردن روی شیشه باید مواد را به حالت خمیری در بیاوریم. برای این کار حرارت شیشه را پایین آورده و به حدود ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد می‌رسانند.
شیشه‌های سیلیکاتی
مواد سازنده: سیلیسیم دی‌اکسید (با ترکیب شیمیایی SiO۲) پایه‌ای‌ترین مادهٔ سازندهٔ شیشه است. در طبیعت، در اثر برخورد آذرخش با ماسه واکنش شیشه‌شدگی کوارتز رخ می‌دهد که در نتیجهٔ آن یک ساختار توخالی (لوله‌ای) ریشه مانند، به نام سنگ آذرخشی پدید می‌آید.
شیشهٔ سیلیسی که در درجهٔ نخست از سیلیس ساخته شده است به دلیل داشتن دمای انتقال بالای ۱۲۰۰ درجهٔ سانتیگراد، برای کاربردهای ویژه‌ای مورد نیاز است اما برای عموم چندان کاربرد ندارد. به همین دلیل چند مادهٔ خام دیگر هم به ترکیبات آن افزوده می‌شود تا فرایند ساخت را آسان تر کند. یکی از این مواد سدیم کربنات (Na۲CO۳) است که دمای انتقال شیشه را پایین می‌آورد. سدیم کربنات باعث می‌شود تا شیشه در آب قابل حل شود، برای جلوگیری از این ویژگی مقداری آهک (اکسید کلسیم CaO) که از سنگ آهک بدست می‌آید، به همراه اکسید منیزیم (MgO) و آلومینا (Al۲O۳) به آن افزوده می‌شود تا شیشه پایداری بیشتری پیدا کند. شیشه در نهایت از ۷۰ تا ۷۴ درصد وزنی سیلیس ساخته شده است و شیشه آهک سوددار نام دارد.این گونه از شیشه ۹۰ درصد از شیشهٔ تولیدی را دربر می‌گیرد.
بیشتر شیشه‌های در دسترس مواد خام دیگری هم دارند تا ویژگی‌های آنها اندکی تغییر کند برای نمونه شیشهٔ کریستال و برخی گونه‌های بلور، نسبت به شیشه‌های معمولی درخشان تر اند چون دارای ضریب شکست، پاشش نوری و بازتاب بالاتری اند. افزودن باریم باعث افزایش ضریب شکست می‌شود. دی‌اکسید توریم به شیشه ضریب شکست بالا و پاشش نوری پایین می‌دهد درگذشته از این گونه شیشه در ساخت عدسی‌های با کیفیت بالا بهره برده می‌شد اما به دلیل واپاشی هسته‌ای کاربرد آن متوقف شد و با اکسید لانتان جایگزین شد. افزودن آهن به شیشه باعث می‌شود تا شیشه بتواند انرژی فروسرخ را جذب کند این ویژگی در فیلترهایی که باید گرما را جذب کنند مانند نورافکن‌های فیلم برداری مورد نیاز است. همچنین اکسید سریم (IV) باعث می‌شود تا شیشه طول موج‌های فرابنفش را جذب کند.
فرنیا
اگه پیشه بگید که یخ خشک ایا کانی است یا خیر