كبريتيد الهيدروجين هو أحد المكونات الرئيسية المتطايرة للصهارة. يتفاعل بنشاط مع المعادن ، فهو يشكل العديد من المركبات. يتم تمثيل مشتقات كبريتيد الهيدروجين في قشرة الأرض بأكثر من 200 معدن - الكبريتيدات ، التي لا تشكل الصخور ، تصاحب عادةً بعض الصخور ، كونها مصدرًا للمواد الخام القيمة. أدناه سننظر في الخصائص الرئيسية للكبريتيدات والمركبات القريبة منها ، وننتبه أيضًا إلى مجالات استخدامها.
الخصائص العامة للتكوين والهيكل
أكثر من 40 عنصرًا من عناصر الجدول الدوري (عادةً معادن) تشكل مركبات تحتوي على الكبريت. في بعض الأحيان ، بدلاً من ذلك ، يوجد الزرنيخ أو الأنتيمون أو السيلينيوم أو البزموت أو التيلوريوم في مثل هذه المركبات. وفقًا لذلك ، تسمى هذه المعادن بالزرنيخيدات ، والأنتيمونيدات ، والسيلينيدات ، والبزموتيدات ، والتيلورايد. جنبا إلى جنب مع مشتقات كبريتيد الهيدروجين ، يتم تضمينها جميعًا في فئة الكبريتيد بسبب تشابه الخصائص.
السمة المميزة للمعادن من هذه الفئة الكيميائية الرابطة التساهمية ، معمكون معدني. الهياكل الأكثر شيوعًا هي التنسيق ، الجزيرة (الكتلة) ، أحيانًا ذات طبقات أو سلسلة.
الخصائص الفيزيائية للكبريتيدات
تتميز جميع الكبريتيدات عمليا بجاذبية نوعية عالية. تختلف قيمة الصلابة على مقياس موس لأعضاء مختلفين في المجموعة بشكل كبير ويمكن أن تتراوح من 1 (موليبدينيت) إلى 6.5 (بيريت). ومع ذلك ، فإن معظم الكبريتيدات ناعمة جدًا.
مع استثناءات قليلة ، الكلوفان هو نوع من مزيج الزنك أو السفاليريت ، والمعادن من هذه الفئة غير شفافة ، وغالبًا ما تكون داكنة ، وأحيانًا زاهية اللون ، والتي تعمل كميزة تشخيصية مهمة (بالإضافة إلى لمعانها). يمكن أن تتراوح الانعكاسية من متوسطة إلى عالية.
معظم الكبريتيدات هي معادن ذات موصلية كهربائية أشباه الموصلات.
التصنيف التقليدي
على الرغم من القواسم المشتركة بين الخصائص الفيزيائية الأساسية ، فإن للكبريتيدات ، بالطبع ، اختلافات تشخيصية خارجية ، والتي وفقًا لها مقسمة إلى ثلاثة أنواع.
- بيريتس. هذا هو الاسم الجماعي للمعادن من مجموعة الكبريتيدات ، والتي لها بريق معدني ولون له ظلال من اللون الأصفر أو الأصفر. أشهر ممثل للبيريت هو البيريت FeS2، المعروف أيضًا باسم الكبريت أو بيريت الحديد. وهي تشمل أيضًا كالكوبيرايت CuFeS2(بيريت النحاس) ، arsenopyrite FeAsS (بيريت الزرنيخ ، المعروف أيضًا باسم Talheimite أو mispikel) ، pyrrhotite Fe7S 8(البايرايت المغناطيسي ، المغنتوبيرايت) والآخرين.
- بريق. هذا هو الاسم الذي يطلق على الكبريتيدات ذات اللمعان المعدني واللون من الرمادي إلى الأسود. الأمثلة النموذجية لهذه المعادن هي galena PbS (بريق الرصاص) ، chalcocite Cu2S (بريق النحاس) ، الموليبدينيت MoS2، أنتيمونيت Sb2S3(لمعان الأنتيمون).
- مزيفة. هذا هو اسم المعادن من مجموعة الكبريتيدات التي تتميز بالبريق غير المعدني. الأمثلة النموذجية لهذه الكبريتيدات هي sphalerite ZnS (مزيج الزنك) أو الزنجفر HgS (مزيج الزئبق). المعروف أيضًا باسم Realgar كـ4S4- مزيج الزرنيخ الأحمر ، و orpiment باسم2S 3- مزيج الزرنيخ الأصفر.
الاختلافات في الخصائص الكيميائية
تصنيف أكثر حداثة يعتمد على خصائص التركيب الكيميائي ويتضمن الفئات الفرعية التالية:
- الكبريتيدات البسيطة هي مركبات من أيون معدني (كاتيون) وكبريت (أنيون). من أمثلة هذه المعادن: غالينا ، سفاليريت ، وزنجفر. كلها مشتقات بسيطة من كبريتيد الهيدروجين.
- تختلف الكبريتيدات المزدوجة في أن العديد من الكاتيونات المعدنية (اثنان أو أكثر) ترتبط بأنيون الكبريت. هذه هي كالكوبايرايت ، بورنيت ("خام النحاس المتنوع") Cu5FeS4، ستانين (بيريت القصدير) Cu2 FeSnS4ومركبات أخرى مماثلة.
- ثاني كبريتيدات هي مركبات يتم فيها ربط الكاتيونات بالمجموعة الأنيونية S2أو AsS. وتشمل هذه المعادن من مجموعة الكبريتيدات والزرنيخيدات (sulfoarsenides) ، مثل البيريت ،الأكثر شيوعا ، أو الزرنيخ زرنيخ أرسينوبيريت. كما تم تضمين الكوبالتين في شهادات توثيق البرامج في هذه الفئة الفرعية.
- مركب كبريتيد أو كبريتيد. هذا هو اسم المعادن من مجموعة الكبريتيدات والزرنيخيدات والمركبات القريبة منها في تكوينها وخواصها ، وهي أملاح الأحماض الثيوارسينية مثل thioarsenic H3AsS3 ، thiobismuth H3BiS3أو thioantimony H3SbS 3. وبالتالي ، فإن الفئة الفرعية من sulfos alts (thios alts) تشمل lillianite المعدني Pb3Bi2S6أو ما يسمى Fahlore Cu3(Sb ، As) S3.
السمات المورفولوجية
يمكن أن تشكل الكبريتيدات والثاني كبريتيدات بلورات كبيرة: مكعب (جالينا) ، موشوري (أنتيمونيت) ، على شكل رباعي السطوح (سفاليريت) وتكوينات أخرى. كما أنها تشكل مجاميع بلورية حبيبية كثيفة أو بلورات فينوكرالية. تحتوي الكبريتيدات ذات الطبقات على بلورات مجدولة أو مرققة ، مثل orpiment أو الموليبدينيت.
يمكن أن يكون انقسام الكبريتيدات مختلفًا. وهي تختلف من ناقص جدًا في البيريت وغير كامل في chalcopyrite إلى مثالي جدًا في اتجاه واحد (orpiment) أو عدة اتجاهات (sphalerite ، galena). نوع الكسر ليس هو نفسه بالنسبة للمعادن المختلفة.
نشأة معادن الكبريتيد
تتشكل معظم الكبريتيدات عن طريق التبلور من المحاليل الحرارية المائية. في بعض الأحيان تحتوي معادن هذه المجموعة على صهارةأو أصل skarn (metasomatic) ، ويمكن أيضًا أن تتشكل أثناء العمليات الخارجية - في ظل ظروف مختصرة في مناطق التخصيب الثانوي ، وفي بعض الحالات في الصخور الرسوبية ، مثل البيريت أو السفاليريت.
تحت ظروف السطح ، جميع الكبريتيدات ، باستثناء الزنجفر واللوريت (كبريتيد الروثينيوم) والسبريلايت (زرنيخيد البلاتين) ، غير مستقرة للغاية وعرضة للأكسدة ، مما يؤدي إلى تكوين الكبريتات. نتيجة عمليات تغيير الكبريتيدات هي أنواع من المعادن مثل الأكاسيد والهاليدات والكربونات. بالإضافة إلى ذلك ، بسبب تحللها ، تكون المعادن الأصلية - الفضة أو النحاس.
ملامح الحدوث
الكبريتيدات هي معادن تشكل تراكمات خام ذات طبيعة مختلفة اعتمادًا على نسبتها مع المعادن الأخرى. إذا كانت الكبريتيدات تغلب عليها ، فمن المعتاد التحدث عن خامات الكبريتيد الضخمة أو المستمرة. خلاف ذلك ، تسمى الخامات المنتشرة أو الوريدية.
في كثير من الأحيان تترسب الكبريتيدات معًا ، مكونة رواسب من الخامات المتعددة الفلزات. مثل ، على سبيل المثال ، خامات كبريتيد النحاس والزنك والرصاص. بالإضافة إلى ذلك ، غالبًا ما تشكل الكبريتيدات المختلفة لمعدن واحد رواسب معقدة. على سبيل المثال ، كالكوبايرايت ، الكوبريت ، البورنيت هي معادن حاملة للنحاس تتواجد معًا.
في أغلب الأحيان ، تكون أجسام خام رواسب الكبريتيد على شكل عروق. ولكن هناك أيضًا أشكال عدسية ، ومخزون ، وخزان للوقوع.
استخدام الكبريتيدات
خامات الكبريتيد مهمة للغاية كمصدرالمعادن النادرة والثمينة وغير الحديدية. يتم الحصول على النحاس والفضة والزنك والرصاص والموليبدينوم من الكبريتيدات. يتم أيضًا استخراج البزموت والكوبالت والنيكل وكذلك الزئبق والكادميوم والرينيوم والعناصر النادرة الأخرى من هذه الخامات.
إلى جانب ذلك ، تستخدم بعض الكبريتيدات في إنتاج الدهانات (الزنجفر ، الأوربيمنت) وفي الصناعة الكيميائية (البيريت ، الماركاسيت ، البيروتيت - لإنتاج حامض الكبريتيك). الموليبدينيت ، بالإضافة إلى استخدامه كخام ، يستخدم كمواد تشحيم خاصة مقاومة للحرارة الجافة.
الكبريتيدات هي معادن مهمة بسبب خصائصها الكهربية. ومع ذلك ، لتلبية احتياجات أشباه الموصلات ، والتكنولوجيا الكهروضوئية ، وتكنولوجيا الأشعة تحت الحمراء الضوئية ، لا يتم استخدام المركبات الطبيعية ، ولكن يتم استخدام نظائرها المصطنعة في شكل بلورات مفردة.
مجال آخر حيث تجد الكبريتيدات تطبيقًا هو التأريخ الجغرافي للنظائر المشعة لصخور خام معينة باستخدام طريقة السماريوم-نيوديميوم. تستخدم مثل هذه الدراسات كالكوبايرايت والبنتلانديت ومعادن أخرى تحتوي على عناصر أرضية نادرة - النيوديميوم والساماريوم.
توضح هذه الأمثلة أن نطاق الكبريتيد واسع جدًا. يلعبون دورًا أساسيًا في العديد من التقنيات مثل المواد الخام والمواد المستقلة.
