ซัลไฟด์ แร่ธาตุ สมบัติทางกายภาพ ตัวอย่างการใช้งาน

2024 ผู้เขียน: Angel Austin | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-17 05:43

ไฮโดรเจนซัลไฟด์เป็นส่วนประกอบสำคัญของแมกมา ทำปฏิกิริยากับโลหะอย่างแข็งขันทำให้เกิดสารประกอบหลายชนิด อนุพันธ์ของไฮโดรเจนซัลไฟด์แสดงอยู่ในเปลือกโลกด้วยแร่ธาตุมากกว่า 200 ชนิด - ซัลไฟด์ซึ่งไม่ได้ก่อตัวเป็นหินมักจะมากับหินบางชนิดซึ่งเป็นแหล่งวัตถุดิบที่มีค่า ด้านล่างนี้เราจะพิจารณาคุณสมบัติหลักของซัลไฟด์และสารประกอบที่ใกล้เคียงกัน และให้ความสนใจกับพื้นที่ในการใช้งานด้วย

ลักษณะทั่วไปขององค์ประกอบและโครงสร้าง

ตารางธาตุมากกว่า 40 ธาตุ (โดยปกติคือโลหะ) ทำให้เกิดสารประกอบที่มีกำมะถัน บางครั้งแทนที่จะมีสารหนู พลวง ซีลีเนียม บิสมัท หรือเทลลูเรียม อยู่ในสารประกอบดังกล่าว ดังนั้นแร่ธาตุดังกล่าวจึงเรียกว่า arsenides, antimonides, selenides, bismuhides และ tellurides เมื่อรวมกับอนุพันธ์ของไฮโดรเจนซัลไฟด์แล้ว พวกมันทั้งหมดก็รวมอยู่ในกลุ่มของซัลไฟด์เนื่องจากคุณสมบัติที่คล้ายคลึงกัน

ลักษณะของแร่ธาตุของพันธะเคมีประเภทนี้คือโควาเลนต์ด้วยส่วนประกอบโลหะ โครงสร้างที่พบบ่อยที่สุดคือการประสานงาน เกาะ (คลัสเตอร์) บางครั้งเป็นชั้นหรือเป็นลูกโซ่

คุณสมบัติทางกายภาพของซัลไฟด์

ในทางปฏิบัติ ซัลไฟด์ทั้งหมดมีลักษณะเฉพาะด้วยความถ่วงจำเพาะสูง ค่าความแข็งในระดับ Mohs สำหรับสมาชิกกลุ่มต่างๆ แตกต่างกันไปและสามารถอยู่ในช่วงตั้งแต่ 1 (โมลิบดีไนต์) ถึง 6.5 (ไพไรต์) อย่างไรก็ตามซัลไฟด์ส่วนใหญ่ค่อนข้างอ่อน

มีข้อยกเว้นบางประการ คลีโอเฟนเป็นซิงค์ชนิดหนึ่งหรือสฟาเลอไรท์ แร่ธาตุในกลุ่มนี้มีความทึบแสง มักมืดมิด บางครั้งก็สว่าง ซึ่งทำหน้าที่เป็นคุณสมบัติการวินิจฉัยที่สำคัญ (เช่นเดียวกับความเงางาม) การสะท้อนแสงมีตั้งแต่ปานกลางถึงสูง

ซัลไฟด์ส่วนใหญ่เป็นแร่ธาตุที่มีค่าการนำไฟฟ้าของเซมิคอนดักเตอร์

การจำแนกแบบดั้งเดิม

ทั้งๆ ที่คุณสมบัติทางกายภาพพื้นฐานเหมือนกัน แต่ซัลไฟด์ก็มีความแตกต่างในการวินิจฉัยภายนอก โดยแบ่งออกเป็นสามประเภท

1. ไพไรต์. เป็นชื่อเรียกรวมของแร่ธาตุจากกลุ่มซัลไฟด์ที่มีความแวววาวของโลหะและสีที่มีเฉดสีเหลืองหรือเหลือง ตัวแทนที่มีชื่อเสียงที่สุดของไพไรต์คือ pyrite FeS₂ หรือที่รู้จักในชื่อ sulfur หรือ iron pyrite พวกเขายังรวมถึง chalcopyrite CuFeS₂ (ทองแดง pyrite), arsenopyrite FeAsS (สารหนู pyrite, aka talheimite หรือ mispikel), pyrrhotite Fe₇S8 _{(ไพไรต์แม่เหล็ก แมกนีโทไพไรต์) และอื่นๆ}
2. กลิตเตอร์. นี่คือชื่อที่กำหนดให้กับซัลไฟด์ที่มีความมันวาวของโลหะและมีสีตั้งแต่สีเทาจนถึงสีดำ ตัวอย่างทั่วไปของแร่ธาตุดังกล่าว ได้แก่ กาเลนา PbS (ความแวววาวของตะกั่ว) แคลโคไซต์ Cu₂S (ความแวววาวของทองแดง) โมลิบดีไนต์ MoS₂ แอนติโมไนต์ Sb2_S3 _{(เงาพลวง).}
3. ของปลอม. นี่คือชื่อแร่ธาตุจากกลุ่มซัลไฟด์ มีลักษณะเป็นมันเงาที่ไม่ใช่โลหะ ตัวอย่างทั่วไปของซัลไฟด์ดังกล่าวคือ sphalerite ZnS (ซิงค์เบลนด์) หรือ HgS ซินนาบาร์ (ส่วนผสมของปรอท) ยังเป็นที่รู้จักกันในนามเรียลการ์ As₄S₄ - ผสมสารหนูสีแดงและ orpiment As₂S3 _{- ผสมสารหนูสีเหลือง}

ความแตกต่างในลักษณะทางเคมี

การจำแนกประเภทที่ทันสมัยกว่านั้นขึ้นอยู่กับลักษณะขององค์ประกอบทางเคมีและรวมถึงคลาสย่อยต่อไปนี้:

• ซัลไฟด์อย่างง่ายคือสารประกอบของโลหะไอออน (ไอออนบวก) และกำมะถัน (ประจุลบ) ตัวอย่างของแร่ธาตุดังกล่าว ได้แก่ กาลีนา สฟาเลไรต์ และชาด ล้วนเป็นอนุพันธ์อย่างง่ายของไฮโดรเจนซัลไฟด์
• ดับเบิ้ลซัลไฟด์ต่างกันตรงที่โลหะไอออนบวก (สองตัวหรือมากกว่า) จับกับไอออนของกำมะถัน เหล่านี้คือ chalcopyrite, บอร์ไนต์ (“แร่ทองแดงที่แตกต่างกัน”) Cu₅FeS₄, stannin (tin pyrite) Cu_2FeSnS4 _{และสารประกอบอื่นๆ ที่คล้ายคลึงกัน}
• ไดซัลไฟด์เป็นสารประกอบที่ไอออนบวกถูกพันธะกับกลุ่มประจุลบ S₂ หรือ AsS ได้แก่ แร่ธาตุจากกลุ่มซัลไฟด์และอาร์เซไนด์ (ซัลโฟอาร์เซไนด์) เช่น ไพไรต์ที่พบมากที่สุดหรือ arsenic pyrite arsenpyrite รวมอยู่ในคลาสย่อยนี้คือ cob altin CoAsS.
• คอมเพล็กซ์ซัลไฟด์หรือซัลโฟซอลต์. เป็นชื่อแร่ธาตุจากกลุ่มซัลไฟด์ อาร์เซไนด์ และสารประกอบที่ใกล้เคียงกันในองค์ประกอบและคุณสมบัติ ซึ่งเป็นเกลือของ thioacids เช่น ไธโอมาร์เซนิก H₃AsS ₃, thiobismuth H₃BiS₃ หรือ thioantimony H3_{SbS 3. ดังนั้น ซับคลาสของซัลโฟซอลต์ (ไธโอซอลต์) รวมถึงแร่ลิลเลียนไนต์ Pb}3_Bi2_S6 _{หรือ ที่เรียกว่า Fahlore Cu}3_{(Sb, As)S}3.

ลักษณะทางสัณฐานวิทยา

ซัลไฟด์และไดซัลไฟด์สามารถก่อตัวเป็นผลึกขนาดใหญ่: ลูกบาศก์ (กาเลนา), ปริซึม (แอนติโมไนต์) ในรูปของจัตุรมุข (สฟาเลอไรท์) และรูปแบบอื่นๆ พวกเขายังก่อให้เกิดมวลรวมของผลึกหรือฟีโนคริสต์ที่หนาแน่นและเป็นเม็ด ซัลไฟด์ที่มีโครงสร้างเป็นชั้นจะมีผลึกแบบตารางหรือแบบ foliated เช่น orpiment หรือ molybdenite

ความแตกแยกของซัลไฟด์อาจแตกต่างกัน มันแตกต่างจากที่ไม่สมบูรณ์มากในหนาแน่นและไม่สมบูรณ์ใน chalcopyrite ไปจนถึงสมบูรณ์แบบมากในทิศทางเดียว (orpiment) หรือหลาย ๆ (sphalerite, galena) ประเภทของกระดูกหักก็ไม่เหมือนกันสำหรับแร่ธาตุต่างๆ

กำเนิดแร่ธาตุซัลไฟด์

ซัลไฟด์ส่วนใหญ่เกิดจากการตกผลึกจากสารละลายไฮโดรเทอร์มอล บางครั้งแร่ธาตุในกลุ่มนี้ก็มีแร่แมกมาติกหรือสการ์ (metasomatic) กำเนิด และยังสามารถเกิดขึ้นได้ในระหว่างกระบวนการภายนอก - ภายใต้เงื่อนไขการลดในโซนของการเสริมสมรรถนะทุติยภูมิ ในบางกรณีในหินตะกอน เช่น pyrite หรือ sphalerite

ภายใต้สภาพพื้นผิว ซัลไฟด์ทั้งหมด ยกเว้นซินนาบาร์ ลอไรต์ (รูทีเนียม ซัลไฟด์) และสเพอร์รีไลต์ (แพลตตินั่ม อาร์เซไนด์) ไม่เสถียรมากและอยู่ภายใต้ออกซิเดชัน ซึ่งนำไปสู่การก่อตัวของซัลเฟต ผลของกระบวนการเปลี่ยนซัลไฟด์คือแร่ธาตุประเภทต่างๆ เช่น ออกไซด์ เฮไลด์ คาร์บอเนต นอกจากนี้ เนื่องจากการสลายตัว การก่อตัวของโลหะพื้นเมือง - เงินหรือทองแดงจึงเป็นไปได้

ลักษณะที่ปรากฏ

ซัลไฟด์เป็นแร่ธาตุที่ก่อตัวเป็นแร่ที่สะสมตามธรรมชาติที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับอัตราส่วนของแร่ธาตุเหล่านั้นกับแร่ธาตุอื่นๆ หากซัลไฟด์มีอิทธิพลเหนือพวกมัน เป็นเรื่องปกติที่จะพูดถึงแร่ซัลไฟด์จำนวนมากหรือต่อเนื่อง มิฉะนั้นจะเรียกแร่กระจายหรือเส้นเลือดฝอย

บ่อยครั้งมากที่ซัลไฟด์ถูกสะสมเข้าด้วยกันทำให้เกิดแร่โพลีเมทัลลิก ตัวอย่างเช่นคือแร่ซัลไฟด์ทองแดง - สังกะสี - ตะกั่ว นอกจากนี้ ซัลไฟด์ต่างๆ ของโลหะชนิดหนึ่งมักจะก่อตัวเป็นตะกอนที่ซับซ้อน ตัวอย่างเช่น แคลโคไรต์ คิวไรท์ บอร์ไนต์ เป็นแร่ธาตุที่มีทองแดงซึ่งเกิดขึ้นพร้อมกัน

ส่วนใหญ่แร่ของแร่ซัลไฟด์จะอยู่ในรูปของเส้นเลือด แต่ก็ยังมีรูปแบบการเกิดขึ้นของ lenticular, stock, อ่างเก็บน้ำ

การใช้ซัลไฟด์

แร่ซัลไฟด์มีความสำคัญอย่างยิ่งในการเป็นแหล่งของโลหะหายาก ล้ำค่า และโลหะนอกกลุ่มเหล็ก ทองแดง เงิน สังกะสี ตะกั่ว โมลิบดีนัม ได้มาจากซัลไฟด์ บิสมัท โคบอลต์ นิกเกิล ปรอท แคดเมียม รีเนียม และธาตุหายากอื่นๆ ก็สกัดมาจากแร่ดังกล่าวเช่นกัน

นอกจากนี้ ซัลไฟด์บางชนิดยังใช้ในการผลิตสี (ชาด, orpiment) และในอุตสาหกรรมเคมี (ไพไรต์, มาคาไซต์, ไพร์โรไทต์ - สำหรับการผลิตกรดซัลฟิวริก) โมลิบดีไนต์นอกจากจะใช้เป็นแร่แล้ว ยังใช้เป็นน้ำมันหล่อลื่นทนความร้อนแห้งพิเศษได้อีกด้วย

ซัลไฟด์เป็นแร่ธาตุที่น่าสนใจเนื่องจากมีคุณสมบัติทางไฟฟ้าฟิสิกส์ อย่างไรก็ตาม สำหรับความต้องการของเซมิคอนดักเตอร์ เทคโนโลยีอิเล็กโทร-ออปติคัล อินฟราเรด-ออปติคัล ไม่ได้ใช้สารประกอบธรรมชาติ แต่เป็นแอนะล็อกที่ปลูกแบบเทียมในรูปแบบของผลึกเดี่ยว

อีกพื้นที่หนึ่งที่ซัลไฟด์พบแอพพลิเคชั่นคือไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีของแร่บางชนิดโดยใช้วิธีซาแมเรียมนีโอไดเมียม การศึกษาดังกล่าวใช้ chalcopyrite, pentlandite และแร่ธาตุอื่นๆ ที่มีธาตุหายาก เช่น neodymium และ samarium

ตัวอย่างเหล่านี้แสดงว่าขอบเขตของซัลไฟด์กว้างมาก พวกเขามีบทบาทสำคัญในเทคโนโลยีที่หลากหลายทั้งในด้านวัตถุดิบและวัสดุอิสระ