کانی
کانی یا ماده معدنی، ماده‌ای طبیعی و جامدی است که ترکیب شیمیایی نسبتاً ثابتی دارد 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 شیمیایی 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 را در نظر بگیریم، کانی‌های تشکیل‌دهنده 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 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 زغال‌سنگ 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.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 SiO یا کوارتز و از ترکیب شدن اکسیژن، سیلیسیم، منیزیم و آهن، الوین FeMgSiO 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 Ca با یون کربنات (CO) ترکیب می‌شود و کانی کلسیت CaCO 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 زغال‌سنگ 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.
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.
به کمک ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی کانی‌ها، می‌توان به روش‌های ساده‌تری برخی از کانی‌های بسیار شناخته شده را شناسایی کرد.بیش‌تر کانی‌ها نام‌های کهن گرفته شده از واژگان یونانی و رومی را دارند. برخی کانی‌ها نیز به نام کاشفشان یا برای قدردانی از کوشش‌های دانشمندان بزرگ نام‌گذاری شده‌اند. به‌طور کلی، نام کانی‌ها به روش‌های زیر برگزیده شده‌است:
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.
کانی‌های سیلیکاتی از کانی‌های مهم در سیاره زمین‌اند. حدود ۹۰ درصد پوسته زمین از این کانی‌ها تشکیل شده‌است. طبق مطالعات انجام گرفته ۲۵ درصد کانی‌های شناخته شده و حدود ۴۰ درصد کانی‌های رایج در سراسر زمین سیلیکاتی‌اند. این کانی‌ها بخش اصلی تشکیل دهنده سنگ‌های آذرین می‌باشند. در پوسته زمین ۸ عنصر فراوان داریم. O با ۴۷٬۷ درصد و si با ۲۶٬۶ درصد بیشترین فراوانی را دارند.
کوچک‌ترین واحد سازنده سیلیکات‌ها به شکل یک هرم چهار وجهی است با سطوح مثلث متساوی الاضلاع. بنیان سیلیکات‌ها بار الکتریکی منفی دارند که به وسیلهٔ یون‌های مثبت مانند آلومینیوم، آهن و منیزیم قرار گرفته‌اند. رنگ کانی‌های سیلیکاتی به ترکیب شیمیایی آن‌ها بستگی دارد. اگر در ترکیب این کانی‌ها آهن و منیزیم وجود داشته باشد، رنگشان تیره می‌شود و به اصطلاح به آن‌ها سیلیکات‌های تیره گفته می‌شود؛ ولی اگر در ترکیب شیمیایی کانی‌های سیلیکاتی، این دو عنصر یافت نشود و در عوض عناصر آلومینیوم و پتاسیم در آن‌ها جای داشته باشند، رنگ کانی‌ها روشن می‌شود و در اصطلاح به آن‌ها سیلیکات‌های روشن می‌گویند.
کانی‌های گوناگون به دلایل مختلف دارای فضای خالی در ساختار بلوری خود هستند، توسط یون‌ها با بار الکتریکی و شعاع یونی مناسب پر می‌شوند. برخی دیگر از کانی‌ها فضای خالی بزرگتری دارند که مولکول‌های آب نیز در این فضاها جای می‌گیرند. از جمله این کانی‌ها می‌توان به خانواده گروه میکا (شامل مسکوویت و بیوتیت) اشاره کرد.
تفاوت کانی‌های سیلیکاتی با غیر سیلیکاتی‌ها به دلیل داشتن و نداشتن عنصر سیلیسیوم است. (در واقع این کانی‌ها در خود دارای بنیان سیلیکاتی -SiO4 4 می‌باشند) مانند الوین، پیروکسین، آمفیبول، میکای سیاه، تورمالین، تالک، سرپانتین و آزبست. مانند کوارتز، فلدسپات، میکای سفید و کائولینیت.
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.
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.
از ترکیب شدن فسفر، اکسیژن و یک یا چند فلز به‌دست می‌آیند. آپاتیت و فیروزه نمونه‌هایی از این دسته‌اند.
ترکیب‌های گوناگونی از هالوژنها، مانند کلر، فلئور، برم و ید با یک فلز هستند. مانند: هالیت، سیلویت و فلئوریت از این دسته‌اند.
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.
این کانی‌ها از ترکیب شدن اکسیژن با یک فلز به دست می‌آیند. مانند: هماتیت، مانیتیت، لیمونیت و کورندوم از این دسته‌اند.
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.
کانی‌ها در آغاز به همان صورت که از پوستهٔ زمین به‌دست می‌آمدند، به کار می‌رفتند. برخی از این کانی‌ها که بلورهای ظریف و پایدار در برابر فرسایش داشتند، پس از صیقل‌کاری و تراش خوردن، به عنوان آرایش به کار می‌رفتند. به این کانی‌ها، سنگ‌های قیمتی یا جواهر می‌گوییم. الماس، فیروزه، یاقوت کبود، زمرد، زبرجد، لعل، چشم گربه، عقیق، و دُرّ کوهی از مهم‌ترین کانی‌های گران‌بها هستند.
امروزه بیش از ۴۰ نوع کانی و صدها ترکیبی که از آن‌ها به‌دست می‌آید، در صنعت کاربرد دارند. در ادامه به برخی از این کاربردها اشاره می‌شود:
مسکوویت استفاده در صنعت، استفاده در شیشه سازی
از بسیاری از کانی‌ها نیز فلزهای مهمی به دست می‌آید یا در فرایند تولید فلز به کار می‌روند: سیدریت، مانیتیت، هماتیت و لیمونیت (آهن)، اسمیت زونیت و اسفالریت (روی)، سروزیت و گالن (سرب)، کالکوسیت، کالکوپیریت و کوپریت (مس).
به کانی‌هایی که محل پیدایش آن کشور ایران بوده‌است یا به افتخار نام برخی از بزرگان نام گذاری شده‌اند، به نام کانی ملی خوانده می‌شود. مانند ایرانیت (اولین بار در ایران کشف شد)، خادمیت (نصرالله خادم)، بیرونیت (ابوریحان بیرونی) و آویسنیت (ابوعلی سینا) و…