Sumporovodik je jedna od glavnih hlapljivih komponenti magme. U aktivnoj interakciji s metalima tvori mnoge spojeve. Derivati sumporovodika zastupljeni su u zemljinoj kori s više od 200 minerala - sulfida, koji, budući da ne tvore stijene, 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 pozornost na područja njihove uporabe.
Opće karakteristike sastava i strukture
Više od 40 elemenata periodnog sustava (obično metali) tvore spojeve sa sumporom. Ponekad su umjesto njega u takvim spojevima prisutni arsen, antimon, selen, bizmut ili telur. U skladu s tim, takvi minerali nazivaju se arsenidi, antimonidi, selenidi, bizmutidi i teluridi. Zajedno s derivatima sumporovodika, svi su uključeni u klasu sulfida zbog sličnosti svojstava.
Karakteristična za minerale ove klase kemijska veza je kovalentna, smetalna komponenta. Najčešće strukture su koordinacijska, otočna (cluster), ponekad slojevita ili lančana.
Fizička svojstva sulfida
Praktično sve sulfide karakterizira visoka specifična težina. Vrijednost tvrdoće na Mohsovoj ljestvici za različite članove skupine uvelike varira i može se kretati od 1 (molibdenit) do 6,5 (pirit). Međutim, većina sulfida je prilično mekana.
Uz nekoliko iznimaka, kleofan je vrsta cinkove mješavine ili sfalerita, minerali ove klase su neprozirni, često tamni, ponekad svijetli, što služi kao važna dijagnostička značajka (kao i sjaj). Reflektivnost može varirati od srednje do visoke.
Većina sulfida su minerali s poluvodičkom električnom vodljivošću.
Tradicionalna klasifikacija
Unatoč zajedničkosti osnovnih fizičkih svojstava, sulfidi, naravno, imaju vanjske dijagnostičke razlike, prema kojima se dijele u tri vrste.
- Pyrites. Ovo je skupni naziv za minerale iz skupine sulfida koji imaju metalni sjaj i boju koja ima nijanse žute ili žute nijanse. Najpoznatiji predstavnik pirita je pirit FeS2, također poznat kao sumporni ili željezni pirit. Oni također uključuju halkopirit CuFeS2 (bakreni pirit), arsenopirit FeAsS (arsenski pirit, aka talheimit ili mispikel), pirotin Fe7S8 (magnetski pirit, magnetopirit) iostali.
- Sjaj. Ovo je naziv za sulfide s metalnim sjajem i bojom od sive do crne. Tipični primjeri takvih minerala su galena PbS (olovni sjaj), halkocit Cu2S (bakreni sjaj), molibdenit MoS2, antimonit Sb2S3 (sjaj antimona).
- Fakes. Ovo je naziv minerala iz skupine sulfida, karakteriziranih nemetalnim sjajem. Tipični primjeri takvih sulfida su sfalerit ZnS (cink blende) ili cinabar HgS (mješavina žive). Poznati su i realgar As4S4 - mješavina crvenog arsena i orpiment As2S3 - žuta mješavina arsena.
Razlike u kemijskim karakteristikama
Modernija klasifikacija temelji se na karakteristikama kemijskog sastava i uključuje sljedeće podklase:
- Jednostavni sulfidi su spojevi metalnog iona (kation) i sumpora (anion). Primjeri takvih minerala uključuju galenit, sfalerit i cinober. Svi su oni jednostavni derivati sumporovodika.
- Dvostruki sulfidi se razlikuju po tome što se nekoliko (dva ili više) metalnih kationa veže sa sumpornim anionom. To su halkopirit, bornit ("raznobojna ruda bakra") Cu5FeS4, stanin (kosimeni pirit) Cu2FeSnS4 i drugi slični spojevi.
- Disulfidi su spojevi u kojima su kationi vezani za anionsku skupinu S2 ili AsS. Tu spadaju minerali iz skupine sulfida i arsenida (sulfoarsenidi), kao što su pirit,najčešći, odnosno arsenik pirit arsenopirit. U ovu podklasu je također uključen kob altin CoAsS.
- Složeni sulfidi ili sulfosoli. Ovo je naziv minerala iz skupine sulfida, arsenida i njima bliskih spojeva po sastavu i svojstvima, a to su soli tiokiselina, kao što je tiomarsen H3AsS 3, tiobismut H3BiS3 ili tioantimon H3SbS 3. Dakle, podklasa sulfosoli (tiosoli) uključuje mineral lilijanit Pb3Bi2S6 ili takozvani Fahlore Cu3(Sb, As)S3.
Morfološke značajke
Sulfidi i disulfidi mogu tvoriti velike kristale: kubične (galena), prizmatične (antimonit), u obliku tetraedara (sfalerit) i druge konfiguracije. Oni također tvore 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. Vrsta loma također nije ista za različite minerale.
Postanak sulfidnih minerala
Većina sulfida nastaje kristalizacijom iz hidrotermalnih otopina. Ponekad minerali ove skupine imaju magmatili skarn (metasomatskog) podrijetla, a mogu nastati i tijekom egzogenih procesa - u redukcijskim uvjetima u zonama sekundarnog obogaćivanja, u nekim slučajevima u sedimentnim stijenama, poput pirita ili sfalerita.
U površinskim uvjetima, svi sulfidi, osim cinobera, laurita (rutenij sulfid) i sperilita (platina arsenid), vrlo 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 njihove razgradnje moguće je stvaranje samorodnih metala - srebra ili bakra.
Značajke pojave
Sulfidi su minerali koji tvore rudne akumulacije različite prirode ovisno o njihovom omjeru s drugim mineralima. Ako nad njima prevladavaju sulfidi, uobičajeno je govoriti o masivnim ili kontinuiranim sulfidnim rudama. Inače, rude se nazivaju diseminirane ili žilice.
Vrlo često se sulfidi talože zajedno, tvoreći naslage polimetalnih ruda. Takve su, na primjer, bakreno-cink-olovne sulfidne rude. Osim toga, različiti sulfidi jednog metala često tvore njegove složene naslage. Na primjer, halkopirit, kuprit, bornit su minerali koji sadrže bakar koji se javljaju zajedno.
Najčešće su rudna tijela sulfidnih naslaga u obliku vena. Ali postoje i lećasti, stočni, rezervoarski oblici pojavljivanja.
Upotreba sulfida
Sulfidne rude su izuzetno važne kao izvorrijetki, plemeniti i obojeni metali. Od sulfida se dobivaju bakar, srebro, cink, olovo, molibden. Bizmut, kob alt, nikal, kao i živa, kadmij, renij i drugi rijetki elementi također se izvlače iz takvih ruda.
Osim toga, neki sulfidi se koriste u proizvodnji boja (cinober, orpiment) i u kemijskoj industriji (pirit, markazit, pirotit - za proizvodnju sumporne kiseline). Molibdenit, osim što se koristi kao ruda, koristi se i kao posebno suho mazivo otporno na toplinu.
Sulfidi su minerali od interesa zbog svojih elektrofizičkih svojstava. Međutim, za potrebe poluvodičke, elektrooptičke, infracrveno-optičke tehnologije ne koriste se prirodni spojevi, već njihovi umjetno uzgojeni analozi u obliku monokristala.
Još jedno područje gdje sulfidi nalaze primjenu je radioizotopsko geokronološko datiranje određenih rudnih stijena metodom samarij-neodim. Takve studije koriste halkopirit, pentlandit i druge minerale koji sadrže elemente rijetkih zemalja - neodim i samarij.
Ovi primjeri pokazuju da je opseg sulfida vrlo širok. Oni igraju bitnu ulogu u raznim tehnologijama i kao sirovine i kao neovisni materijali.
