Vodonik sulfid je jedna od glavnih isparljivih komponenti magme. U aktivnoj interakciji s metalima stvara mnoga jedinjenja. Derivati sumporovodika zastupljeni su u zemljinoj kori sa više od 200 minerala - sulfida, koji, budući da nisu kamenotvorni, obično prate određene stijene, budući da su izvor vrijednih sirovina. U nastavku ćemo razmotriti glavna svojstva sulfida i spojeva koji su im bliski, a također ćemo obratiti pažnju na područja njihove upotrebe.
Opće karakteristike sastava i strukture
Više od 40 elemenata periodnog sistema (obično metali) formiraju jedinjenja sa sumporom. Ponekad su umjesto njega u takvim spojevima prisutni arsen, antimon, selen, bizmut ili telur. Shodno tome, takvi minerali se nazivaju arsenidi, antimonidi, selenidi, bizmutidi i teluridi. Zajedno sa derivatima sumporovodika, svi su uključeni u klasu sulfida zbog sličnosti svojstava.
Karakteristična za minerale ove klase hemijska veza je kovalentna, sametalna komponenta. Najčešće strukture su koordinaciona, ostrvska (klaster), ponekad slojevita ili lančana.
Fizička svojstva sulfida
Praktično sve sulfide karakteriše visoka specifična težina. Vrijednost tvrdoće na Mohsovoj skali za različite članove grupe uvelike varira i može se kretati od 1 (molibdenit) do 6,5 (pirit). Međutim, većina sulfida je prilično meka.
Uz nekoliko izuzetaka, kleofan je vrsta cink blende ili sfalerita, minerali ove klase su neprozirni, često tamni, ponekad svijetli, što služi kao važna dijagnostička karakteristika (kao i sjaj). Reflektivnost može biti u rasponu od srednje do visoke.
Većina sulfida su minerali sa poluvodičkom električnom provodljivošću.
Tradicionalna klasifikacija
Uprkos zajedničkosti osnovnih fizičkih svojstava, sulfidi, naravno, imaju vanjske dijagnostičke razlike, prema kojima se dijele na tri tipa.
- Pyrites. Ovo je zbirni naziv za minerale iz grupe sulfida, koji imaju metalni sjaj i boju koja ima nijanse žute ili žute nijanse. Najpoznatiji predstavnik pirita je pirit FeS2, poznat i kao sumporni ili željezni pirit. Oni takođe uključuju halkopirit CuFeS2 (bakarni pirit), arsenopirit FeAsS (arsenički pirit, zvani talheimit ili mispikel), pirotin Fe7S8 (magnetski pirit, magnetopirit) iostali.
- Glitter. Ovo je naziv za sulfide metalnog sjaja i boje od sive do crne. Tipični primjeri takvih minerala su galenit PbS (olovni sjaj), halkocit Cu2S (sjaj bakra), molibdenit MoS2, antimonit Sb2S3 (sjaj antimona).
- Fakes. Ovo je naziv minerala iz grupe sulfida, koji se odlikuju nemetalnim sjajem. Tipični primjeri takvih sulfida su sfalerit ZnS (cink blende) ili cinabar HgS (mješavina žive). Poznati su i realgar As4S4 - crvena mješavina arsena i orpiment As2S3 - žuta mješavina arsena.
Razlike u hemijskim karakteristikama
Modernija klasifikacija zasniva se na karakteristikama hemijskog sastava i uključuje sljedeće podklase:
- Jednostavni sulfidi su spojevi metalnog jona (katjona) i sumpora (anion). Primjeri takvih minerala uključuju galenit, sfalerit i cinobar. Svi su oni jednostavni derivati sumporovodika.
- Dvostruki sulfidi se razlikuju po tome što se nekoliko (dva ili više) metalnih katjona vezuje za anion sumpora. To su halkopirit, bornit („raznobojna ruda bakra“) Cu5FeS4, stanin (kalajni pirit) Cu2FeSnS4 i druga slična jedinjenja.
- Disulfidi su jedinjenja u kojima su kationi vezani za anjonsku grupu S2 ili AsS. Tu spadaju minerali iz grupe sulfida i arsenida (sulfoarsenidi), kao što su pirit,najčešći, ili arsenik pirit arsenopirit. U ovu podklasu je takođe uključen kob altin CoAsS.
- Složeni sulfidi ili sulfosoli. Ovo je naziv minerala iz grupe sulfida, arsenida i njima bliskih jedinjenja po sastavu i svojstvima, a koji su soli tiokiselina, kao što je tiomarsen H3AsS 3, thiobismuth H3BiS3 ili tioantimon H3SbS 3. Dakle, podklasa sulfosoli (tiosoli) uključuje mineral lilijanit Pb3Bi2S6 ili takozvani Fahlore Cu3(Sb, As)S3.
Morfološke karakteristike
Sulfidi i disulfidi mogu formirati velike kristale: kubične (galena), prizmatične (antimonit), u obliku tetraedra (sfalerit) i druge konfiguracije. Oni također formiraju guste, zrnate kristalne agregate ili fenokriste. Sulfidi sa slojevitom strukturom imaju spljoštene tabelarne ili lisnate kristale, kao što su orpiment ili molibdenit.
Cijepanje sulfida može biti različito. Ona varira od vrlo nesavršenog u piritu i nesavršenog u halkopiritu do vrlo savršenog u jednom (orpiment) ili više (sfalerit, galenit) smjerova. Tip loma takođe nije isti za različite minerale.
Postanak sulfidnih minerala
Većina sulfida nastaje kristalizacijom iz hidrotermalnih rastvora. Ponekad minerali ove grupe imaju magmatili skarn (metasomatskog) porijekla, a mogu se formirati i tokom egzogenih procesa - pod redukcijskim uvjetima u zonama sekundarnog obogaćivanja, u nekim slučajevima u sedimentnim stijenama, poput pirita ili sfalerita.
U površinskim uslovima, svi sulfidi, osim cinobera, laurita (rutenijum sulfid) i sperilita (platin-arsenid), veoma su nestabilni i podložni oksidaciji, što dovodi do stvaranja sulfata. Rezultat procesa promjene sulfida su takve vrste minerala kao što su oksidi, halogenidi, karbonati. Osim toga, zbog njihovog raspadanja, moguće je stvaranje prirodnih metala - srebra ili bakra.
Obilježja pojavljivanja
Sulfidi su minerali koji formiraju rudne akumulacije različite prirode u zavisnosti od njihovog odnosa sa drugim mineralima. Ako nad njima prevladavaju sulfidi, uobičajeno je govoriti o masivnim ili kontinuiranim sulfidnim rudama. Inače, rude se nazivaju diseminirane ili žilaste.
Veoma se često sulfidi talože zajedno, formirajući naslage polimetalnih ruda. Takve su, na primjer, bakar-cink-olovne sulfidne rude. Osim toga, različiti sulfidi jednog metala često formiraju njegove kompleksne naslage. Na primjer, halkopirit, kuprit, bornit su minerali koji sadrže bakar koji se javljaju zajedno.
Najčešće su rudna tijela sulfidnih ležišta u obliku vena. Ali postoje i lentikularni, stočni, rezervoarski oblici pojavljivanja.
Upotreba sulfida
Sulfidne rude su izuzetno važne kao izvorrijetki, plemeniti i obojeni metali. Iz sulfida se dobijaju bakar, srebro, cink, olovo, molibden. Bizmut, kob alt, nikl, kao i živa, kadmijum, renijum i drugi retki elementi se takođe izvlače iz takvih ruda.
Osim toga, neki sulfidi se koriste u proizvodnji boja (cinober, orpiment) i u hemijskoj industriji (pirit, markazit, pirotin - za proizvodnju sumporne kiseline). Molibdenit, osim što se koristi kao ruda, koristi se i kao specijalno suho mazivo otporno na toplinu.
Sulfidi su minerali od interesa zbog svojih elektrofizičkih svojstava. Međutim, za potrebe poluprovodničke, elektro-optičke, infracrveno-optičke tehnologije ne koriste se prirodna jedinjenja, već njihovi umjetno uzgojeni analozi u obliku monokristala.
Još jedno područje u kojem sulfidi nalaze primjenu je radioizotopsko geohronološko datiranje određenih rudnih stijena metodom samarijum-neodimijum. Takva istraživanja koriste halkopirit, pentlandit i druge minerale koji sadrže rijetke zemne elemente - neodimijum i samarijum.
Ovi primjeri pokazuju da je opseg sulfida vrlo širok. Oni igraju bitnu ulogu u raznim tehnologijama i kao sirovine i kao nezavisni materijali.
