Сероводородът е един от основните летливи компоненти на магмата. Активно взаимодействайки с металите, той образува много съединения. Производните на сероводорода са представени в земната кора от повече от 200 минерала - сулфиди, които, като не са скалообразуващи, обикновено придружават определени скали, като са източник на ценни суровини. По-долу ще разгледаме основните свойства на сулфидите и близките до тях съединения, както и ще обърнем внимание на областите на тяхното използване.
Общи характеристики на състава и структурата
Повече от 40 елемента от периодичната таблица (обикновено метали) образуват съединения със сяра. Понякога вместо него в такива съединения присъстват арсен, антимон, селен, бисмут или телур. Съответно, такива минерали се наричат арсениди, антимониди, селениди, бисмутиди и телуриди. Заедно с производните на сероводорода, всички те са включени в класа на сулфидите поради сходството на свойствата.
Характерна за минералите от този клас химичната връзка е ковалентна, сметален компонент. Най-често срещаните структури са координационни, островни (клъстерни), понякога слоести или верижни.
Физични свойства на сулфидите
Практически всички сулфиди се характеризират с високо специфично тегло. Стойността на твърдостта по скалата на Моос за различните членове на групата варира в широки граници и може да варира от 1 (молибденит) до 6,5 (пирит). Повечето сулфиди обаче са доста меки.
С малки изключения, клеофанът е вид цинкова смес или сфалерит, минералите от този клас са непрозрачни, често тъмни, понякога ярки, което служи като важна диагностична характеристика (както и блясък). Отражателната способност може да варира от средна до висока.
Повечето сулфиди са минерали с полупроводникова електрическа проводимост.
Традиционна класификация
Въпреки сходството на основните физични свойства, сулфидите, разбира се, имат външни диагностични разлики, според които се разделят на три типа.
- Pyrites. Това е сборното наименование на минералите от групата на сулфидите, които имат метален блясък и цвят, който има нюанси на жълт или жълт оттенък. Най-известният представител на пирита е пирит FeS2, известен също като серен или железен пирит. Те също така включват халкопирит CuFeS2 (меден пирит), арсенопирит FeAsS (арсенов пирит, известен още като талхаймит или мишпикел), пиротин Fe7S8 (магнитен пирит, магнитопирит) идруги.
- Блясък. Това е името, дадено на сулфидите с метален блясък и цвят от сив до черен. Типични примери за такива минерали са галенит PbS (оловен блясък), халкоцит Cu2S (меден блясък), молибденит MoS2, антимонит Sb2S3 (антимонов блясък).
- фалшификати. Това е името на минералите от групата на сулфидите, характеризиращи се с неметален блясък. Типични примери за такива сулфиди са сфалерит ZnS (цинкова смес) или цинобър HgS (живачна смес). Известни са също реалгарът As4S4 - червен арсенов бленд и орпимент As2S3 - жълта смес от арсен.
Разлики в химичните характеристики
По-модерна класификация се основава на характеристиките на химическия състав и включва следните подкласове:
- Простите сулфиди са съединения на метален йон (катион) и сяра (анион). Примери за такива минерали включват галенит, сфалерит и цинобър. Всички те са прости производни на сероводород.
- Двойните сулфиди се различават по това, че няколко (два или повече) метални катиона се свързват със серния анион. Това са халкопирит, борнит („пъстра медна руда”) Cu5FeS4, станин (калаен пирит) Cu2FeSnS4 и други подобни съединения.
- Дисулфидите са съединения, в които катиони са свързани с анионната група S2 или AsS. Те включват минерали от групата на сулфидите и арсенидите (сулфоарсениди), като пирит,най-често срещаният или арсенов пирит арсенопирит. В този подклас е включен и кобалтин CoAsS.
- Сложни сулфиди или сулфосоли. Това е името на минералите от групата на сулфидите, арсенидите и близките им по състав и свойства съединения, които са соли на тиокиселините, като тиомарсеновата H3AsS 3, тиобисмут H3BiS3 или тиоантимон H3SbS 3. Така подкласът сулфосоли (тиосоли) включва минерала лилианит Pb3Bi2S6 или така наречения Fahlore Cu3(Sb, As)S3.
Морфологични характеристики
Сулфидите и дисулфидите могат да образуват големи кристали: кубични (галенит), призматични (антимонит), под формата на тетраедри (сфалерит) и други конфигурации. Те също така образуват плътни, гранулирани кристални агрегати или фенокристали. Сулфидите със слоеста структура имат сплескани таблични или листни кристали, като орпимент или молибденит.
Разцепването на сулфидите може да бъде различно. Той варира от много несъвършен в пирит и несъвършен в халкопирит до много съвършен в една (орпимент) или няколко (сфалерит, галенит) посоки. Видът на фрактурата също не е еднакъв за различните минерали.
Генеза на сулфидни минерали
Повечето сулфиди се образуват чрез кристализация от хидротермални разтвори. Понякога минералите от тази група имат магматичен характерили скарнов (метасоматичен) произход, а може да се образува и по време на екзогенни процеси - при редуциращи условия в зони на вторично обогатяване, в някои случаи в седиментни скали, като пирит или сфалерит.
При повърхностни условия всички сулфиди, с изключение на цинобър, лаурит (рутениев сулфид) и сперилит (платинов арсенид), са много нестабилни и подложени на окисляване, което води до образуване на сулфати. Резултатът от процесите на промяна на сулфидите са такива видове минерали като оксиди, халогениди, карбонати. Освен това, поради тяхното разлагане е възможно образуването на самородни метали - сребро или мед.
Характеристики на възникване
Сулфидите са минерали, които образуват рудни натрупвания от различно естество в зависимост от съотношението им с други минерали. Ако над тях преобладават сулфидите, е прието да се говори за масивни или непрекъснати сулфидни руди. В противен случай рудите се наричат разпръснати или прожилкови.
Много често сулфидите се отлагат заедно, образувайки залежи от полиметални руди. Такива например са медно-цинково-оловни сулфидни руди. Освен това различни сулфиди на един метал често образуват неговите сложни отлагания. Например, халкопирит, куприт, борнит са медоносни минерали, които се срещат заедно.
Най-често рудните тела на сулфидните находища са под формата на вени. Но има и лещовидни, запасови, резервоарни форми на възникване.
Използване на сулфиди
Сулфидните руди са изключително важни като източник наредки, благородни и цветни метали. От сулфиди се получават мед, сребро, цинк, олово, молибден. Бисмут, кобалт, никел, както и живак, кадмий, рений и други редки елементи също се извличат от такива руди.
Освен това някои сулфиди се използват в производството на бои (цинобър, орпимент) и в химическата промишленост (пирит, марказит, пиротин - за производството на сярна киселина). Молибденитът, освен че се използва като руда, се използва и като специална суха топлоустойчива смазка.
Сулфидите са минерали от интерес поради техните електрофизични свойства. За нуждите на полупроводниковата, електрооптичната, инфрачервено-оптичната технология обаче се използват не естествени съединения, а техните изкуствено отгледани аналози под формата на монокристали.
Друга област, в която сулфидите намират приложение, е радиоизотопното геохронологично датиране на определени рудни скали, използвайки самариево-неодимовия метод. Такива изследвания използват халкопирит, пентландит и други минерали, съдържащи редкоземни елементи - неодим и самарий.
Тези примери показват, че обхватът на сулфидите е много широк. Те играят съществена роля в различни технологии както като суровини, така и като независими материали.
