Waterstofsulfide is een van de belangrijkste vluchtige componenten van magma. Actief in wisselwerking met metalen, vormt het vele verbindingen. Derivaten van waterstofsulfide worden in de aardkorst vertegenwoordigd door meer dan 200 mineralen - sulfiden, die, hoewel ze niet gesteenten vormen, gewoonlijk bepaalde gesteenten vergezellen, omdat ze een bron van waardevolle grondstoffen zijn. Hieronder zullen we de belangrijkste eigenschappen van sulfiden en verbindingen in de buurt beschouwen, en ook aandacht besteden aan de gebieden van hun gebruik.
Algemene kenmerken van compositie en structuur
Meer dan 40 elementen van het periodiek systeem (meestal metalen) vormen verbindingen met zwavel. Soms zijn in plaats daarvan arseen, antimoon, selenium, bismut of tellurium in dergelijke verbindingen aanwezig. Dienovereenkomstig worden dergelijke mineralen arseniden, antimoniden, seleniden, bismuthiden en telluriden genoemd. Samen met derivaten van waterstofsulfide zijn ze allemaal opgenomen in de klasse van sulfiden vanwege de gelijkenis van eigenschappen.
Kenmerk voor mineralen van deze klasse is de chemische binding covalent, metmetalen onderdeel. De meest voorkomende structuren zijn coördinatie, eiland (cluster), soms gelaagd of ketting.
Fysieke eigenschappen van sulfiden
Vrijwel alle sulfiden worden gekenmerkt door een hoog soortelijk gewicht. De waarde van hardheid op de schaal van Mohs voor verschillende leden van de groep varieert sterk en kan variëren van 1 (molybdeniet) tot 6,5 (pyriet). De meeste sulfiden zijn echter vrij zacht.
Op enkele uitzonderingen na is cleofaan een soort zinkblend of sfaleriet, mineralen van deze klasse zijn ondoorzichtig, vaak donker, soms helder, wat dient als een belangrijk diagnostisch kenmerk (evenals glans). Reflectiviteit kan variëren van gemiddeld tot hoog.
De meeste sulfiden zijn mineralen met een elektrisch geleidingsvermogen van halfgeleiders.
Traditionele classificatie
Ondanks de gemeenschappelijkheid van fysieke basiseigenschappen, hebben sulfiden natuurlijk externe diagnostische verschillen, volgens welke ze in drie typen worden verdeeld.
- Pyrieten. Dit is de verzamelnaam voor mineralen uit de groep van sulfiden, die een metaalachtige glans hebben en een kleur hebben met gele of gele tinten. De meest bekende vertegenwoordiger van pyriet is pyriet FeS2, ook bekend als zwavel of ijzerpyriet. Ze omvatten ook chalcopyriet CuFeS2 (koperpyriet), arsenopyriet FeAsS (arseenpyriet, ook bekend als talheimiet of mispikel), pyrrhotiet Fe7S8 (magnetisch pyriet, magnetopyriet) enanderen.
- Glitter. Dit is de naam die wordt gegeven aan sulfiden met een metaalachtige glans en kleur van grijs tot zwart. Typische voorbeelden van dergelijke mineralen zijn galena PbS (loodglans), chalcocite Cu2S (koperglans), molybdeniet MoS2, antimoniet Sb2S3 (antimoonglans).
- Nep. Dit is de naam van mineralen uit de groep van sulfiden, gekenmerkt door niet-metaalachtige glans. Typische voorbeelden van dergelijke sulfiden zijn sfaleriet ZnS (zinkblend) of cinnaber HgS (kwikblend). Ook bekend zijn de echte As4S4 - rode arseen blende, en orpiment As2S3 - gele arseen blende.
Verschillen in chemische eigenschappen
Een modernere classificatie is gebaseerd op de kenmerken van de chemische samenstelling en omvat de volgende subklassen:
- Eenvoudige sulfiden zijn verbindingen van een metaalion (kation) en zwavel (anion). Voorbeelden van dergelijke mineralen zijn galena, sfaleriet en cinnaber. Het zijn allemaal eenvoudige derivaten van waterstofsulfide.
- Dubbele sulfiden verschillen doordat verschillende (twee of meer) metaalkationen binden met het zwavelanion. Dit zijn chalcopyriet, borniet (“bonte kopererts”) Cu5FeS4, stannine (tinpyriet) Cu2FeSnS4 en andere soortgelijke verbindingen.
- Disulfiden zijn verbindingen waarin kationen zijn gebonden aan de anionische groep S2 of AsS. Deze omvatten mineralen uit de groep van sulfiden en arseniden (sulfoarseniden), zoals pyriet,de meest voorkomende, of arseen pyriet arsenopyriet. Ook inbegrepen in deze subklasse is kob altine CoAsS.
- Complexe sulfiden of sulfos alten. Dit is de naam van mineralen uit de groep van sulfiden, arseniden en verbindingen die qua samenstelling en eigenschappen dicht bij hen staan, dit zijn zouten van thiozuren, zoals thiomarseen H3AsS 3, thiobismut H3BiS3 of thioantimoon H3SbS 3. Zo omvat de subklasse van sulfos alten (thiozouten) het mineraal lillianite Pb3Bi2S6 of de zogenaamde Fahlore Cu3(Sb, As)S3.
Morfologische kenmerken
Sulfiden en disulfiden kunnen grote kristallen vormen: kubisch (galena), prismatisch (antimoniet), in de vorm van tetraëders (sfaleriet) en andere configuraties. Ze vormen ook dichte, korrelige kristallijne aggregaten of fenocrysten. Sulfiden met een gelaagde structuur hebben afgeplatte tabulaire of gelaagde kristallen, zoals orpiment of molybdeniet.
Splijting van sulfiden kan anders zijn. Het varieert van zeer onvolmaakt in pyriet en onvolmaakt in chalcopyriet tot zeer perfect in één (orpiment) of meerdere (sfaleriet, galena) richtingen. Het type breuk is ook niet hetzelfde voor verschillende mineralen.
Ontstaan van sulfidemineralen
De meeste sulfiden worden gevormd door kristallisatie uit hydrothermische oplossingen. Soms hebben de mineralen van deze groep een magmatischeof skarn (metasomatische) oorsprong, en kan ook worden gevormd tijdens exogene processen - onder reducerende omstandigheden in zones van secundaire verrijking, in sommige gevallen in sedimentair gesteente, zoals pyriet of sfaleriet.
Onder oppervlakteomstandigheden zijn alle sulfiden, behalve cinnaber, lauriet (rutheniumsulfide) en Sperryliet (platinaarsenide), zeer onstabiel en onderhevig aan oxidatie, wat leidt tot de vorming van sulfaten. Het resultaat van de processen van veranderende sulfiden zijn soorten mineralen zoals oxiden, halogeniden, carbonaten. Bovendien is door hun ontbinding de vorming van inheemse metalen - zilver of koper mogelijk.
Kenmerken van voorkomen
Sulfiden zijn mineralen die ertsaccumulaties van verschillende aard vormen, afhankelijk van hun verhouding met andere mineralen. Als sulfiden de overhand hebben, is het gebruikelijk om te spreken van massieve of continue sulfide-ertsen. Anders worden de ertsen verspreid of veinlet genoemd.
Heel vaak worden sulfiden samen afgezet, waardoor afzettingen van polymetaalertsen worden gevormd. Dat zijn bijvoorbeeld koper-zink-loodsulfide-ertsen. Bovendien vormen verschillende sulfiden van één metaal vaak de complexe afzettingen. Chalcopyriet, cupriet en borniet zijn bijvoorbeeld koperhoudende mineralen die samen voorkomen.
Meestal hebben de ertslichamen van sulfideafzettingen de vorm van aderen. Maar er zijn ook lenticulaire, voorraad-, reservoirvormen van voorkomen.
Gebruik van sulfiden
Sulfide-ertsen zijn uiterst belangrijk als bron vanzeldzame, edele en non-ferro metalen. Koper, zilver, zink, lood, molybdeen worden verkregen uit sulfiden. Bismut, kob alt, nikkel, evenals kwik, cadmium, renium en andere zeldzame elementen worden ook uit dergelijke ertsen gewonnen.
Daarnaast worden sommige sulfiden gebruikt bij de productie van verven (cinnaber, orpiment) en in de chemische industrie (pyriet, marcasiet, pyrrhotiet - voor de productie van zwavelzuur). Molybdeniet wordt niet alleen gebruikt als erts, maar wordt ook gebruikt als een speciaal droog hittebestendig smeermiddel.
Sulfiden zijn interessante mineralen vanwege hun elektrofysische eigenschappen. Voor de behoeften van halfgeleider-, elektro-optische, infrarood-optische technologie worden echter geen natuurlijke verbindingen gebruikt, maar hun kunstmatig gekweekte analogen in de vorm van eenkristallen.
Een ander gebied waar sulfiden worden toegepast, is de radio-isotoop-geochronologische datering van bepaalde ertsgesteenten met behulp van de samarium-neodymium-methode. Dergelijke studies gebruiken chalcopyriet, pentlandiet en andere mineralen die zeldzame aardelementen bevatten - neodymium en samarium.
Deze voorbeelden laten zien dat de reikwijdte van sulfiden erg breed is. Ze spelen een essentiële rol in verschillende technologieën, zowel als grondstof als als onafhankelijke materialen.
