Sírovodík je jednou z hlavných prchavých zložiek magmy. Pri aktívnej interakcii s kovmi tvorí mnoho zlúčenín. Deriváty sírovodíka sú v zemskej kôre zastúpené viac ako 200 minerálmi - sulfidmi, ktoré, keďže nie sú horninotvorné, zvyčajne sprevádzajú určité horniny a sú zdrojom cenných surovín. Nižšie zvážime hlavné vlastnosti sulfidov a im blízkych zlúčenín a tiež venujeme pozornosť oblastiam ich použitia.
Všeobecné charakteristiky zloženia a štruktúry
Viac ako 40 prvkov periodickej tabuľky (zvyčajne kovy) tvorí zlúčeniny so sírou. Niekedy sa namiesto neho v takýchto zlúčeninách nachádza arzén, antimón, selén, bizmut alebo telúr. Podľa toho sa takéto minerály nazývajú arzenidy, antimonidy, selenidy, bizmutidy a teluridy. Spolu s derivátmi sírovodíka sú všetky zaradené do triedy sulfidov kvôli podobnosti vlastností.
Charakteristická pre minerály tejto triedy chemická väzba je kovalentná, skovový komponent. Najbežnejšie štruktúry sú koordinačné, ostrovné (zhluky), niekedy vrstvené alebo reťazové.
Fyzikálne vlastnosti sulfidov
Prakticky všetky sulfidy sa vyznačujú vysokou špecifickou hmotnosťou. Hodnota tvrdosti na Mohsovej stupnici pre rôznych členov skupiny sa značne líši a môže sa pohybovať od 1 (molybdenit) do 6,5 (pyrit). Väčšina sulfidov je však celkom mäkká.
Až na pár výnimiek je cleophane druh zinkovej zmesi alebo sfaleritu, minerály tejto triedy sú nepriehľadné, často tmavé, niekedy svetlé, čo slúži ako dôležitý diagnostický znak (rovnako ako lesk). Odrazivosť sa môže pohybovať od strednej po vysokú.
Väčšina sulfidov sú minerály s polovodičovou elektrickou vodivosťou.
Tradičná klasifikácia
Napriek zhodným základným fyzikálnym vlastnostiam majú sulfidy, samozrejme, vonkajšie diagnostické rozdiely, podľa ktorých sa delia na tri typy.
- Pyrites. Toto je súhrnný názov pre minerály zo skupiny sulfidov, ktoré majú kovový lesk a farbu, ktorá má odtiene žltého alebo žltého odtieňa. Najznámejším predstaviteľom pyritu je pyrit FeS2, známy aj ako pyrit sírový alebo železitý. Zahŕňajú tiež chalkopyrit CuFeS2 (pyrit meďnatý), arzenopyrit FeAsS (pyrit arzénový, známy ako talheimit alebo mispikel), pyrhotit Fe7S8 (magnetický pyrit, magnetopyrit) aostatné.
- Trblietky. Takto sa nazývajú sulfidy s kovovým leskom a farbou od šedej po čiernu. Typickými príkladmi takýchto minerálov sú galenit PbS (lesk olova), chalkocit Cu2S (lesk medi), molybdenit MoS2, antimonit Sb2S3 (antimónový lesk).
- Fejky. Tak sa nazývajú minerály zo skupiny sulfidov, vyznačujúce sa nekovovým leskom. Typickými príkladmi takýchto sulfidov sú sfalerit ZnS (zmes zinku) alebo cinabar HgS (zmes ortuti). Známy sú aj realgar As4S4 - zmes červeného arzénu a orpiment As2S3 - zmes žltého arzénu.
Rozdiely v chemických charakteristikách
Modernejšia klasifikácia je založená na charakteristikách chemického zloženia a zahŕňa nasledujúce podtriedy:
- Jednoduché sulfidy sú zlúčeniny kovového iónu (katión) a síry (aniónu). Príklady takýchto minerálov zahŕňajú galenit, sfalerit a rumelku. Všetko sú to jednoduché deriváty sírovodíka.
- Dvojité sulfidy sa líšia tým, že niekoľko (dva alebo viac) katiónov kovov sa viaže na anión síry. Ide o chalkopyrit, bornit („pestrofarebná medená ruda“) Cu5FeS4, stanín (cínový pyrit) Cu2FeSnS4 a ďalšie podobné zlúčeniny.
- Disulfidy sú zlúčeniny, v ktorých sú katióny viazané na aniónovú skupinu S2 alebo AsS. Patria sem minerály zo skupiny sulfidov a arzenidov (sulfoarzenidy), ako je pyrit,najbežnejší alebo arzénový pyrit arzenopyrit. V tejto podtriede je zahrnutý aj kob altín CoAsS.
- Komplexné sulfidy alebo sulfosali. Tak sa nazývajú minerály zo skupiny sulfidov, arzenidov a im blízkych zlúčenín zložením a vlastnosťami, čo sú soli tiokyselín, ako je tiomarzén H3AsS 3, tiobizmut H3BiS3 alebo tioantimón H3SbS 3. Podtrieda sulfosolí (tiosolí) teda zahŕňa minerál lillianit Pb3Bi2S6 resp. takzvaný Fahlore Cu3(Sb, As)S3.
Morfologické znaky
Sulfidy a disulfidy môžu vytvárať veľké kryštály: kubické (galenit), prizmatické (antimonit), vo forme štvorstenov (sfalerit) a iné konfigurácie. Tvoria tiež husté, zrnité kryštalické agregáty alebo fenokryštály. Sulfidy s vrstvenou štruktúrou majú sploštené tabuľkové alebo listovité kryštály, ako je orpiment alebo molybdenit.
Štepenie sulfidov môže byť rôzne. Líši sa od veľmi nedokonalého v pyrite a nedokonalého v chalkopyrite až po veľmi dokonalé v jednom (orpiment) alebo viacerých (sfalerit, galenit) smeroch. Typ zlomeniny tiež nie je rovnaký pre rôzne minerály.
Genéza sulfidických minerálov
Väčšina sulfidov vzniká kryštalizáciou z hydrotermálnych roztokov. Niekedy majú minerály tejto skupiny magmatickéalebo skarnového (metasomatického) pôvodu a môžu sa vytvárať aj počas exogénnych procesov - za redukčných podmienok v zónach sekundárneho obohatenia, v niektorých prípadoch v sedimentárnych horninách, ako je pyrit alebo sfalerit.
Pri povrchových podmienkach sú všetky sulfidy okrem rumelky, lauritu (sulfid ruténia) a sperrylitu (arzenid platiny) veľmi nestabilné a podliehajú oxidácii, ktorá vedie k tvorbe síranov. Výsledkom procesov zmeny sulfidov sú také druhy minerálov, ako sú oxidy, halogenidy, uhličitany. Navyše vďaka ich rozkladu je možný vznik natívnych kovov - striebra alebo medi.
Funkcie výskytu
Sulfidy sú minerály, ktoré tvoria rudy rôzneho charakteru v závislosti od ich pomeru k iným minerálom. Ak nad nimi prevládajú sulfidy, je zvykom hovoriť o masívnych alebo súvislých sulfidových rudách. V opačnom prípade sa rudy nazývajú rozšírené alebo žilnaté.
Veľmi často sa sulfidy ukladajú spolu a vytvárajú ložiská polymetalických rúd. Takými sú napríklad sulfidové rudy medi, zinku a olova. Okrem toho rôzne sulfidy jedného kovu často tvoria jeho komplexné ložiská. Napríklad chalkopyrit, kuprit, bornit sú minerály obsahujúce meď, ktoré sa vyskytujú spoločne.
Rudné telesá sulfidických ložísk sú najčastejšie vo forme žíl. Existujú však aj lentikulárne, zásobné a rezervoárové formy výskytu.
Použitie sulfidov
Sulfidové rudy sú mimoriadne dôležité ako zdrojvzácne, drahé a neželezné kovy. Zo sulfidov sa získava meď, striebro, zinok, olovo, molybdén. Z takýchto rúd sa získava aj bizmut, kob alt, nikel, ako aj ortuť, kadmium, rénium a ďalšie vzácne prvky.
Okrem toho sa niektoré sulfidy používajú pri výrobe farieb (rumelka, orpiment) a v chemickom priemysle (pyrit, markazit, pyrhotit - na výrobu kyseliny sírovej). Molybdenit sa okrem toho, že sa používa ako ruda, používa aj ako špeciálne suché teplovzdorné mazivo.
Sulfidy sú zaujímavé minerály vďaka svojim elektrofyzikálnym vlastnostiam. Pre potreby polovodičovej, elektro-optickej, infračerveno-optickej technológie sa však nepoužívajú prírodné zlúčeniny, ale ich umelo vypestované analógy vo forme monokryštálov.
Ďalšou oblasťou, kde sulfidy nachádzajú uplatnenie, je rádioizotopové geochronologické datovanie určitých rudných hornín pomocou metódy samárium-neodym. Takéto štúdie využívajú chalkopyrit, pentlandit a ďalšie minerály obsahujúce prvky vzácnych zemín - neodým a samárium.
Tieto príklady ukazujú, že rozsah sulfidov je veľmi široký. Hrajú zásadnú úlohu v rôznych technológiách ako suroviny aj ako nezávislé materiály.
