Vodikov sulfid je ena glavnih hlapnih sestavin magme. V aktivni interakciji s kovinami tvori številne spojine. Derivati vodikovega sulfida so v zemeljski skorji zastopani z več kot 200 minerali - sulfidi, ki ne tvorijo kamnin, običajno spremljajo določene kamnine in so vir dragocenih surovin. Spodaj bomo obravnavali glavne lastnosti sulfidov in spojin, ki so jim blizu, ter bodite pozorni tudi na področja njihove uporabe.
Splošne značilnosti sestave in strukture
Več kot 40 elementov periodnega sistema (običajno kovine) tvori spojine z žveplom. Včasih so namesto njega v takih spojinah prisotni arzen, antimon, selen, bizmut ali telur. V skladu s tem se takšni minerali imenujejo arzenidi, antimonidi, selenidi, bizmutidi in teluridi. Skupaj z derivati vodikovega sulfida so zaradi podobnosti lastnosti vsi uvrščeni v razred sulfidov.
Za minerale tega razreda je značilna kemična vez kovalentna, zkovinska komponenta. Najpogostejše strukture so koordinacijska, otoška (gruča), včasih večplastna ali verižna.
Fizikalne lastnosti sulfidov
Za skoraj vse sulfide je značilna visoka specifična teža. Vrednost trdote po Mohsovi lestvici za različne člane skupine se zelo razlikuje in se lahko giblje od 1 (molibdenit) do 6,5 (pirit). Vendar pa je večina sulfidov precej mehkih.
Z nekaj izjemami je kleofan neke vrste cinkova mešanica ali sfalerit, minerali tega razreda so neprozorni, pogosto temni, včasih svetli, kar služi kot pomembna diagnostična lastnost (pa tudi sijaj). Odbojnost se lahko giblje od srednje do visoke.
Večina sulfidov je mineralov s polprevodniško električno prevodnostjo.
Tradicionalna klasifikacija
Kljub skupnosti osnovnih fizikalnih lastnosti imajo sulfidi seveda zunanje diagnostične razlike, po katerih jih delimo na tri vrste.
- Pyrites. To je zbirno ime za minerale iz skupine sulfidov, ki imajo kovinski lesk in barvo, ki ima rumene ali rumene odtenke. Najbolj znan predstavnik pirita je pirit FeS2, znan tudi kot žveplov ali železov pirit. Vključujejo tudi halkopirit CuFeS2 (bakreni pirit), arsenopirit FeAsS (arzenov pirit, znan tudi kot talheimit ali mispikel), pirotin Fe7S8 (magnetni pirit, magnetopirit) indrugi.
- bleščice. To je ime za sulfide s kovinskim leskom in barvo od sive do črne. Tipični primeri takšnih mineralov so galen PbS (svinčen lesk), halkocit Cu2S (bakreni sijaj), molibdenit MoS2, antimonit Sb2S3 (antimonov sijaj).
- Ponaredki. Tako se imenujejo minerali iz skupine sulfidov, za katere je značilen nekovinski lesk. Tipični primeri takšnih sulfidov so sfalerit ZnS (cinkova mešanica) ali cinabar HgS (mešanica živega srebra). Znani so tudi realgar As4S4 - mešanica rdečega arzena in orpiment As2S3 - rumena mešanica arzena.
Razlike v kemijskih lastnostih
Sodobnejša klasifikacija temelji na značilnostih kemične sestave in vključuje naslednje podrazrede:
- Enostavni sulfidi so spojine kovinskega iona (kation) in žvepla (anion). Primeri takšnih mineralov so galenit, sfalerit in cinobar. Vsi so preprosti derivati vodikovega sulfida.
- Dvojni sulfidi se razlikujejo po tem, da se z žveplovim anionom veže več (dva ali več) kovinskih kationov. To so halkopirit, bornit (»pestra bakrena ruda«) Cu5FeS4, stanin (kositrov pirit) Cu2FeSnS4 in druge podobne spojine.
- Disulfidi so spojine, v katerih so kationi vezani na anionsko skupino S2 ali AsS. Sem spadajo minerali iz skupine sulfidov in arzenidov (sulfoarsenidi), kot so pirit,najpogostejši ali arzenov pirit arsenopirit. V ta podrazred je vključen tudi kob altin CoAsS.
- Kompleksni sulfidi ali sulfosoli. To je ime mineralov iz skupine sulfidov, arzenidov in po sestavi in lastnostih jim bližnjih spojin, ki so soli tiokislin, kot je tiomarzen H3AsS 3, tiobismut H3BiS3 ali tioantimon H3SbS 3. Tako podrazred sulfosoli (tiosoli) vključuje mineral lilijanit Pb3Bi2S6 oz. tako imenovani Fahlore Cu3(Sb, As)S3.
Morfološke značilnosti
Sulfidi in disulfidi lahko tvorijo velike kristale: kubične (galenit), prizmatične (antimonit), v obliki tetraedrov (sfalerit) in druge konfiguracije. Prav tako tvorijo goste, zrnate kristalne agregate ali fenokriste. Sulfidi s slojevito strukturo imajo sploščene tabularne ali listnate kristale, kot je orpiment ali molibdenit.
Cepanje sulfidov je lahko različno. Razlikuje se od zelo nepopolnega v piritu in nepopolnega v halkopiritu do zelo popolnega v eni (orpiment) ali več (sfalerit, galenit) smeri. Tudi vrsta zloma ni enaka za različne minerale.
Postanak sulfidnih mineralov
Večina sulfidov nastane s kristalizacijo iz hidrotermalnih raztopin. Včasih imajo minerali te skupine magmatskoali skarnskega (metasomatskega) izvora, lahko pa nastane tudi med eksogenimi procesi - v redukcijskih pogojih v conah sekundarne obogatitve, v nekaterih primerih v sedimentnih kamninah, kot sta pirit ali sfalerit.
V površinskih pogojih so vsi sulfidi, razen cinobarja, lavrita (rutenijevega sulfida) in sperilita (platinov arzenid), zelo nestabilni in podvrženi oksidaciji, kar vodi do tvorbe sulfatov. Rezultat procesov spreminjanja sulfidov so takšne vrste mineralov, kot so oksidi, halogenidi, karbonati. Poleg tega je zaradi njihove razgradnje možna tvorba samostojnih kovin - srebra ali bakra.
Značilnosti pojavljanja
Sulfidi so minerali, ki tvorijo rudne akumulacije različne narave, odvisno od njihovega razmerja z drugimi minerali. Če nad njimi prevladujejo sulfidi, je običajno govoriti o masivnih ali neprekinjenih sulfidnih rudah. Sicer se rude imenujejo razpršene ali žilne.
Zelo pogosto se sulfidi odlagajo skupaj in tvorijo nahajališča polikovinskih rud. Takšne so na primer bakreno-cinkovo-svinčeve sulfidne rude. Poleg tega različni sulfidi ene kovine pogosto tvorijo njene kompleksne usedline. Na primer, halkopirit, kuprit, bornit so minerali, ki vsebujejo baker, ki se pojavljajo skupaj.
Najpogosteje so rudna telesa sulfidnih nahajališč v obliki žil. Obstajajo pa tudi lečaste, staležne, rezervoarske oblike pojavljanja.
Uporaba sulfidov
Sulfidne rude so izjemno pomembne kot virredke, plemenite in neželezne kovine. Iz sulfidov pridobivajo baker, srebro, cink, svinec, molibden. Iz takšnih rud se pridobivajo tudi bizmut, kob alt, nikelj, pa tudi živo srebro, kadmij, renij in drugi redki elementi.
Poleg tega se nekateri sulfidi uporabljajo v proizvodnji barv (cinober, orpiment) in v kemični industriji (pirit, markazit, pirotit - za proizvodnjo žveplove kisline). Molibdenit se poleg tega, da se uporablja kot ruda, uporablja kot posebno suho toplotno odporno mazivo.
Sulfidi so zaradi svojih elektrofizičnih lastnosti zanimivi minerali. Vendar pa se za potrebe polprevodniške, elektro-optične, infrardeče-optične tehnologije ne uporabljajo naravne spojine, temveč njihovi umetno pridelani analogi v obliki monokristalov.
Drugo področje, kjer se sulfidi uporabljajo, je radioizotopsko geokronološko datiranje nekaterih rudnih kamnin z uporabo samarijevo-neodimijske metode. Takšne študije uporabljajo halkopirit, pentlandit in druge minerale, ki vsebujejo redke zemeljske elemente - neodim in samarij.
Ti primeri kažejo, da je obseg sulfidov zelo širok. Imajo bistveno vlogo v različnih tehnologijah, tako kot surovine kot samostojni materiali.
