الذهب
فلز أصفر براق على هيئة كتل بإمكانها عكس الضوء أما صفائحه الرقاق فتبدو خضراء اللون أو زرقاء. أما الذهب المقطع تقطيعا دقيقا - مثله مثل المساحيق المعدنية الأخرى - فيتميز باللون الأسود بينما توجد أنواع أخرى من الذهب يتدرج لونها بين الياقوتي والأرجواني.
ويأتي الذهب في المجموعة الانتقالية رقم (11) من الجدول الدوري، ورقمه الذري (79)، ووزنه الذري (196.967)، ويبلغ وزنه النوعي (19.3). وينصهر الذهب في درجة حرارة قدرها (1063) درجة مئوية ، ويغلي في (2500)ْ مئوية. والذهب موصل جيد للحرارة والكهرباء، ولا يفوقه في هذه الصفة سوى الفضة والنحاس .
خصائص الذهب
يعتبر الذهب الخالص من أكثر أنواع المعادن القابلة للطرق والسحب، حيث يمكن ضربه أو طرقه حتى كثافة تصل إلى (0.000013) سم. كما يمكن تشكيل سلكا ذهبيا طوله (100) كم من كمية قدرها (29) جرام. والذهب واحد من أكثر المعادن ذات الملمس الناعم إذ تبلغ صلابته من (2.5) إلى (3) على مقياس الصلادة.
والذهب من المعادن الخاملة جدا وهو لا يتأثر بالهواء أو الحرارة أو الرطوبة. وهو لا يذوب في الحوامض المركزة المعدنية المعروفة أمثال حامض الهيدروكلوريك، والكبريتيك، والفوسفوريك، والنتريك ولكنه يذوب في الماء الملكي الذي يعد مزيجا من حامضي الهيدروكلوريك والنتريك المركزين حيث يتحرر الكلور الحديث التولد فيذيب الذهب. وهناك حوامض أخرى تؤثر في الذهب مثل حامض التلمريك ومحلول كلوريد الحديد الساخن وغيرهما.
تاريخ معدن الذهب
لما كان الذهب منتشرا في أماكن عديدة من الكرة الأرضية، إضافة إلى وجوده حرا في الطبيعة، ولغلو ثمنه واستعماله نقودا في شتى أمصار العالم أصبحت معرفته أيسر من معرفة غيره من الفلزات. كما أن صفاته الطبيعية قد جعلت منه معدنا شائع الصيت فكثر ذكره في الكتب وكثر المنقبون عنه والمشتغلون به. وفي القرن الرابع الهجري / العاشر الميلادي، حيث وصلت الحضارة الإسلامية إلى أوجها وزينت قصور الخلفاء بشتى أنواع الجواهر والمعادن التي جلبت من مختلف أصقاع الدولة الإسلامية المترامية، اهتم كثير من الكيميائيين بطرق تنقية هذه المعادن. فذكر البيروني في كتابه الجماهر في معرفة الجواهر طرق تنقية الذهب وهو ما لا يختلف كثيرا عن الطرق المستخدمة اليوم. فيذكر البيروني في تعدين الذهب وتصفيته ما نصه:" أن بعض الذهب ما يتصفى بالنار إما بالإذابة وحدها أو التشوية المسماة طبخا له، والجيد المختار يسمى لقطا لأنه يلتقط من المعدن قطاعا يسمى ركازا وأركز المعدن إذا وجد فيه القطع سواء معدن فضة أو ذهب، وربما لا يخلو من شوب ما، فخلصته التصفية حتى اتصف بالإبريز لخلاصه، ويثبت بعدها على وزنه".
ويأتي البيروني في شرح تنقية الذهب عندما يكون ممزوجا مع التربة أو في الأحجار الكبيرة، ويصف الطريقة التي تستعمل لاستخراج الذهب مما شابه من التراب والحجر وصفا دقيقا لا يختلف كثيرا عما هو عليه الآن. فيقول: "وربما كان الذهب متحدا بالحجر كأنه مسبوك معه فاحتيج إلى دقه، والطواحين تسحقه إلا أن دقه بالمشاجن أصوب وأبلغ في تجويده حتى يقال إنه يزيده حمرة، وذلك أنه إن صدق مستغرب عجيب، والمشاجن هي الحجارة المشدودة على أعمدة الجوازات المنصوبة على الماء الجاري للدق، كالحال في سمرقند في دق القنب في الكواغد ، وإذا اندق جوهر الذهب وانطحن، فسل عن حجارته وجميع الذهب بالزئبق، ثم عصر في قطعة جلد حتى يخرج الزئبق من مسامه، ويطير ما يبقى فيه منه بالنار فيسمى ذهبا زئبقيا ومزبقا والذهب الذي بلغ النهاية التي لا غاية وراءها من الخلوص، كما حصل لي بالتشوية بضع مرات، لا يؤثر في المحك كبيرا أثر ولا يكاد يتعلق به، ولكاد يسبق جموده إخراجه من الكورة ، فيأخذ فيها في الجمود عند قطع النفخ، وأغلب الظن في الذهب المستشفر أنه للينه".
ويتطرق البيروني إلى طريقة قديمة استعملها الهنود في اقتناص الذهب بواسطة الزئبق، ويشرح هذه الطريقة شرحا دقيقا موفقا فيقول:"ماء السند المار على ويهند قصبة القندهار عند الهند بنهر الذهب، وحتى أن بعضهم لا يحمد ماءه لهذا السبب ويسمى في مبادىء منابعه موه، ثم إذا أخذ في التجمع يسمى كرش أي الأسود لصفائه، وشدة خضرته لعمقه، وإذا انتهى إلى محاذاة منصب صنم شميل في بقعة كشمير على سمت ناحية بأول سمى هناك ماء السند... وفي منابعه مواضع يحفرون فيها حفيرات، و في قرار الماء وهو يجري فوقها ويملأونها من الزئبق حتى يتحول الحول عليها ثم يأتونها وقد صار زئبقها ذهبا. وهذا لأن ذلك الماء في مبدئه حاد الجري يحمل الرمل مع الذهب، كأجنحة البعوض رقة وصغرا، ويمر بها على وجه الزئبق فيعلق بالذهب ويترك ذلك الرمل يذهب ". ثم يخلص الذهب من الزئبق بالطريقة التي ذكرها البيروني سابقا.
تنقية الذهب حديثا
تجري تنقية الذهب حديثا بفصل الأتربة والغرين والشوائب الأخرى بواسطة تيارات مائية قوية تزيل الدقائق الرملية والغرينية، وتبقى دقائق الذهب في أماكنها نظرا لارتفاع كثافة الذهب وقد يستعمل الزئبق لإذابة الذهب دون الرمل والغرين. ثم يخلص الذهب من الزئبق بتقطير الأخير. كما يستخلص الذهب عرضا عند تعدين النحاس والفضة. وهناك طرق كيميائية لاستخلاص الذهب مما يشد به كطريقة السيانيد، أو إذابة سبائكه الفضية في حامض الكبريتيك المركز، وتجري تنقية الذهب بحامض النتريك أولا، ثم التحليل الكهربائي.
استخدامات الذهب
لقد عرف الذهب وبرزت قيمته منذ عصور سحيقة كمعدن يسهل تشكيله أكثر من أي معدن آخر. بالإضافة إلى سهولة الحصول على الذهب في صورته النقية. كما أن جمال الذهب ورونقه ومقاومته للتآكل قد جعلته من المعادن المتميزة في الفنون والحرف المختلفة منذ قديم الزمن.
ونظرا لندرته النسبية، استخدم الذهب كعملة وأساس للمعاملات المالية الدولية. والوحدة المستخدمة في وزن الذهب هي الأونسة وهي تعادل 31.1 جراما. من أهم استخدامات الذهب الآن أنه يستخدم كاحتياطي للعملات. ولعدة قرون مضت، كان الذهب والفضة يستخدمان استخداما مباشرا كعملتين. وأثناء القرن التاسع عشر، لعب الذهب دورا جديدا حيث أصبح الأساس الوحيد لعملات معظم دول العالم حيث يمكن تحويل الأوراق المالية إلى ذهب. ومنذ السبعينات من القرن العشرين، أصبح الذهب يباع ويشترى في السوق بأسعار متذبذبة إلى حد كبير، وأصبحت العلاقة بين احتياطي الذهب وقيمة العملات علاقة غير مباشرة إلى حد كبير.
وقد أصبح الطلب متزايدا جدا على الذهب في عمليات التصنيع. ولأن الذهب موصل جيد للكهرباء وذو مقاومة عالية للصدأ والتآكل، فقد أصبح ذا أهمية كبرى في صناعة الدوائر الكهربائية الدقيقة. وإذا أذيبت كميات صغيرة من الذهب ووضعت في الألواح الزجاجية أو البلاستيكية، فإنها تمنع مرور الأشعة دون الحمراء وتكون بمثابة واقي حراري فعال. ولأن الذهب يتميز بثباته الكيميائي، فإنه يستخدم في الآلات التي تعمل في غلاف جوي يؤدي إلى الصدأ، كما يطلى به الأسطح المعرضة للصدأ أو التآكل بسبب السوائل أو الأبخرة.
كما يستخدم الذهب أيضا على شكل رقائق في الطلاء بالذهب والكتابة بالذهب. وتستخدم أحد مشتقات الذهب في تلوين الزجاج الأحمر. ويستخدم سيانيد البوتاسيوم المضاف إليه الذهب في عملية الطلاء بالذهب التي تتم كهربائيا.
وكذلك يستخدم الذهب في الطب لما ثبت من توافقه مع أجهزة الجسم الحية. فهو يستخدم في طب الأسنان، وفي تغليف الأدوية. كما تستخدم النظائر المشعة من الذهب في الأبحاث البيولوجية وفي علاج السرطان.
ويستخدم الكم الأكبر من الذهب المنتج في العملات والمجوهرات. وللوفاء بهذه الأغراض، يخلط الذهب بمعادن أخرى ليصل إلى الصلابة المطلوبة. ويعبر عن الذهب الموجود في هذا الخليط بالقيراط. ويحتوي الذهب المستخدم في صناعة المجوهرات على النحاس والفضة، بينما يحتوي الذهب الأبيض على الزنك والنيكل أو المعادن البلاتينية.
الفضة
معدن أبيض على درجة عالية من البريق ويمكن صقله وتلميعه بدرجة عالية. وباستثناء الذهب، فإن الفضة من أكثر المعادن القابل للسحب والطرق، ومن ناحية توصيلها للحرارة والكهرباء، فإنها تتفوق على كل المعادن الأخرى، وتتراوح صلادتها بين 2.5 و2.7 بمقياس موس حيث أنها أكثر صلادة من الذهب ولكنها أنعم من النحاس .
ويأتي معدن الفضة في المجموعة الانتقالية رقم (II) من الجدول الدوري، ورقمها الذري (47)، ووزنها الذري 107.868، ويبلغ وزنها النوعي 10 .5. تنصهر الفضة عند درجة حرارة (962) درجة مئوية. وتغلي عند درجة حرارة (2212) درجة مئوية.
خصائص الفضة
الفضة توجد حرة في الطبيعة كما توجد على هيئة خامات، ومن أبرزها خاماتها كبريتيد الفضة، وكلوريد الفضة. كما توجد الفضة في خامات الزرنيخ والأنتمون، وكثيرا ما تحتوي خامات النحاس والخارصين و الرصاص على فلز الفضة. وأن جزءا كبيرا من الفضة يتخلف عرضا عند تعدين خامات العناصر التي ذكرناها آنفا.
والفضة تفوق الفلزات جميعا في مقدرتها على توصيل الحرارة والكهربائية وتتخلف عن الذهب فحسب في قابليتها للطرق والسحب، أي في عمل الصفائح الرقاق والأسلاك الرفيعة جدا. وتنصهر الفضة في درجة حرارة (960ْ) مئوية، إذا ما سخنت في الفراغ، أو في جو من النتروجين، وتنصهر في الهواء في درجة حرارة (923ْ) مئوية، وذلك لإذابتها الأوكسجين من الهواء، ويزداد ذوبان الأوكسجين في منصهر الفضة كلما ارتفعت درجة حرارة المنصهر، ففي درجة حرارة (973ْ) يذيب السنتيمتر المكعب الواحد من منصهر الفضة (20.3) سنتيمترا مكعبا من الأوكسجين والفضة تذوب (تتفاعل) في حامض النتريك، المركز منه والمخفف مكونة نترات الفضة. كما وتتأثر في حامض الكبريتيك المركز الساخن لتكون كبريتدات الفضة إلا أنها تصمد في وجه حامض الهيدروكلوريك والقلويات.
تاريخ معدن الفضة
لقد عرفت الفضة منذ العصور القديمة بأنها معدن زخرفي قيم كما أنها تستخدم كعملة حيث أقيمت عدة مناجم في آسيا الصغرى قبل حلول عام 2500 قبل الميلاد.
وفي العصور الإسلامية استخدمت الفضة في صنع الأواني والنقود. ويشير البيروني في القرن الرابع الهجري / العاشر ال ميلادي إلى وجود الفضة مختلطة بالذهب، لا ممزوجة به والظاهر أنه يقصد بالمزج الاتحاد بين العناصر أما الخلط فهو المزج الذي نعنيه في الوقت الحاضر في الكيمياء، فيقول في كتابه الجماهر : "وفي قرية وسنانة بقرب زروبان وجد في بعض الأوقات حديد مختلط بفضة لا ممتزج وكان تقشر عنه فيتميز من غير ذوب، وجد فيها قطعة فضة خالصة في معادن الحديد قطعت وقسمت سرا".
ومن الناحية الكيميائية، فإن الفضة ليست معدنا شديد النشاط. ولا تذوب الفضة في الأحماض المخففة وفي القلويات ولكنها تذوب في حمض النتريك المركز أو حمض الكبريت، وهي لا تتفاعل مع الأكسجين أو الماء في درجات الحرارة العادية. ويهاجم كل من الكبريت والكبريتيد الفضة، وقد تفقد الفضة بريقها بسبب تكون كبريتيد الفضة على الجزء السطحي من المعدن. كما أن التبييض الذي يحتوي على كمية معقولة من الكبريت باعتباره مكونا من مكونات البروتين- يفقد الفضة بريقها بسرعة كبيرة. ومما يفقدها بريقها أيضا الكميات الصغيرة من الكبريتيد التي توجد بصورة طبيعية في الغلاف الجوي والتي تضاف إلى الغاز المستعمل في المنازل مثل كبريتيد الهيدروجين. ويعتبر كبريتيد الفضة السوداء من بين أكثر الأملاح الغير قابلة للذوبان في المحاليل المائية، وتستغل هذه الخاصية في فصل أيونات الفضة عن الأيونات الموجبة الأخرى.
استخدامات الفضة
لمعدن الفضة فوائد قليلة تنحصر في سك النقود، والحلي والزخرفة إلا أن أملاح الفضة ومركباتها كثيرة الاستعمال لا سيما في الكيمياء التحليلية وصنع الرقوق الفوتوغرافية. كما تستخدم الفضة بشكل واسع النطاق في صناعة المجوهرات والعملات. وعادةً ما تخلط الفضة بكميات صغيرة من معادن أخرى لتكون أقوى صلابة وأقدر على التحمل. وتستخدم الفضة الخالصة في صناعة أدوات المائدة ومواد فضية صلبة أخرى حيث تكون نسبة الفضة في هذه المواد 92.5% بينما تبلغ نسبة النحاس 7.5%. وتستخدم الفضة أيضا في تغطية الأسطح الزجاجية الناعمة المستخدمة في صناعة المرايا، وتتم هذه العملية عن طريق تبخير المعدن أو ترسيبه من محلول مذاب، إلا أن الألومنيوم قد حل محل الفضة في هذا المجال بدرجة كبيرة. وتستخدم الفضة على نطاق واسع في صناعة الدوائر الخاصة بالمكونات الكهربائية والإلكترونية.
وتستخدم أملاح الفضة مثل بروميد الفضة وكلوريد الفضة وأيوديد الفضة التي تصبح سوداء اللون عند التعرض للضوء في صناعة الطبقات الحساسة المستخدمة في الألواح والأفلام الفوتوغرافية والورق. وتذوب هذه الأملاح في كبريتات الصوديوم وهو المركب الذي يستخدم في عملية التثبيت الفوتوغرافية. كما تستخدم محاليل مخففة من نترات الفضة وبعض المركبات غير القابلة للذوبان مثل البوتاسيوم في الصناعات الدوائية مثل المطهرات ومضادات البكتريا، حيث يعتبر الأرجيرول وهو مركب فضي بروتيني مطهرا موضعيا للعين والأذن والأنف والرقبة.
تارخ هندسة البترول
لقد تم إرساء أسس هندسة البترول في التسعينات من القرن التاسع عشر في كاليفورنيا. وهناك تم استخدام الجيولوجيين في ربط مناطق إنتاج البترول ومناطق إنتاج الماء من بئر إلى بئر لمنع تسرب الماء إلى داخل مناطق إنتاج البترول.
ومن هنا جاءت معرفة إمكانية تطبيق التقنية على عمليات تطوير حقول البترول . وفي سنة 1914 أنشأ المعهد الأمريكي لمهندسي التعدين ومعالجة المعادن (AIME) لجنة تقنية خاصة بالبترول . وفي سنة 1957 تم تغير اسم المعهد (AIME) إلى المعهد الأمريكي لمهندسي التعدين ومعالجة المعادن والبترول.
وتم إدخال مناهج تقنية البترول في جامعة يتسبرج Pa. ، في سنة 1910 وتضمنت مناهج في التطبيقات القانونية والصناعية في البترول والغاز ؛ وفي سنة 1915 منحت الجامعة أول شهادة في هندسة البترول . وفي سنة 1910 أيضاً منحت جامعة كاليفورنيا في بيركلي أول مناهج في هندسة البترول وفي سنة 1915 تم عمل منهج دراسي لمدة أربع سنوات في هندسة البترول .
وبعد هذه الجهود الرائدة ، انتشرت المناهج المتخصصة في جميع أنحاء الولايات المتحدة وفي البلدان الأخرى . وفي الفترة من 1900 إلى 1920 ركزت هندسة البترول على مشاكل الحفر مثل عمل نقط تغليف لمنع تسرب الماء وتصميم سلاسل أنابيب الحفر وتحسين العمليات الالية للحفر وضخ البئر . وفي العشرينات من القرن الماضي بحث مهندسو البترول عن وسائل لتحسين تطبيقات الحفر وتحسين تصميم البئر باستخدام المقاييس المناسبة للأنابيب وللاختناقات ولحشوات منع التسرب . ولقد صمموا أشكالاً جديدة من المخارج الصناعية ، بصفة مبدئية المضخات ذات القصبة ومخارج الغاز ، ودرسوا كيفية تأثير طرق الإنتاج على النسب بين الغاز والبترول وعلى معدلات الإنتاج . لقد تقدمت تقنية موائع الحفر، وأصبح الحفر الموجه عملية معروفة .
وأدت الأزمة الاقتصادية الناتجة من الاكتشافات الوفيرة في حوإلى سنة 1930 في حقل تكساس الشرقي العملاق إلى تركيز هندسة البترول على نظام الخزان الكلي ومحتواه من البترول والماء والغاز بدلاً من التركيز على البئر الواحد . وأدت دراسة أفضل المسافات بين الآبار في الحقل بأكمله إلى ظهور مفهوم هندسة الخزان . وأثناء تلك الفترة لم يكن هناك تجاهلاً لاليات الحفر والإنتاج . وزادت معدلات اختراق الحفر بنسبة 100 في المائة تقريباً في الفترة من 1932 إلى 1937.
وتم إدخال البتروفيزياء ( تحديد مواصفات المائع والصخر ) في أواخر الثلاثينيات من القرن الماضي . وبحلول عام 1940 تم تطوير التسجيل الكهربائي إلى الدرجة التي يمكن بها عمل تقديرات لتشبع صخور الخزان بالبترول والماء . وبعد الحرب العالمية الثانية استمر مهندسو البترول في تطوير تقنيات تحليل الخزان والبتروفيزياء.
ويعتبر الحدث غير العادي في فترة الخمسينيات من القرن الماضي هو ظهور الصناعة البحرية للبترول كتقنية جديدة تماماً . في البداية كان القليل معروفاً عن أمور مثل ارتفاع الأمواج وقوة الأمواج وانضم المتخصصون في علوم البحار والمهندسون البحريون إلى مهندسي البترول ليضعوا مستويات قياسية للتصميم . تحولت زوارق الحفر في الماء الضحل إلى منصات متحركة ثم تحولت إلى زوارق مزودة برافعة وأخيراً تحولت إلى سفن نصف غاطسة وسفن حفر عائمة.
موضوع: معلومات كيميائية 
الأربعاء فبراير 20, 2008 7:45 am
