Hydro sunfua là một trong những thành phần dễ bay hơi chính của magma. Tương tác tích cực với kim loại, nó tạo thành nhiều hợp chất. Các dẫn xuất của hydro sunfua được thể hiện trong vỏ trái đất bởi hơn 200 khoáng chất - sunfua, không phải là chất tạo đá, thường đi cùng với một số loại đá, là nguồn nguyên liệu thô có giá trị. Dưới đây chúng tôi sẽ xem xét các đặc tính chính của sulfua và các hợp chất gần với chúng, đồng thời cũng chú ý đến các lĩnh vực sử dụng của chúng.
Đặc điểm chung về thành phần và cấu trúc
Hơn 40 nguyên tố trong bảng tuần hoàn (thường là kim loại) tạo hợp chất với lưu huỳnh. Đôi khi, thay vì nó, asen, antimon, selen, bitmut hoặc tellurium có trong các hợp chất như vậy. Theo đó, những khoáng chất như vậy được gọi là arsenides, antimonides, selenides, bismuthides và Tellurides. Cùng với các dẫn xuất của hydro sunfua, chúng đều được xếp vào nhóm các sunfua do tính chất giống nhau.
Đặc trưng cho các khoáng chất của loại liên kết hóa học này là cộng hóa trị, vớithành phần kim loại. Các cấu trúc phổ biến nhất là phối trí, đảo (cụm), đôi khi phân lớp hoặc chuỗi.
Tính chất vật lý của sunfua
Thực tế tất cả các sulfua đều có đặc điểm là trọng lượng riêng cao. Giá trị độ cứng trên thang Mohs đối với các thành viên khác nhau của nhóm rất khác nhau và có thể nằm trong khoảng từ 1 (molybdenit) đến 6,5 (pyrit). Tuy nhiên, hầu hết các sulfua đều khá mềm.
Với một vài trường hợp ngoại lệ, cleophane là một loại chất tạo màu kẽm hoặc sphalerite, các khoáng chất thuộc lớp này có màu mờ đục, thường tối, đôi khi sáng, đóng vai trò như một đặc điểm chẩn đoán quan trọng (cũng như độ sáng bóng). Độ phản xạ có thể từ trung bình đến cao.
Hầu hết các sulfua là khoáng chất có tính dẫn điện bán dẫn.
Phân loại truyền thống
Mặc dù có sự giống nhau về các tính chất vật lý cơ bản, tất nhiên, các sulfua có những khác biệt về chẩn đoán bên ngoài, theo đó chúng được chia thành ba loại.
- Pyrites. Đây là tên gọi chung cho các khoáng chất từ nhóm sunfua, có ánh kim loại và màu có sắc thái vàng hoặc vàng. Đại diện nổi tiếng nhất của pyrit là pyrit FeS2, còn được gọi là pyrit lưu huỳnh hoặc sắt. Chúng cũng bao gồm chalcopyrit CuFeS2(đồng pyrit), arsenopyrit FeAsS (arsenic pyrit, hay còn gọi là talheimit hoặc mispikel), pyrotin Fe7S 8(pyrit từ, magnetopyrit) vànhững người khác.
- Long lanh. Đây là tên được đặt cho các sulfua có ánh kim loại và màu từ xám đến đen. Ví dụ điển hình của các khoáng chất đó là galena PbS (ánh chì), chalcocite Cu2S (ánh đồng), molybdenit MoS2, antimonit Sb2S3(antimon óng ánh).
- Hàng giả. Đây là tên của các khoáng chất thuộc nhóm sunfua, có đặc điểm là ánh phi kim loại. Ví dụ điển hình của các sulfua như vậy là sphalerit ZnS (sợi kẽm) hoặc chu sa HgS (hỗn hợp thủy ngân). Còn được gọi là realgar As4S4- màu đỏ thạch tín, và orpiment As2S 3- màu vàng arsen tẩy trắng.
Sự khác biệt về đặc tính hóa học
Một cách phân loại hiện đại hơn dựa trên các đặc điểm của thành phần hóa học và bao gồm các phân lớp sau:
- Các sulfua đơn giản là hợp chất của ion kim loại (cation) và lưu huỳnh (anion). Ví dụ về các khoáng chất như vậy bao gồm galena, sphalerit và chu sa. Chúng đều là dẫn xuất đơn giản của hydro sulfua.
- Các sunfua kép khác nhau ở chỗ một số (hai hoặc nhiều) cation kim loại liên kết với anion lưu huỳnh. Đây là chalcopyrit, bornit (“quặng đồng nhiều màu”) Cu5FeS4, stannin (thiếc pyrit) Cu2 FeSnS4và các hợp chất tương tự khác.
- Disulfide là các hợp chất trong đó các cation được liên kết với nhóm anion S2hoặc AsS. Chúng bao gồm các khoáng chất từ nhóm sulfua và arsenides (sulfoarsenides), chẳng hạn như pyrit,phổ biến nhất, hoặc arsenic pyrit arsenopyrit. Cũng được bao gồm trong lớp con này là cob altin CoAsS.
- Sunfua phức tạp, hoặc sunfat. Đây là tên của các khoáng chất từ nhóm sunfua, asenua và các hợp chất gần với chúng về thành phần và tính chất, là muối của thioacit, chẳng hạn như thioma asen H3AsS3, thiobismuth H3BiS3hoặc thioantimony H3SbS 3. Do đó, phân lớp của sulfos alts (thios alts) bao gồm khoáng lillianite Pb3Bi2S6hoặc cái gọi là Fahlore Cu3(Sb, As) S3.
Đặc điểm hình thái
Các sulfua và disunfua có thể tạo thành các tinh thể lớn: lập phương (galena), lăng trụ (antimonit), ở dạng tứ diện (sphalerit) và các cấu hình khác. Chúng cũng tạo thành các tập hợp tinh thể dày đặc, dạng hạt hoặc tinh thể. Các sulfua có cấu trúc phân lớp có các tinh thể dạng bảng hoặc dạng lá dẹt, chẳng hạn như orpiment hoặc molybdenit.
Sự phân cắt của sulfua có thể khác nhau. Nó thay đổi từ rất không hoàn hảo trong pyrit và không hoàn hảo trong chalcopyrit đến rất hoàn hảo theo một (orpiment) hoặc một số hướng (sphalerit, galena). Loại đứt gãy cũng không giống nhau đối với các khoáng chất khác nhau.
Nguồn gốc của khoáng chất sulfua
Hầu hết các sulfua được hình thành do kết tinh từ các dung dịch thủy nhiệt. Đôi khi các khoáng chất của nhóm này có magmahoặc nguồn gốc skarn (metasomatic), và cũng có thể được hình thành trong các quá trình ngoại sinh - trong điều kiện khử ở các vùng làm giàu thứ cấp, trong một số trường hợp trong đá trầm tích, như pyrit hoặc sphalerit.
Ở điều kiện bề mặt, tất cả các sulfua, ngoại trừ chu sa, laurit (ruthenium sulfide) và sperrylite (platin arsenide), rất không ổn định và có thể bị oxy hóa, dẫn đến hình thành các sulfat. Kết quả của các quá trình biến đổi sunfua là các dạng khoáng chất như oxit, halogenua, cacbonat. Ngoài ra, do sự phân hủy của chúng, có thể hình thành các kim loại bản địa - bạc hoặc đồng.
Tính năng xuất hiện
Sunfua là các khoáng chất hình thành các tích tụ quặng có bản chất khác nhau tùy thuộc vào tỷ lệ của chúng với các khoáng chất khác. Nếu sunfua chiếm ưu thế hơn chúng, thì thông thường người ta nói đến quặng sunfua lớn hoặc liên tục. Nếu không, quặng được gọi là phân tán hoặc dạng mạch.
Các sulfua rất thường kết tụ lại với nhau, tạo thành các mỏ quặng đa kim. Ví dụ như quặng đồng-kẽm-chì sulfua. Ngoài ra, các sulfua khác nhau của một kim loại thường tạo thành các cặn phức tạp của nó. Ví dụ: chalcopyrit, cuprite, bornit là các khoáng chất mang đồng xuất hiện cùng nhau.
Thông thường, thân quặng của các mỏ sunfua có dạng vân. Nhưng cũng có các dạng xuất hiện dạng thấu kính, dạng cổ phiếu, dạng hồ chứa.
Sử dụng sulphides
Quặng sunfua cực kỳ quan trọng như một nguồnkim loại màu quý hiếm. Đồng, bạc, kẽm, chì, molipđen thu được từ các sunfua. Bismuth, coban, niken, cũng như thủy ngân, cađimi, hyđni và các nguyên tố hiếm khác cũng được chiết xuất từ các loại quặng như vậy.
Bên cạnh đó, một số sulfua được sử dụng trong sản xuất sơn (chu sa, trang trí) và trong công nghiệp hóa chất (pyrit, marcasit, pyrotin - để sản xuất axit sulfuric). Molybdenit, ngoài việc được sử dụng làm quặng, còn được sử dụng làm chất bôi trơn chịu nhiệt khô đặc biệt.
Sunfua là khoáng chất được quan tâm do đặc tính điện vật lý của chúng. Tuy nhiên, đối với nhu cầu của công nghệ bán dẫn, điện quang, quang hồng ngoại, không phải các hợp chất tự nhiên được sử dụng, mà là các hợp chất tương tự được nuôi trồng nhân tạo của chúng ở dạng đơn tinh thể.
Một lĩnh vực khác mà ứng dụng tìm thấy sulfua là xác định niên đại địa chất đồng vị phóng xạ của một số loại đá quặng bằng phương pháp samarium-neodymium. Những nghiên cứu như vậy sử dụng chalcopyrit, pentlandit và các khoáng chất khác có chứa nguyên tố đất hiếm - neodymium và samari.
Những ví dụ này cho thấy phạm vi của sunfua rất rộng. Chúng đóng một vai trò thiết yếu trong các công nghệ khác nhau như nguyên liệu thô và nguyên liệu độc lập.
