إستخلاص المعدن من أكاسيد المعادن

توجد المعادن في الطبيعة غالبا مجتمعة مع ذرات الأكسجين، في شكل أكاسيد المعادن. إكتشف البشر منذ آلاف السنين كيفية استخراج المعادن في شكلها النقي من أكاسيد المعادن تلك. يمكن إزالة ذرات الأكسجين من الأكاسيد بطريقة ما. كيف؟ باستخدام حقيقة أن كل عنصر له تفاعلية مختلفة مع الأكسجين. هذه قائمة ببعض المعادن، مرتبة وفقا لمدى سهولة تفاعلها مع الأكسجين - تسلسل تفاعليات. في هذه السلسلة، المغنيسيوم هو الأكثر تفاعلية، والفضة أقلها. إذا أخذنا أكسيد أحد المعادن السفلى في القائمة مثل النحاس… ...وقمنا بتسخينه مع معدن من أعلى منه في القائمة مثل الحديد… فما الذي سيحدث للأكسجين برأيك؟ بدأ العنصر الأقل تفاعلية كأكسيد. في التفاعل، يذهب الأكسحين للعنصر الأكثر تفاعلية. المعدن الأسفل في القائمة يتحول إلى معدن خام، بينما يتحول المعدن الأكثر تفاعلية إلى أكسيد. أي معدن في القائمة يمكنه إزالة الأكسجين من كل المعادن التي تليه. يستطيع الرصاص إزالة الأكسجين من أكسيد النحاس وأكسيد الفضة، ولكن ليس من أكسيد الزنك. هذا يجعل استخراج المعادن التي في أسفل القائمة - مثل الفضة والنحاس - أسهل من التي في أعلى القائمة مثل الألمنيوم والزنك. سنضيف عنصرا آخر للقائمة: الكربون - وهو ليس معدنا. لماذا يوجد عنصر من غير المعادن في قائمة لتفاعلية المعادن؟ لأن الكربون مثل العناصر المعدنية في السلسلة، يمكن أيضا استخدامه لإزالة الأكسجين… ...من الأكاسيد الأدنى منه في القائمة. إذا قمنا بتسخين أكسيد الحديد مثلا مع الكربون… فسيزيل الكربونُ الأكسجينَ من الحديد - منتجا جديدا معدنيا نقيا. ما الذي يحدث للأكسجين؟ يرتبط بالكربون مكونا ثاني أكسيد الكربون. هذا يفسر أيضا سبب اختلاف أوقات اكتشاف المعادن عبر التاريخ. أنه يطابق قائمة تفاعلية الأكسجين تقريبا! عرفت الفضة من زمن ما قبل التاريخ، لأنها يمكن إيجادها في الطبيعة بالكاد نقية. إستُخدم النحاس منذ حوالي ست آلاف سنة، والرصاص منذ حوالي خمسة آلاف سنة. إذا نظرت لمكانهما في سلسلة التفاعلية يمكنك رؤية السبب: لأنهما يمكن تنقيتهما بسهولة باستخدام الكربون من حرق الخشب، فحرارة الخشب مرتفعة بما يكفي. منذ حوالي ثلاث آلاف سنة، إكتشف الحدادون أنه يمكنهم استخدام الفحم - الذي يمكنه إنتاج درجات حرارة أعلى من الخشب العادي - لاستخراج الحديد المعدني من أكاسيد الحديد. تسببت هذه العملية المسماة بالصهر في بداية العصر الحديدي. بالنسبة للمعادن التي تعلو الكربون في سلسلة التفاعليات، فاستخراجها من أكاسيدها أصعب بكثير. لذا بالرغم من وجود الكثير من الألمنيوم والمغنيسيوم في قشرة الأرض، لم يتم إنتاج هذه المعادن في شكلها النقي حتى القرن التاسع عشر - منذ مائتي سنة - باستخدام الكهرباء. إذا تم تسخين أكسيد المعدن بالقدر الكافي مع عنصر آخر أكثر تفاعلية في سلسلة التفاعلية هذه… فسيرتبط الأكسجين بالعنصر الأكثر تفاعلية. هذا يعني أن المعدن الذي كان أكسيدا من قبل، يمكن استخراجه في شكله النقي الخالي من الأكسجين.