Vandenilio sulfidas yra vienas iš pagrindinių lakiųjų magmos komponentų. Aktyviai sąveikaudamas su metalais, susidaro daug junginių. Vandenilio sulfido darinius žemės plutoje atstovauja daugiau nei 200 mineralų – sulfidų, kurie, nebūdami uolienų formavimosi, dažniausiai lydi tam tikras uolienas, būdami vertingų žaliavų š altiniu. Toliau apžvelgsime pagrindines sulfidų ir jiems artimų junginių savybes, taip pat atkreipsime dėmesį į jų naudojimo sritis.
Bendrosios sudėties ir struktūros charakteristikos
Daugiau nei 40 periodinės lentelės elementų (dažniausiai metalai) sudaro junginius su siera. Kartais vietoj jo tokiuose junginiuose yra arseno, stibio, seleno, bismuto ar telūro. Atitinkamai tokie mineralai vadinami arsenidais, antimonidais, selenidais, bismutidais ir telūridais. Visi jie kartu su vandenilio sulfido dariniais dėl savybių panašumo priskiriami sulfidų klasei.
Šios klasės mineralams būdingas cheminis ryšys yra kovalentinis, sumetalinis komponentas. Dažniausiai pasitaikančios struktūros yra koordinacinės, salelės (spiečius), kartais sluoksniuotos arba grandinės.
Fizikinės sulfidų savybės
Praktiškai visi sulfidai pasižymi dideliu savituoju sunkiu. Kietumo reikšmė pagal Moso skalę skirtingiems grupės nariams labai skiriasi ir gali svyruoti nuo 1 (molibdenitas) iki 6,5 (piritas). Tačiau dauguma sulfidų yra gana minkšti.
Išskyrus keletą išimčių, kleofanas yra tam tikras cinko mišinys arba sfaleritas, šios klasės mineralai yra nepermatomi, dažnai tamsūs, kartais šviesūs, o tai yra svarbi diagnostinė savybė (taip pat ir blizgesys). Atspindėjimas gali būti nuo vidutinio iki didelio.
Dauguma sulfidų yra mineralai, turintys puslaidininkių elektrinį laidumą.
Tradicinė klasifikacija
Nepaisant pagrindinių fizinių savybių bendrumo, sulfidai, žinoma, turi išorinių diagnostinių skirtumų, pagal kuriuos jie skirstomi į tris tipus.
- Pyritai. Tai yra bendras sulfidų grupės mineralų, turinčių metalinį blizgesį ir geltonos arba geltonos spalvos atspalvių, pavadinimas. Žymiausias pirito atstovas yra piritas FeS2, dar žinomas kaip sieros arba geležies piritas. Juose taip pat yra chalkopiritas CuFeS2 (vario piritas), arsenopiritas FeAsS (arseno piritas, dar žinomas kaip talheimitas arba mispikelis), pirotitas Fe7S8 (magnetinis piritas, magnetopiritas) irkiti.
- Blizgučiai. Taip vadinami sulfidai su metaliniu blizgesiu ir spalva nuo pilkos iki juodos. Tipiški tokių mineralų pavyzdžiai yra galena PbS (švino blizgesys), chalkocitas Cu2S (vario blizgesys), molibdenitas MoS2, antimonitas Sb2S3 (stibio blizgesys).
- Padirbiniai. Taip vadinami mineralai iš sulfidų grupės, pasižymintys nemetaliniu blizgesiu. Tipiški tokių sulfidų pavyzdžiai yra sfaleritas ZnS (cinko mišinys) arba cinabaro HgS (gyvsidabrio mišinys). Taip pat žinomi realgaras As4S4 – raudonas arseno mišinys ir orpimentas As2S3 – geltonas arseno mišinys.
Cheminių savybių skirtumai
Modernesnė klasifikacija grindžiama cheminės sudėties charakteristikomis ir apima šiuos poklasius:
- Paprasti sulfidai yra metalo jonų (katijonų) ir sieros (anijonų) junginiai. Tokių mineralų pavyzdžiai yra galena, sfaleritas ir cinabaras. Visi jie yra paprasti vandenilio sulfido dariniai.
- Dvigubi sulfidai skiriasi tuo, kad keli (du ar daugiau) metalo katijonai jungiasi su sieros anijonu. Tai chalkopiritas, bornitas („marga vario rūda“) Cu5FeS4, staninas (alavo piritas) Cu2FeSnS4 ir kiti panašūs junginiai.
- Disulfidai yra junginiai, kuriuose katijonai yra prijungti prie anijoninės grupės S2 arba AsS. Tai apima mineralus iš sulfidų ir arsenidų (sulfoarsenidų), tokių kaip piritas,labiausiai paplitęs, arba arseno piritas arsenopiritas. Į šį poklasį taip pat įtrauktas kob altino CoAsS.
- Sudėtiniai sulfidai arba sulfosalkos. Taip vadinami mineralai iš sulfidų, arsenidų ir savo sudėtimi bei savybėmis jiems artimų junginių, kurie yra tiorūgščių druskos, pvz., tiomarsenas H3AsS 3, tiobismutas H3BiS3 arba tioantimonas H3SbS 3. Taigi, sulfosalų (tios altų) poklasis apima mineralinį lilianitą Pb3Bi2S6 arba vadinamasis Fahlore Cu3(Sb, As)S3.
Morfologiniai požymiai
Sulfidai ir disulfidai gali sudaryti didelius kristalus: kubinius (galeninius), prizminius (antimonitus), tetraedrų (sfalerito) ir kitų konfigūracijų pavidalu. Jie taip pat sudaro tankius, granuliuotus kristalinius agregatus arba fenokristus. Sluoksniuotos struktūros sulfidai turi plokščius lentelinius arba sluoksniuotus kristalus, tokius kaip orpimentas arba molibdenitas.
Sulfidų skilimas gali būti skirtingas. Jis skiriasi nuo labai netobulo pirito ir netobulo chalkopirito iki labai tobulo viena (orpimentas) arba keliomis (sfaleritas, galena) kryptimis. Įvairių mineralų lūžių tipas taip pat nėra vienodas.
Sulfidinių mineralų atsiradimas
Dauguma sulfidų susidaro kristalizacijos būdu iš hidroterminių tirpalų. Kartais šios grupės mineralai turi magminęarba skarninės (metasomatinės) kilmės, taip pat gali susidaryti egzogeninių procesų metu – redukuojančiomis sąlygomis antrinio sodrinimo zonose, kai kuriais atvejais nuosėdinėse uolienose, pvz., pirite ar sfalerite.
Paviršiaus sąlygomis visi sulfidai, išskyrus cinoberą, lauritą (rutenio sulfidą) ir sperilitą (platinos arsenidą), yra labai nestabilūs ir gali oksiduotis, todėl susidaro sulfatai. Sulfidų kaitos procesų rezultatas yra mineralų tipai, tokie kaip oksidai, halogenidai, karbonatai. Be to, dėl jų irimo gali susidaryti vietiniai metalai – sidabras ar varis.
Atsiradimo ypatybės
Sulfidai yra mineralai, kurie sudaro skirtingo pobūdžio rūdos sankaupas, priklausomai nuo santykio su kitais mineralais. Jei virš jų vyrauja sulfidai, įprasta kalbėti apie masyvias arba ištisines sulfidines rūdas. Kitu atveju rūdos vadinamos diseminuotomis arba gyslinėmis.
Labai dažnai sulfidai nusėda kartu, sudarydami polimetalinių rūdų nuosėdas. Tokios, pavyzdžiui, yra vario-cinko-švino sulfido rūdos. Be to, įvairūs vieno metalo sulfidai dažnai sudaro jo kompleksines nuosėdas. Pavyzdžiui, chalkopiritas, kupitas, bornitas yra vario turintys mineralai, kurie atsiranda kartu.
Sulfido telkinių rūdos kūnai dažniausiai būna gyslų pavidalo. Tačiau yra ir lęšinių, atsarginių, rezervuarinių formų.
Sulfidų naudojimas
Sulfido rūdos yra labai svarbios kaip š altinisretieji, taurieji ir spalvotieji metalai. Iš sulfidų gaunamas varis, sidabras, cinkas, švinas, molibdenas. Iš tokių rūdų taip pat išgaunamas bismutas, kob altas, nikelis, gyvsidabris, kadmis, renis ir kiti reti elementai.
Be to, kai kurie sulfidai naudojami dažų gamyboje (cinobaras, orpimentas) ir chemijos pramonėje (piritas, markazitas, pirotitas – sieros rūgščiai gaminti). Molibdenitas ne tik naudojamas kaip rūda, bet ir kaip specialus sausas karščiui atsparus tepalas.
Sulfidai yra įdomūs mineralai dėl savo elektrofizinių savybių. Tačiau puslaidininkinių, elektrooptinių, infraraudonųjų-optinių technologijų reikmėms naudojami ne natūralūs junginiai, o dirbtinai išauginti jų analogai pavienių kristalų pavidalu.
Kita sritis, kurioje pritaikomi sulfidai, yra radioizotopinis geochronologinis tam tikrų rūdos uolienų datavimas, naudojant samario-neodimio metodą. Tokiuose tyrimuose naudojamas chalkopiritas, pentlanditas ir kiti mineralai, kuriuose yra retųjų žemių elementų – neodimis ir samaris.
Šie pavyzdžiai rodo, kad sulfidų taikymo sritis yra labai plati. Jos atlieka esminį vaidmenį įvairiose technologijose ir kaip žaliavos, ir kaip nepriklausomos medžiagos.
