ส่วนประกอบและโครงสร้างภายในของแร่ธาตุ
ส่วนประกอบและโครงสร้างภายในของแร่ธาตุ
ส่วนประกอบและโครงสร้างภายในของแร่ธาตุ ซึ่งจะประกอบไปด้วย ธาตุ อะตอม และไอออน
ธาตุ หมายถึง สารเนื้อเดียวล้วน ประกอบด้วยอะตอมซึ่งเป็นหน่วยเล็กที่สุดของธาตุที่ไม่สามารถทำให้แตกสลายเป็นหน่วยย่อยด้วยวิธีทางเคมีธรรมดา ธาตุที่นักวิทยาศาสตร์รู้จักมีมากถึง 118 ธาตุ ซึ่งเป็นธาตุที่เกิดขึ้นเองในธรรมชาติบนโลก 92 ชนิด ในจำนวนนี้ธาตุที่พบมากที่สุด 8 ธาตุ ได้แก่ O, Si, Al, Fe, La, Mg, K และ Na ซึ่งมีปริมาณรวมกันมากกว่า 98% ของธาตุทั้งหมดบนเปลือกโลก
อะตอม ซึ่งเป็นหน่วยพื้นฐานของธาตุประกอบด้วย นิวเคลียสขนาดเล็กเนื้อแน่นประจุบวกอยู่ตรงกลาง โดยมีอิเล็กตรอนที่มีประจุลบอยู่รอบนอก ในนิวเคลียสประกอบด้วยโปรตอนที่มีประจุบวกและนิวตรอนที่เป็นกลางตามทฤษฎี อะตอมที่เป็นกลางมีจำนวนโปรตอนในนิวเคลียสเท่ากับจำนวนอิเล็กตรอนที่อยู่โดยรอบ ในธรรมชาติอะตอมของธาตุต่างๆ มักมีการสูญเสียอิเล็กตรอน หรือการเพิ่มประจุ อะตอมที่มีประจุบวกหรือลบ เรียกว่า ไอออน อะตอมที่มักคายอิเล็กตรอน ทำให้อะตอมกลายเป็นประจุบวกเรียกว่า cations เช่น Na คาย 1 อิเล็กตรอนเพื่อเป็น cation ที่มีประจุ +1 ส่วนอะตอมที่มักรับอิเล็กตรอนทำให้อะตอมกลายเป็นประจุลบ เรียกว่า anions เช่น อะตอมของ O รับอิเล็กตรอนเพิ่ม 2 ทำให้มีประจุ -2
โดยปกติอะตอมและไอออนจะไม่แยกตัวอยู่โดดๆ แต่จะจับตัวกับอะตอมหรือไอออนอื่นๆ ทำให้เกิดสารประกอบหรือเกิดแร่ที่มีความเสถียร การเกาะยึดกันของอะตอม และไอออนด้วยแรงไฟฟ้าข้างต้น เรียกว่า “chemical bonds” ซึ่งมีลักษณะการยึดติดกันเป็น 4 แบบ คือ
1. ionic bonds
2. covalent bonds
3. metallic bonds
4. Vander Waals forces
สมบัติทางกายภาพของแร่ธาตุหลายประการ เช่น สี ความแข็ง ความหนาแน่น การเป็นตัวนำไฟฟ้า ต่างขึ้นอยู่กับประเภทของ bonds
“ionic bonds” เป็นการยึดติดกันของ ions ที่มีประจุต่างกัน เช่น แร่เกลือแกง Na+ Cl–
“covalent bonds” เป็นการยึดติดกันของธาตุที่อยู่ใกล้กันใช้อิเล็กตรอนร่วมกัน เช่น แร่เพชร โดย คาร์บอน (C) แต่ละตัวใช้อิเล็กตรอนร่วมกัน 4 อิเล็กตรอน ยึดติดกันในทุกทิศทาง ทำให้เพชรมีความแข็งมาก
“metallic bonds” อิเล็กตรอนของธาตุโลหะจะอยู่กันหลวมๆ และไม่เกาะติดกับอะตอมใดโดยเฉพาะทำให้อะตอมของโลหะจึงถูกจับกันแน่นมากทำให้โลหะมีความหนาแน่นมาก เนื่องจากอิเล็กตรอนของธาตุโลหะมีอิสระในการเคลื่อนย้ายสูงทำให้โลหะที่เป็นตัวนำไฟฟ้าและความร้อนที่ดีมาก
“van der waals forces” อะตอมที่ยึดติดกันด้วยแรงไฟฟ้าอ่อนๆ ที่เกิดจากการกระจายตัวของอิเล็กตรอนที่ไม่สม่ำเสมอในอะตอมหนึ่งๆ ทำให้บางส่วนของอะตอมมีประจุลบมาก หรือน้อยกว่าปกติ ส่วนประกอบของแร่ธาตุ และโครงสร้างของผลึกแร่ธาตุสามารถวิเคราะห์ได้ในห้องปฎิบัติการด้วยเครื่องมือเฉพาะทาง หากแร่ธาตุมีผลึกใหญ่และรูปผลึกสมบูรณ์ อาจสะท้อนให้เห็นโครงสร้างการจัดตัวของอะตอมภายในของแร่ธาตุนั้นได้ เพราะรูปทรงผลึกจะถูกกำหนดและเกี่ยวข้องโดยตรงกับการจัดวางตัวของโครงสร้างภายใน อย่างไรก็ตามแร่ในธรรมชาติส่วนใหญ่มักไม่มีรูปผลึกใหญ่ที่สามารถตรวจสอบได้ด้วยตาเปล่า ยิ่งกว่านั้น แร่ธาตุที่มีรูปทรงคล้ายกันอาจมีหลายชนิด การตรวจสอบแร่ธาตุเพื่อรู้ถึงส่วนประกอบทางเคมีจึงต้องอาศัยสมบัติทางกายภาพอื่นๆ สนับสนุน ในกรณีที่ต้องการทราบเบื้องต้นและไม่มีเครื่องมือวิทยาศาสตร์ให้ใช้อย่างสะดวก
แหล่งแร่ในประเทศไทย
ก.แร่โลหะ
1.) แร่ดีบุก มีมากทางภาคใต้ ตะวันออกเฉียงใต้ แต่ในปัจจุบันเหมืองแร่ดีบุกได้ขยายไปถึงราชบุรี กาญจนบุรี อุทัยธานี ตาก เชียงใหม่ แม่ฮ่องสอน เชียงรายประโยชน์ใช้ฉาบแผ่นเหล็กไม่ให้เป็นสนิมใช้ทำภาชนะในการบรรจุสิ่งต่าง ๆ โดยเฉพาะอาหารกระป๋อง ผสมโลหะอื่น ๆ ทำโลหะบัดกรี ใช้ในการอุตสาหกรรมพลาสติก
2.)เหล็ก พบแหล่งแร่เหล็กหลายแห่งในประเทศไทย เช่น ที่อำเภอเชียงคาน จังหวัดเลย ที่เขาทับควาย จังหวัดลพบุรี ที่เขาอึมครึม จังหวัดกาญจนบุรี เป็นต้นปัจจุบันแร่เหล็กลดจำนวนน้อยลงเหล็กที่ใช้อยู่ในประเทศไทยปัจจุบันส่วนมากนำเข้าจากต่างประเทศ ส่วนเหล็กในประเทศไทยนำมาเป็นส่วนประกอบของปูนซีเมนต์ เช่น ที่ลพบุรี สระบุรีประโยชน์ของเหล็กใช้ในการอุตสาหกรรมทุกชนิด เครื่องใช้ เครื่องมือ เครื่องจักร เครื่องผ่อนแรง การก่อสร้าง และสิ่งของทุกอย่างที่เกี่ยวกับชีวิต
3.)แมงกานีส ที่ขุดพบในไทยมีทั้งชนิดที่ใช้ในอุตสาหกรรมโลหะ ชนิดที่ใช้ในการทำแบตเตอรี่ และชนิดที่ใช้ในการทำอุตสาหกรรมเคมี ชนิดแบตเตอรี่ได้นำมาใช้ในโรงงานทำถ่านไฟฉายภายในประเทศ ส่วนอีกสองชนิดส่งออกไปขายต่างประเทศ และทำอุตสาหกรรมเหล็กกล้าภายในประเทศแหล่งที่พบแมงกานีส และเปิดทำเหมืองแล้ว เช่น ที่อำเภอเชียงคาน จังหวัดเลย (ชนิดแบตเตอรี่) อำเภอลี้ จังหวัดลำพูน อำเภอบ้านไร่ จังหวัดอุทัยธานี เกาะล้าน เกาะคราม จังหวัดชลบุรี อำเภอเมือง จังหวัดกาญจนบุรี อำเภอมายอ จังหวัดปัตตานี ประโยชน์ ใช้ผสมเหล็กกล้าใช้ในการถลุงมักเนเซียมและอลูมิเนียม ใช้ในอุตสาหกรรม เช่น ด่างทับทิม สารเคมีล้างรูป ทำถ่านไฟฉาย สี ปุ๋ย แก้ว 4.) ทังสะเตนและวุลแฟรม เคยผลิตได้เป็นอันดับสองรองจากดีบุก เป็นแร่ที่มักพบอยู่คู่กับดีบุก แหล่งที่มีคุณภาพดีและมีมากอยู่ที่อำเภอแม่สะเรียง จังหวัดแม่ฮ่องสอน และที่บ่อบิล็อก อำเภอทองผาภูมิ จังหวัดกาญจนบุรี ปัจจุบันแหล่งใหม่ที่ผลิตได้มากคือที่เขาศูนย์ อำเภอฉวาง จังหวัดนครศรีธรรมราช กับที่ดอยหมอก อำเภอเวียงป่าเป้า จังหวัดเชียงราย และที่ถ้ำโง้ม จังหวัดแพร่ คุณภาพดีและมีมากประโยชน์ใช้ในการผสมเหล็กทำให้เหล็กกล้ามีความเหนียวมาก มีคุณภาพเป็น แม่เหล็กที่มีคุณภาพสูง ทังสะเทนบริสุทธิ์ใช้ทำหลอดไฟฟ้าและหลอดวิทยุ สารเคมีที่เตรียมขึ้นจากวุลแฟรม ใช้ทำสีย้อมผ้า หมึก แก้ว เครื่องเอกซเรย์
5.) ตะกั่วและสังกะสี เป็นแร่พบรวมอยู่กับแร่เงินและพบปนอยู่กับหินปูน แหล่งสำคัญมี 4 แหล่งคือ
ก. อำเภอศรีสวัสดิ์ จังหวัดกาญจนบุรี เป็นตะกั่วเป็นส่วนมาก
ข. แหล่งแร่ห้วยถ้ำ จังหวัดแพร่ ส่วนมากเป็นสังกะสี
ค. แหล่งแร่ถ้ำทะเล จังหวัดยะลา แร่ตะกั่วแทรกอยู่ตรงกลางของสายแร่ดีบุกและวุลแฟรม
ง. อำเภอแม่สอด จังหวัดตาก ส่วนมากเป็นสังกะสีมีความบริสุทธิ์ 35% ประโยชน์ใช้ผสมโลหะทำแผ่นตะกั่วในแบตเตอรี่ เคลือบท่อประปา หุ้มสายไฟฟ้า ทำกระสุนปืน สังกะสี ใช้ชุบเหล็กเป็นเหล็กวิลาส 6.)ทองคำ เคยพบมากที่อำเภอกบินทร์บุรี จังหวัดปราจีนบุรี อำเภอโต๊ะโม๊ะ จังหวัดนราธิวาส ตำบลท่าตะโก จังหวัดลพบุรี อำเภอบางสะพาน จังหวัดประจวบคีรีขันธ์ อำเภอห้วยหลวง จังหวัดเชียงราย ทั้งหมดพบในลักษณะลานแร่ เป็นก้อนเล็กก้อนน้อยปนมากับเศษดินและทรายตามก้นแม่น้ำลำธาร แร่ทองคำในบริเวณเหล่านี้บางแห่งได้หมดไปแล้ว และบางแห่งก็เหลือเพียงเล็กน้อยเท่านั้นจากภาพถ่ายดาวเทียมในปัจจุบันนี้ พบแร่ทองคำใน 25จังหวัดในประเทศไทย ประโยชน์ของทองคำ เป็นเครื่องประดับผสมกับโลหะอื่น ใช้ในวงการทันตแพทย์ เครื่องมือวิทยาศาสตร์ และที่สำคัญใช้เป็นทุนสำรองเงินตรา
6.) เงิน มีเพียงเล็กน้อยพบรวมอยู่กับแร่ตะกั่ว เช่น ที่จังหวัดกาญจนบุรีประโยชน์ใช้ทำเหรียญกษาปณ์
เครื่องประดับ ชุบโลหะ สารเคมีของเงินใช้ในทางการแพทย์ การถ่ายรูป และแก้วสี
7.) ทองแดง พบหลายแห่งแต่คุณภาพไม่ดี ปริมาณไม่มากพอทำเหมืองได้ แหล่งสำคัญอยู่ที่ภูหินเหล็กไฟ และภูทองแดง จังหวัดเลย จังหวัดลำปาง จังหวัดอุตรดิตถ์ประโยชน์ใช้ทำอุปกรณ์ไฟฟ้า ทุกชนิด และเป็นส่วนประกอบของเครื่องจักรเครื่องยนต์ทุกชนิด
การอนุรักษ์ทรัพยากรแร่ธาตุ
การอนุรักษ์ทรัพยากรแร่ธาตุ
ดังได้กล่าวมาแล้วถึงทรัพยากรแร่ธาตุในปัจจุบันซึ่งกำลังประสบปัญหาหากไม่มีการป้องกันแก้ไข ดังนั้นการอนุรักษ์แร่ธาตุจึงเป็นมาตรการสำคัญที่จะช่วยได้ดังต่อไปนี้
1. การใช้แร่ธาตุอย่างประหยัด ในการทำเหมืองแร่บางอย่างนั้นบางทีทรัพยากรแร่ธาตุที่ได้มาอาจมีหลายชนิด ดังนั้นจึงควรจะพยายามใช้ให้คุ้มค่าทุกชนิด อย่างประหยัด และลดการสูญเปล่า
2. การสำรวจแหล่งแร่ ควรมีการเร่งรัดการสำรวจทรัพยากรแร่ธาตุให้ครอบคลุมทั่วประเทศเพื่อประโยชน์ในการวางแผนการใช้ประโยชน์อย่างคุ้มค่า
3. การใช้แร่ชนิดอื่นทดแทน พยายามหาแร่ธาตุอื่น ๆ มาใช้ทดแทนแร่ที่ใช้กันมาก อาทิการใช้อลูมิเนียมแทนเหล็ก
4. นำแร่ที่ใช้แล้วกลับมาใช้อีก เพื่อการใช้ประโยชน์อย่างเต็มที่ควรมีการนำแร่ที่ใช้แล้วกลับมาใช้อีก อาทิ ภาชนะเครื่องใช้ที่เป็นอลูมิเนียมบางอย่างที่หมดสภาพการใช้ แล้วสามารถนำกลับมาหลอมใช้ใหม่ได้อีก
