Schwefelwasserstoff ist einer der wichtigsten flüchtigen Bestandteile von Magma. In aktiver Wechselwirkung mit Metallen bildet es viele Verbindungen. Derivate von Schwefelwasserstoff sind in der Erdkruste durch mehr als 200 Mineralien vertreten - Sulfide, die, da sie nicht gesteinsbildend sind, normalerweise bestimmte Gesteine begleiten, sind eine Quelle wertvoller Rohstoffe. Im Folgenden betrachten wir die Haupteigenschaften von Sulfiden und Verbindungen, die ihnen nahe stehen, und achten auch auf die Bereiche ihrer Verwendung.
Allgemeine Zusammensetzungs- und Strukturmerkmale
Mehr als 40 Elemente des Periodensystems (normalerweise Metalle) gehen Verbindungen mit Schwefel ein. Manchmal sind stattdessen Arsen, Antimon, Selen, Wismut oder Tellur in solchen Verbindungen enth alten. Dementsprechend werden solche Mineralien als Arsenide, Antimonide, Selenide, Wismutide und Telluride bezeichnet. Zusammen mit Derivaten des Schwefelwasserstoffs werden sie alle aufgrund der ähnlichen Eigenschaften in die Klasse der Sulfide eingeordnet.
Charakteristisch für Mineralien dieser Klasse ist die chemische Bindung kovalent, mitmetallische Komponente. Die häufigsten Strukturen sind Koordination, Insel (Cluster), manchmal geschichtet oder Kette.
Physikalische Eigenschaften von Sulfiden
Praktisch alle Sulfide zeichnen sich durch ein hohes spezifisches Gewicht aus. Der Härtewert auf der Mohs-Skala für verschiedene Mitglieder der Gruppe ist sehr unterschiedlich und kann von 1 (Molybdänit) bis 6,5 (Pyrit) reichen. Die meisten Sulfide sind jedoch ziemlich weich.
Kleophan ist bis auf wenige Ausnahmen eine Art Zinkblende oder Sphalerit, Minerale dieser Klasse sind undurchsichtig, oft dunkel, manchmal hell, was als wichtiges diagnostisches Merkmal (neben Glanz) dient. Das Reflexionsvermögen kann von mittel bis hoch reichen.
Die meisten Sulfide sind Mineralien mit halbleitender elektrischer Leitfähigkeit.
Traditionelle Klassifikation
Trotz der Gemeinsamkeit grundlegender physikalischer Eigenschaften weisen Sulfide natürlich äußerliche diagnostische Unterschiede auf, nach denen sie in drei Typen eingeteilt werden.
- Pyrites. Dies ist die Sammelbezeichnung für Mineralien aus der Gruppe der Sulfide, die einen metallischen Glanz und eine gelbliche oder gelbstichige Farbe haben. Der bekannteste Vertreter des Pyrits ist der Pyrit FeS2, auch Schwefel- oder Eisenkies genannt. Dazu gehören auch Chalkopyrit CuFeS2 (Kupferkies), Arsenopyrit FeAsS (Arsenpyrit, auch bekannt als Talheimit oder Mispikel), Pyrrhotit Fe7S8 (magnetischer Pyrit, Magnetopyrit) undandere.
- Glitzer. Dies ist die Bezeichnung für Sulfide mit metallischem Glanz und einer Farbe von grau bis schwarz. Typische Beispiele für solche Mineralien sind Galenit PbS (Bleiglanz), Chalkosin Cu2S (Kupferglanz), Molybdänit MoS2, Antimonit Sb2S3 (Antimonglanz).
- Fälschungen. Dies ist der Name von Mineralien aus der Gruppe der Sulfide, die sich durch nichtmetallischen Glanz auszeichnen. Typische Beispiele für solche Sulfide sind Sphalerit ZnS (Zinkblende) oder Zinnober HgS (Quecksilberblende). Auch bekannt sind das Realgar As4S4 - rote Arsenmischung und das Orpiment As2S3 - gelbe Arsenmischung.
Unterschiede in den chemischen Eigenschaften
Eine modernere Klassifizierung basiert auf den Eigenschaften der chemischen Zusammensetzung und umfasst die folgenden Unterklassen:
- Einfache Sulfide sind Verbindungen aus einem Metallion (Kation) und Schwefel (Anion). Beispiele für solche Mineralien sind Bleiglanz, Sphalerit und Zinnober. Sie sind alle einfache Derivate von Schwefelwasserstoff.
- Doppelsulfide unterscheiden sich dadurch, dass mehrere (zwei oder mehr) Metallkationen an das Schwefelanion binden. Dies sind Chalkopyrit, Bornit („buntes Kupfererz“) Cu5FeS4, Stannin (Zinnkies) Cu2FeSnS4 und andere ähnliche Verbindungen.
- Disulfide sind Verbindungen, bei denen Kationen an die anionische Gruppe S2 oder AsS gebunden sind. Dazu gehören Mineralien aus der Gruppe der Sulfide und Arsenide (Sulfoarsenide), wie Pyrit,die häufigste Arsenpyrit oder Arsenopyrit. Ebenfalls in dieser Unterklasse enth alten ist Cob altin CoAsS.
- Komplexe Sulfide oder Sulfosalze. Dies ist die Bezeichnung von Mineralien aus der Gruppe der Sulfide, Arsenide und ihnen in Zusammensetzung und Eigenschaften nahestehenden Verbindungen, die Salze von Thiosäuren sind, wie Thiomarsen H3AsS 3, Thiobismut H3BiS3 oder Thioantimon H3SbS 3. So umfasst die Unterklasse der Sulfosalze (Thiosalze) das Mineral Lilianit Pb3Bi2S6 oder die sogenannte Fahlore Cu3(Sb, As)S3.
Morphologische Merkmale
Sulfide und Disulfide können große Kristalle bilden: kubisch (Bleiglanz), prismatisch (Antimonit), in Form von Tetraedern (Sphalerit) und anderen Konfigurationen. Sie bilden auch dichte, körnige kristalline Aggregate oder Einsprenglinge. Sulfide mit Schichtstruktur haben abgeflachte tafelförmige oder blättrige Kristalle, wie Orpiment oder Molybdänit.
Die Sp altung von Sulfiden kann unterschiedlich sein. Sie variiert von sehr unvollkommen in Pyrit und unvollkommen in Chalkopyrit bis hin zu sehr vollkommen in einer (Orpiment) oder mehreren (Sphalerit, Bleiglanz) Richtungen. Auch die Bruchart ist bei verschiedenen Mineralien nicht gleich.
Entstehung von Sulfidmineralien
Die meisten Sulfide werden durch Kristallisation aus hydrothermalen Lösungen gebildet. Manchmal haben die Mineralien dieser Gruppe eine Magmatikoder Skarn (metasomatischen) Ursprungs, und kann auch während exogener Prozesse gebildet werden - unter reduzierenden Bedingungen in Zonen sekundärer Anreicherung, in einigen Fällen in Sedimentgesteinen, wie Pyrit oder Sphalerit.
Unter Oberflächenbedingungen sind alle Sulfide außer Zinnober, Laurit (Rutheniumsulfid) und Sperrylit (Platinarsenid) sehr instabil und unterliegen der Oxidation, die zur Bildung von Sulfaten führt. Das Ergebnis der Prozesse der Umwandlung von Sulfiden sind solche Arten von Mineralien wie Oxide, Halogenide, Carbonate. Darüber hinaus ist aufgrund ihrer Zersetzung die Bildung von nativen Metallen - Silber oder Kupfer - möglich.
Vorkommensmerkmale
Sulfide sind Mineralien, die je nach Verhältnis zu anderen Mineralien Erzanhäufungen unterschiedlicher Art bilden. Wenn Sulfide überwiegen, ist es üblich, von massiven oder kontinuierlichen Sulfiderzen zu sprechen. Andernfalls werden die Erze als disseminiert oder aderförmig bezeichnet.
Sehr oft werden Sulfide zusammen abgelagert und bilden Lagerstätten von polymetallischen Erzen. Dies sind beispielsweise Kupfer-Zink-Blei-Sulfid-Erze. Außerdem bilden oft verschiedene Sulfide eines Metalls seine komplexen Ablagerungen. Beispielsweise sind Chalkopyrit, Cuprit, Bornit kupferh altige Mineralien, die zusammen vorkommen.
Meistens liegen die Erzkörper von Sulfidvorkommen in Form von Erzgängen vor. Es gibt aber auch Linsen-, Stock-, Reservoir-Vorkommensformen.
Verwendung von Sulfiden
Sulfiderze sind als Quelle von äußerst wichtigSeltene, Edel- und Nichteisenmetalle. Kupfer, Silber, Zink, Blei, Molybdän werden aus Sulfiden gewonnen. Aus solchen Erzen werden auch Wismut, Kob alt, Nickel sowie Quecksilber, Cadmium, Rhenium und andere seltene Elemente gewonnen.
Außerdem werden einige Sulfide bei der Herstellung von Farben (Zinnober, Orpiment) und in der chemischen Industrie (Pyrit, Markasit, Pyrrhotit - zur Herstellung von Schwefelsäure) verwendet. Molybdänit wird nicht nur als Erz verwendet, sondern auch als spezielles trockenhitzebeständiges Schmiermittel.
Sulfide sind aufgrund ihrer elektrophysikalischen Eigenschaften interessante Mineralien. Für die Bedürfnisse der Halbleiter-, elektrooptischen, infrarotoptischen Technologie werden jedoch keine natürlichen Verbindungen verwendet, sondern ihre künstlich gezüchteten Analoga in Form von Einkristallen.
Ein weiterer Bereich, in dem Sulfide Anwendung finden, ist die radioisotopische geochronologische Datierung bestimmter Erzgesteine mit der Samarium-Neodym-Methode. Solche Studien verwenden Chalkopyrit, Pentlandit und andere Mineralien, die Seltenerdelemente enth alten – Neodym und Samarium.
Diese Beispiele zeigen, dass der Anwendungsbereich von Sulfiden sehr breit ist. Sie spielen in verschiedenen Technologien sowohl als Rohstoffe als auch als eigenständige Materialien eine wesentliche Rolle.
