Сульфиды. Сульфаты

Сульфиды. Земная кора содержит не более 0,15% по массе минералов группы сульфидов (230 минералов). С химической точки зрения - это соли сероводородной кислоты (H₂S). В некоторых редких минералах место серы занимают Se и Te (селениды и теллуриды).

Во всех соединениях широко развиты изоморфные замещения одних элементов другими, а также примеси редких элементов: кадмия, галлия, индия и талия и др.

Характерны ионные кристаллические решетки. Но в связи с большими радиусами ионов S, Te, Se, As, Sb, наблюдается явление поляризации, поэтому появляются общие электронные оболочки и возникают ионно-ковалентные, а иногда – чисто ковалентные связи.

Все это определяет физические свойства данной группы: тяжёлые (плотность больше 3,5г/см³), мягкие, блестящие, непрозрачные. Высокая тепло- и электропроводность, твёрдость 2-4 (исключение - пирит FeS₂ с твердостью 6-7).

В большинстве случаев происхождение гидротермальное, иногда – сульфиды являются продуктами кристаллизации сульфидной магмы.

При выветривании в зоне окисления переходят в сульфаты, затем в оксиды, гидрооксиды, карбонаты.

PbS PbSO₄ PbCO₃

галенит англезит церрусит

Сульфиды подразделяются на подклассы:

1) простые - соединения одного катиона с серой;

2) двойные - соединения 2-х или 3-х разных катионов с серой;

3) дисульфиды - соединения катиона с анионной группой([S₂])^2— гантелью

FeS₂ –пирит;

4) сложные (сульфосоли).

Сульфиды представляют собой рудную базу цветной металлургии и являются сырьем для производства серной кислоты.

Представители простых сульфидов:

- Cu₂S – халькозин (медный блеск) – медная руда. Свинцово-серый цвет. Ромбическая сингония. Спайность несовершенная. Средне распространенный минерал на Украине.

- PbS - галенит (свинцовый блеск) – свинцовая руда, цвет свинцево-серый, блеск металлический, совершенная спайность по кубу. Среднераспространен в Украине: Закарпатье (Береговское, Беганьское месторождения).

- HgS - киноварь (от арабского «кровь дракона») - тригональная сингония. Цвет темно-красный, блеск алмазный. в виде вкраплений, примазок, налетов. Применение – единственная руда на ртуть и ценная природная краска. Среднераспространен в Украине. Месторождения - Донбасс, Закарпатье.

- ZnS - сфалерит (цинковая обманка) – трудно диагностируется по внешним признакам. Цвет непостоянный - коричнево-бурый до черного и желтый до бесцветного, спайность совершенная по ромбододекаэдру. Важнейшая руда на цинк. Легко окисляется на земной поверхности до ZnSO₄ и далее - до ZnCO₃. Распространенный минерал на Украине (в Донбассе и Закарпатье).

- FeS - пирротин (магнитный колчедан) – магнитность. Желтый краситель в стекле.

- Sb₂S₃ - антимонит (сурьмяный блеск) - голубой цвет. Никитовское месторождение вместе с HgS.

- Bi₂S₃ - висмутин (висмутовый блеск).

- MoS₂ - молибденит (молибденовый блеск)

- As₂S₃ - аурипигмент (золотая окраска) - краска для живописи, применяется при производстве стекол и эмалей.

Представители двойных сульфидов:

- Халькопирит (медный колчедан) CuFeS₂ - тетрагональная сингония. Агрегаты - сплошные массы латунно-желтого цвета. Легко окисляется и переходит в малахит.

Представители дисульфидов:

- Пирит FeS₂ (серный колчедан) - самый распространенный минерал из группы сульфидов. Цвет – соломенно-желтый, черта черная. Облик кристаллов – кубический, штриховатость граней, ориентированная перпендикулярно к каждой соседней грани. Название от греческого «пир» - огонь, в связи стем , что при ударе металлическим предметом дает устойчивую искру (использовался в старинных ружьях). Важнейшее сырье для получения серной кислоты.

Сульфаты. - представляют собой соли серной кислоты(H₂SO₄), около 230 разновидностей, 0,1 % массы земной коры.

Кристаллизуются, в основном в низших сингониях (ромбической и моноклинной), имеют светлую окраску, небольшую твердость (менее 3,5), многие растворяются в воде, имеют совершенную спайность, плотность 2-3 г/см³.

Основная химическая масса – морские и озерные осадки. Многие сульфаты – минералы зоны окисления, некоторые – продукты вулканической деятельности.

Безводные сульфаты:

- BaSO₄ барит (тяжелый шпат) - ромбическая сингония. Кристаллы – таблитчатые, агрегаты зернистые, плотные, листоватые в друзах. Блеск стеклянный, чистый барит – бесцветен, либо окрашен в светлые тона. Спайность совершенная, плотность 4,5г/см³, твердость 3 – 3,5. Происхождение - гидротермальное, изредка осадочное.

Используется в качестве утяжелителя в производстве красок, бумаги, клеенок, линолеума; при варке стекол (известен бариевый хрусталь); для изготовления баритовой штукатурки поглощающей рентгеновские лучи в лабораториях и больницах.

Распространен на Украине: Приазовье, Волыноподолье (в месторождении серы), наибольшие скопления в Закарпатье (Береговское и Беганьское месторождения).

-SrSO₄ целистин – ромбическая сингония. Кристаллы таблитчатые, призматичные; агрегаты – друзы, шестоватые, зернистые. Цвет небесно-голубой, голубовато-белый, серый, прозрачный. Блеск стеклянный, на плоскостях спайности – перламутровый.

Распространенный минерал на Украине: Приднестровье, Приазовье, Крым, Прикарпатье.

-CaSO₄ ангидрит – ромбическая сингония, кристаллы таблитчатые, близкие к изометричным; агрегаты сплошные, мелкозернистые. Важный породообразующий минерал, встречающийся вместе с гипсом и галитом в осадочных породах. Выпадает в осадок при температуре >42°С (до этой температуры выпадает гипс). При нормальном давлении в присутствии воды ангидрит переходит в гипс с большим увеличением объема (на 30%).

Используется в производстве гипса, ангидритового цемента (отделочный материал - можно получать цветные цементы).

Распространенный минерал на Украине (Артемовское месторождение).

Водные сульфаты

-CaSO₄·2H₂Oгипс (легкий шпат). Разновидности гипса:

- селенит – параллельно-волокнистая разность с шелковым блеском;

- алебастр – снежно-белая, тонкозернистая разность

Кристаллы таблитчатые, иногда очень крупные; характерны двойники «ласточкин хвост». Агрегаты плотные, зернистые, листоватые, волокнистые.

Известные месторождения гипса находятся в Донбассе (Артемовское) и в Приднестровье.

- Na₂SO₄·10H₂Oмирабилит (глауберова соль). Моноклинная сингония – сплошные зернистые массы. Бесцветный, белый, блеск стеклянный, вкус горько-соленый, в пробирке при нагревании растворяется в собственной кристаллизационной воде. На воздухе теряет воду, превращаясь в тенардит Na₂SO₄·.

Крупнейшие месторождения мирабилита – залив Кара-Богаз-Гол, где он выпадает при 6°С и в больших количествах выносится прибоем на берег. Летом он снова растворяется, а выброшенный на берег минерал переходит в тенардит. Запасы составляют 4 млрд. тон.

И мирабилит и тенардит применяются в стекольной промышленности при изготовлении жидкого стекла, для приготовления соды по методу Леблана, в медицине.

Мирабилит редкий, тенардит среднераспостраненный минералы на Украине.