Sirovodík je jednou z hlavních těkavých složek magmatu. Aktivně interaguje s kovy a tvoří mnoho sloučenin. Deriváty sirovodíku jsou v zemské kůře zastoupeny více než 200 minerály - sulfidy, které, protože nejsou horninotvorné, obvykle doprovázejí určité horniny, jsou zdrojem cenných surovin. Níže budeme zvažovat hlavní vlastnosti sulfidů a jim blízkých sloučenin a také věnovat pozornost oblastem jejich použití.
Obecné charakteristiky složení a struktury
Více než 40 prvků periodické tabulky (obvykle kovy) tvoří sloučeniny se sírou. Někdy jsou v takových sloučeninách místo něj přítomny arsen, antimon, selen, vizmut nebo telur. Podle toho se takové minerály nazývají arsenidy, antimonidy, selenidy, bismutidy a teluridy. Společně s deriváty sirovodíku jsou všechny zahrnuty do třídy sulfidů kvůli podobnosti vlastností.
Charakteristická pro minerály této třídy chemická vazba je kovalentní, skovová součástka. Nejběžnějšími strukturami jsou koordinační, ostrovní (cluster), někdy vrstvené nebo řetězové.
Fyzikální vlastnosti sulfidů
Prakticky všechny sulfidy se vyznačují vysokou specifickou hmotností. Hodnota tvrdosti na Mohsově stupnici pro různé členy skupiny se velmi liší a může se pohybovat od 1 (molybdenit) do 6,5 (pyrit). Většina sulfidů je však docela měkká.
Až na několik výjimek je cleophane druh zinkové směsi nebo sfaleritu, minerály této třídy jsou neprůhledné, často tmavé, někdy světlé, což slouží jako důležitý diagnostický znak (stejně jako lesk). Odrazivost se může pohybovat od střední po vysokou.
Většina sulfidů jsou minerály s polovodičovou elektrickou vodivostí.
Tradiční klasifikace
Navzdory shodným základním fyzikálním vlastnostem mají sulfidy samozřejmě vnější diagnostické rozdíly, podle kterých se dělí na tři typy.
- Pyrites. Toto je souhrnný název pro minerály ze skupiny sulfidů, které mají kovový lesk a barvu, která má odstíny žlutého nebo žlutého odstínu. Nejznámějším zástupcem pyritu je pyrit FeS2, známý také jako pyrit sírový nebo železitý. Patří mezi ně také chalkopyrit CuFeS2 (pyrit měďnatý), arsenopyrit FeAsS (pyrit arsenitý, neboli talheimit nebo mispikel), pyrrhotit Fe7S8 (magnetický pyrit, magnetopyrit) aostatní.
- Třpytky. Tak se nazývají sulfidy s kovovým leskem a barvou od šedé po černou. Typickými příklady takových minerálů jsou galenit PbS (olovnatý lesk), chalkocit Cu2S (měděný lesk), molybdenit MoS2, antimonit Sb2S3 (antimonový lesk).
- Padělky. Tak se nazývají minerály ze skupiny sulfidů, vyznačujících se nekovovým leskem. Typickými příklady takových sulfidů jsou sfalerit ZnS (směs zinku) nebo cinabar HgS (směs rtuti). Známý je také realgar As4S4 - směs červeného arsenu a orpiment As2S3 - směs žlutého arsenu.
Rozdíly v chemických vlastnostech
Modernější klasifikace je založena na charakteristikách chemického složení a zahrnuje následující podtřídy:
- Jednoduché sulfidy jsou sloučeniny kovového iontu (kation) a síry (anion). Příklady takových minerálů zahrnují galenit, sfalerit a rumělku. Všechny jsou to jednoduché deriváty sirovodíku.
- Dvojité sulfidy se liší tím, že několik (dva nebo více) kationtů kovů se váže s aniontem síry. Jedná se o chalkopyrit, bornit („pestrobarevná měděná ruda“) Cu5FeS4, stanin (cínový pyrit) Cu2FeSnS4 a další podobné sloučeniny.
- Disulfidy jsou sloučeniny, ve kterých jsou kationty vázány na aniontovou skupinu S2 nebo AsS. Patří sem minerály ze skupiny sulfidů a arsenidů (sulfoarsenidy), jako je pyrit,nejběžnější nebo arsen pyrit arsenopyrit. V této podtřídě je také zahrnut kob altin CoAsS.
- Komplexní sulfidy neboli sulfosali. Tak se nazývají minerály ze skupiny sulfidů, arsenidů a složením a vlastnostmi jim blízkých sloučenin, což jsou soli thiokyselin, jako je thiomarsen H3AsS 3, thiobismut H3BiS3 nebo thioantimon H3SbS 3. Podtřída sulfosolí (thiosolí) tedy zahrnuje minerál lillianit Pb3Bi2S6 popř. takzvaný Fahlore Cu3(Sb, As)S3.
Morfologické prvky
Sulfidy a disulfidy mohou tvořit velké krystaly: krychlové (galenit), prizmatické (antimonit), ve formě čtyřstěnů (sfalerit) a další konfigurace. Tvoří také husté, zrnité krystalické agregáty nebo fenokrysty. Sulfidy s vrstevnatou strukturou mají zploštělé tabulkové nebo listovité krystaly, jako je orpiment nebo molybdenit.
Štěpení sulfidů může být různé. Liší se od velmi nedokonalého v pyritu a nedokonalého v chalkopyritu až po velmi dokonalé v jednom (orpiment) nebo několika (sfalerit, galenit) směrech. Typ zlomeniny také není stejný pro různé minerály.
Geneze sulfidických minerálů
Většina sulfidů vzniká krystalizací z hydrotermálních roztoků. Někdy mají minerály této skupiny magmatickénebo skarnového (metasomatického) původu a mohou vznikat také během exogenních procesů – za redukčních podmínek v zónách sekundárního obohacení, v některých případech v sedimentárních horninách, jako je pyrit nebo sfalerit.
Za povrchových podmínek jsou všechny sulfidy, kromě rumělky, lauritu (sulfid ruthenium) a sperrylitu (arsenid platiny), velmi nestabilní a podléhají oxidaci, která vede k tvorbě síranů. Výsledkem procesů změny sulfidů jsou takové druhy minerálů, jako jsou oxidy, halogenidy, uhličitany. Navíc díky jejich rozkladu je možný vznik nativních kovů - stříbra nebo mědi.
Funkce výskytu
Sulfidy jsou minerály, které tvoří rudy různé povahy v závislosti na jejich poměru s jinými minerály. Převládají-li nad nimi sulfidy, je zvykem hovořit o masivních nebo souvislých sulfidických rudách. Jinak se rudy nazývají diseminované nebo žilnaté.
Velmi často se sulfidy ukládají společně a tvoří ložiska polymetalických rud. Takovými jsou například sulfidové rudy měď-zinek-olovo. Navíc různé sulfidy jednoho kovu často tvoří jeho komplexní ložiska. Například chalkopyrit, kuprit, bornit jsou minerály obsahující měď, které se vyskytují společně.
Rudová tělesa sulfidických ložisek jsou nejčastěji ve formě žil. Existují však také lentikulární, zásobní a rezervoárové formy výskytu.
Použití sulfidů
Sulfidové rudy jsou extrémně důležité jako zdrojvzácné, drahé a neželezné kovy. Ze sulfidů se získává měď, stříbro, zinek, olovo, molybden. Z těchto rud se také získává vizmut, kob alt, nikl, stejně jako rtuť, kadmium, rhenium a další vzácné prvky.
Kromě toho se některé sulfidy používají při výrobě barev (rumělka, orpiment) a v chemickém průmyslu (pyrit, markazit, pyrhotit - pro výrobu kyseliny sírové). Molybdenit se kromě toho, že se používá jako ruda, používá jako speciální suché teplovzdorné mazivo.
Sulfidy jsou zajímavé minerály díky svým elektrofyzikálním vlastnostem. Pro potřeby polovodičové, elektro-optické, infračerveno-optické technologie se však nepoužívají přírodní sloučeniny, ale jejich uměle vypěstované analogy ve formě monokrystalů.
Další oblastí, kde sulfidy nacházejí uplatnění, je radioizotopové geochronologické datování určitých rudných hornin metodou samarium-neodym. Tyto studie využívají chalkopyrit, pentlandit a další minerály obsahující prvky vzácných zemin - neodym a samarium.
Tyto příklady ukazují, že rozsah sulfidů je velmi široký. Hrají zásadní roli v různých technologiích jako suroviny i jako nezávislé materiály.
