Ջրածնի սուլֆիդը մագմայի հիմնական ցնդող բաղադրիչներից է: Ակտիվորեն փոխազդելով մետաղների հետ՝ այն ձևավորում է բազմաթիվ միացություններ։ Ջրածնի սուլֆիդի ածանցյալները երկրի ընդերքում ներկայացված են 200-ից ավելի միներալներով՝ սուլֆիդներով, որոնք, չլինելով ապարաստեղծ, սովորաբար ուղեկցում են որոշակի ապարներին՝ լինելով արժեքավոր հումքի աղբյուր։ Ստորև կքննարկենք սուլֆիդների և դրանց մոտ միացությունների հիմնական հատկությունները, ինչպես նաև ուշադրություն կդարձնենք դրանց կիրառման ոլորտներին։
Կազմի և կառուցվածքի ընդհանուր բնութագրերը
Պարբերական համակարգի ավելի քան 40 տարր (սովորաբար մետաղներ) ծծմբի հետ միացություններ են կազմում։ Երբեմն դրա փոխարեն նման միացություններում առկա են մկնդեղ, անտիմոն, սելեն, բիսմութ կամ թելուր։ Ըստ այդմ, նման միներալները կոչվում են արսենիդներ, հակամոնիդներ, սելենիդներ, բիսմուտիդներ և տելուրիդներ: Ջրածնի սուլֆիդի ածանցյալների հետ միասին դրանք բոլորը ներառված են սուլֆիդների դասում՝ հատկությունների նմանության պատճառով։
Այս դասի միներալների համար բնորոշ քիմիական կապը կովալենտ է.մետաղական բաղադրիչ. Ամենատարածված կառուցվածքներն են կոորդինացիոն, կղզին (կլաստերը), երբեմն շերտավոր կամ շղթայական:
Սուլֆիդների ֆիզիկական հատկություններ
Գործնականում բոլոր սուլֆիդները բնութագրվում են բարձր տեսակարար կշռով: Մոհսի սանդղակի վրա կարծրության արժեքը խմբի տարբեր անդամների համար շատ տարբեր է և կարող է տատանվել 1-ից (մոլիբդենիտ) մինչև 6,5 (պիրիտ): Այնուամենայնիվ, սուլֆիդների մեծ մասը բավականին փափուկ է:
Մի քանի բացառություններով, կլեոֆանը ցինկի խառնուրդի կամ սֆալերիտի մի տեսակ է, այս դասի միներալները անթափանց են, հաճախ մուգ, երբեմն վառ, ինչը ծառայում է որպես կարևոր ախտորոշիչ հատկանիշ (ինչպես նաև փայլում է): Ռեֆլեկտիվությունը կարող է տատանվել միջինից բարձր:
Սուլֆիդների մեծ մասը կիսահաղորդչային էլեկտրական հաղորդունակությամբ հանքանյութեր են:
Ավանդական դասակարգում
Չնայած հիմնական ֆիզիկական հատկությունների ընդհանրությանը, սուլֆիդներն, իհարկե, ունեն արտաքին ախտորոշիչ տարբերություններ, ըստ որոնց բաժանվում են երեք տեսակի։
- պիրիտներ. Սա սուլֆիդների խմբի միներալների հավաքական անվանումն է, որոնք ունեն մետաղական փայլ և գույն, որն ունի դեղին կամ դեղին երանգ: Պիրիտի ամենահայտնի ներկայացուցիչը պիրիտ FeS2 է, որը նաև հայտնի է որպես ծծումբ կամ երկաթի պիրիտ: Դրանք ներառում են նաև խալկոպիրիտ CuFeS2 (պղնձի պիրիտ), արսենոպիրիտ FeAsS (մկնդեղի պիրիտ, նույնանուն թալհեյմիտ կամ միսպիկել), պիրրոտիտ Fe7S8 (մագնիսական պիրիտ, մագնետոպիրիտ) ևուրիշներ։
- Փայլեր. Այսպես են կոչվում սուլֆիդները, որոնք ունեն մետաղական փայլ և գույն՝ մոխրագույնից մինչև սև: Նման միներալների բնորոշ օրինակներ են գալենա PbS (կապարի փայլ), խալկոցիտ Cu2S (պղնձի փայլ), մոլիբդենիտ MoS2, հակամոնիտ Sb2S3 (անտիմոնի փայլ).
- Կեղծիքներ. այսպես են կոչվում սուլֆիդների խմբի միներալները, որոնք բնութագրվում են ոչ մետաղական փայլով։ Նման սուլֆիդների բնորոշ օրինակներ են սֆալերիտը ZnS (ցինկի խառնուրդ) կամ ցինաբարի HgS (սնդիկի խառնուրդ): Հայտնի են նաև ռեալգար As4S4 - կարմիր մկնդեղի խառնուրդ և զարդարանք As2S3 - դեղին մկնդեղի խառնուրդ:
Քիմիական բնութագրերի տարբերություններ
Ավելի ժամանակակից դասակարգումը հիմնված է քիմիական կազմի բնութագրերի վրա և ներառում է հետևյալ ենթադասերը.
- Պարզ սուլֆիդները մետաղի իոնի (կատիոնի) և ծծմբի (անիոնի) միացություններ են: Այդպիսի միներալների օրինակներ են գալենան, սֆալերիտը և դարչինը։ Դրանք բոլորը ջրածնի սուլֆիդի պարզ ածանցյալներ են։
- Կրկնակի սուլֆիդները տարբերվում են նրանով, որ մի քանի (երկու կամ ավելի) մետաղական կատիոններ կապվում են ծծմբի անիոնի հետ: Սրանք են խալկոպիրիտը, բորնիտը («երփներանգ պղնձի հանքաքար») Cu5FeS4, ստանին (անագ պիրիտը) Cu2FeSnS4 և այլ նմանատիպ միացություններ։
- Դիսուլֆիդները միացություններ են, որոնցում կատիոնները կապված են S2 անիոնային խմբին կամ AsS-ին: Դրանք ներառում են հանքանյութեր սուլֆիդների և արսենիդների խմբից (սուլֆոարսենիդներ), ինչպիսիք են պիրիտը,ամենատարածված կամ մկնդեղի պիրիտ արսենոպիրիտը: Այս ենթադասում ներառված է նաև կոբալտին CoAsS:
- Կոմպլեքս սուլֆիդներ կամ սուլֆոաղեր: Սա սուլֆիդների, արսենիդների խմբի և նրանց բաղադրությամբ և հատկություններով մոտ միացությունների անվանումն է, որոնք թիոաթթուների աղեր են, օրինակ՝ թիոմարսենային H3AsS 3, թիոբիզմուտ H3BiS3 կամ թիոանտիմոն H3SbS 3. Այսպիսով, սուլֆոաղերի ենթադասը (թիոսալտներ) ներառում է միներալ լիլիանիտ Pb3Bi2S6 կամ այսպես կոչված Fahlore Cu3(Sb, As)S3.
Մորֆոլոգիական առանձնահատկություններ
Սուլֆիդները և դիսուլֆիդները կարող են ձևավորել մեծ բյուրեղներ՝ խորանարդ (գալենա), պրիզմատիկ (հակամոնիտ), քառաեդրոնների (սֆալերիտ) և այլ կոնֆիգուրացիաների տեսքով: Նրանք նաև ձևավորում են խիտ, հատիկավոր բյուրեղային ագրեգատներ կամ ֆենոկրիստներ։ Շերտավոր կառուցվածքով սուլֆիդներն ունեն հարթեցված աղյուսակային կամ տերևավոր բյուրեղներ, ինչպիսիք են օրպիմենտը կամ մոլիբդենիտը:
Սուլֆիդների տրոհումը կարող է տարբեր լինել: Այն տատանվում է պիրիտի մեջ շատ անկատարից և խալկոպիրիտի մեջ անկատարից մինչև շատ կատարյալ մեկ (օրպիմենտ) կամ մի քանի (սֆալերիտ, գալենա) ուղղություններով: Կոտրվածքի տեսակը նույնպես նույնը չէ տարբեր հանքանյութերի համար:
Սուլֆիդային միներալների ծնունդ
Սուլֆիդների մեծ մասը ձևավորվում է հիդրոթերմային լուծույթներից բյուրեղացման արդյունքում: Երբեմն այս խմբի միներալներն ունեն մագմատիկկամ սկարնային (մետասոմատիկ) ծագում, և կարող է ձևավորվել նաև էկզոգեն պրոցեսների ժամանակ՝ նվազեցման պայմաններում երկրորդական հարստացման գոտիներում, որոշ դեպքերում նստվածքային ապարներում, ինչպես պիրիտը կամ սֆալերիտը։
Մակերևութային պայմաններում բոլոր սուլֆիդները, բացառությամբ դարչինի, լաուրիտի (ռութենիումի սուլֆիդ) և սպերրիլիտի (պլատինի արսենիդ), շատ անկայուն են և ենթակա են օքսիդացման, ինչը հանգեցնում է սուլֆատների առաջացման: Սուլֆիդների փոփոխման գործընթացների արդյունք են հանքանյութերի այնպիսի տեսակներ, ինչպիսիք են օքսիդները, հալոգենիդները, կարբոնատները։ Բացի այդ, դրանց քայքայման շնորհիվ հնարավոր է հայրենի մետաղների՝ արծաթի կամ պղնձի առաջացում։
Առաջադրման առանձնահատկությունները
Սուլֆիդները միներալներ են, որոնք կազմում են տարբեր բնույթի հանքաքարի կուտակումներ՝ կախված այլ միներալների հետ դրանց հարաբերակցությունից: Եթե դրանց վրա գերակշռում են սուլֆիդները, ապա ընդունված է խոսել զանգվածային կամ շարունակական սուլֆիդային հանքաքարերի մասին։ Հակառակ դեպքում, հանքաքարերը կոչվում են ցրված կամ երակային:
Շատ հաճախ սուլֆիդները նստում են միասին՝ առաջացնելով բազմամետաղային հանքաքարերի նստվածքներ։ Այդպիսիք են, օրինակ, պղինձ-ցինկ-կապարի սուլֆիդային հանքաքարերը։ Բացի այդ, մեկ մետաղի տարբեր սուլֆիդները հաճախ կազմում են նրա բարդ հանքավայրերը: Օրինակ՝ խալկոպիրիտը, կուպրիտը, բորնիտը պղնձաբեր հանքանյութեր են, որոնք հանդիպում են միասին։
Առավել հաճախ սուլֆիդային հանքավայրերի հանքային մարմինները լինում են երակների տեսքով։ Բայց կան նաև ոսպնյակային, պահեստային, ջրամբարային առաջացման ձևեր։
Սուլֆիդների օգտագործում
Սուլֆիդային հանքաքարերը չափազանց կարևոր են որպես աղբյուրհազվագյուտ, թանկարժեք և գունավոր մետաղներ. Սուլֆիդներից ստանում են պղինձ, արծաթ, ցինկ, կապար, մոլիբդեն։ Նման հանքաքարերից արդյունահանվում են նաև բիսմութ, կոբալտ, նիկել, ինչպես նաև սնդիկ, կադմիում, ռենիում և այլ հազվագյուտ տարրեր։
Բացի այդ, որոշ սուլֆիդներ օգտագործվում են ներկերի արտադրության մեջ (ցիննածաղիկ, օրպիմենտ) և քիմիական արդյունաբերության մեջ (պիրիտ, մարկազիտ, պիրրոտիտ՝ ծծմբաթթվի արտադրության համար): Մոլիբդենիտը, որպես հանքաքար օգտագործելուց բացի, օգտագործվում է որպես հատուկ չոր ջերմակայուն քսայուղ։
Սուլֆիդները հետաքրքիր միներալներ են՝ շնորհիվ իրենց էլեկտրաֆիզիկական հատկությունների: Այնուամենայնիվ, կիսահաղորդչային, էլեկտրաօպտիկական, ինֆրակարմիր-օպտիկական տեխնոլոգիաների կարիքների համար օգտագործվում են ոչ թե բնական միացություններ, այլ դրանց արհեստականորեն աճեցված անալոգները միաբյուրեղների տեսքով։
Մեկ այլ տարածք, որտեղ սուլֆիդները կիրառություն են գտնում, որոշակի հանքաքարերի ռադիոիզոտոպային գեոխրոնոլոգիական թվագրումն է սամարիում-նեոդիմում մեթոդով: Նման ուսումնասիրություններում օգտագործվում են խալկոպիրիտը, պենտլանդիտը և հազվագյուտ հողային տարրեր պարունակող այլ հանքանյութեր՝ նեոդիմ և սամարիում։
Այս օրինակները ցույց են տալիս, որ սուլֆիդների շրջանակը շատ լայն է: Նրանք էական դեր են խաղում տարբեր տեխնոլոգիաներում և՛ որպես հումք, և՛ որպես անկախ նյութեր:
