کانی

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 خمیردندان‌سازی، ساعت‌سازی و… کاربرد دارد. به زبان ساده اگر بخواهیم کانی را از نگاه شیمی و زمین‌شناسی به‌طور همزمان نگاه کنیم، به این نتیجه خواهیم رسید که تعریف از کانی همانند تعریف همزمان از عنصر و مولکول است، با این تفاوت که کانی نه می‌تواند همیشه از یک عنصر تشکیل شده باشد و نه تعریف مولکول را به‌طور کامل بتواند داشته باشد؛ بلکه کانی کوچک‌ترین جز از یک ماده معدنی هست که به سبب ویژگی‌های منحصر بفردی (منظور ساختار اتمی و نوع ترکیب مولکولی یا شیمیایی) که دارد، باعث متفاوت بودن آن ماده معدنی از دیگر مواد معدنی خواهد شد. به‌طور مثال، اگر خاک رس رادرنظر بگیریم کانی‌های تشکیل دهنده آن (کائولینت، مونت موریلونیت، ایلیت) باعث شده‌است که رس دارای ویژگی منحصر به فردی باشد که از آن به عنوان رس تلقی شود؛ یعنی اگر از دیگر کانی‌ها در اندازه رس استفاده کنیم (مانند خاک سنگی که به سبب تراش کاری و صیقل دادن سنگ در حد میکرون از دستگاه برش کاری ریخته می‌شود)، هرگز ویژگی کانی رس را آن کانی نخواهد داشت؛ زیرا کانی رس دارای آرایش اتمی و ترکیب شیمیای منحصر به خود است که از آن در علم زمین‌شناسی به عنوان کانی یاد می‌شود.
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 به‌طور 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 به‌طور 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.

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 کانی‌های 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 منجمد 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.

طبقه‌بندی

طبقه‌بندی کانی‌ها ممکن است برپایه چگونگی شکل‌گیری آن‌ها انجام شود. بر این اساس، آن‌ها را به کانی‌های آذرین، رسوبی و دگرگونی طبقه‌بندی می‌کنند. روش دیگر برای طبقه‌بندی کانی‌ها، توجه به ترکیب شیمیایی آن‌ها است که در این‌جا مورد توجه است.

سولفات‌ها

از ترکیب شدن اکسیژن، گوگرد و یک یا چند فلز به دست می‌آیند. حدود ۱۵۰ کانی از این گونه وجود دارد مانند:
انیدریت، ژیپس، باریت و آلونیت.

کربنات‌ها

از حل شدن دی‌اکسید کربن در آب باران، اسیدکربنیک به‌دست می‌آید و این اسید یون بی‌کربنات را به‌وجود می‌آورد. از ترکیب شدن این یون با یون‌های مثبت فلزی، حدود ۷۰ گونه کانی کربناتی به‌وجود آمده‌است. کلسیت، دولومیت، منیزیت، سیدریت، اسمیت سونیت، سروزیت و مالاکیت از آن جمله‌اند.

فسفات‌ها

از ترکیب شدن فسفر، اکسیژن و یک یا چند فلز به‌دست می‌آیند. آپاتیت و فیروزه نمونه‌هایی از این دسته‌اند.

هالیدها

ترکیب‌های گوناگونی از هالوژنها، مانند کلر، فلئور، برم و ید با یک فلز هستند. مانند:
هالیت، سیلویت و فلئوریت از این دسته‌اند.

سولفیدها

ترکیبی از گوگرد با یک فلز هستند. بیش از ۲۰۰ نوع سولفید در طبیعت پیدا شده که گالن، پیریت، اسفالریت و کالکوسیت از آن جمله‌اند.

اکسیدها

این کانی‌ها از ترکیب شدن اکسیژن با یک فلز به دست می‌آیند. مانند:
هماتیت، مانیتیت، لیمونیت و کورندوم از این دسته‌اند.

عنصرها

از بین همه عنصرهایی که در زمین پیدا می‌شود، فقط حدود ۲۰ عنصر به صورت خالص می‌تواند سازندهٔ کانی باشند. طلا، نقره، مس، کربن و گوگرد از این دسته‌اند.