Le sulfure d'hydrogène est l'un des principaux composants volatils du magma. Interagissant activement avec les métaux, il forme de nombreux composés. Les dérivés du sulfure d'hydrogène sont représentés dans la croûte terrestre par plus de 200 minéraux - les sulfures, qui, ne formant pas de roche, accompagnent généralement certaines roches, étant une source de matières premières précieuses. Ci-dessous, nous examinerons les principales propriétés des sulfures et des composés qui leur sont proches, et ferons également attention aux domaines de leur utilisation.
Caractéristiques générales de composition et de structure
Plus de 40 éléments du tableau périodique (généralement des métaux) forment des composés avec le soufre. Parfois, à sa place, de l'arsenic, de l'antimoine, du sélénium, du bismuth ou du tellure sont présents dans de tels composés. En conséquence, ces minéraux sont appelés arséniures, antimoniures, séléniures, bismuthures et tellurures. Avec les dérivés du sulfure d'hydrogène, ils sont tous inclus dans la classe des sulfures en raison de la similitude des propriétés.
La caractéristique des minéraux de cette classe est la liaison chimique covalente, aveccomposant métallique. Les structures les plus courantes sont la coordination, l'îlot (cluster), parfois en couches ou en chaîne.
Propriétés physiques des sulfures
Pratiquement tous les sulfures sont caractérisés par une densité élevée. La valeur de dureté sur l'échelle de Mohs pour les différents membres du groupe varie considérablement et peut aller de 1 (molybdénite) à 6,5 (pyrite). Cependant, la plupart des sulfures sont assez mous.
À quelques exceptions près, la cléophane est une sorte de blende de zinc ou de sphalérite, les minéraux de cette classe sont opaques, souvent sombres, parfois brillants, ce qui sert de caractéristique diagnostique importante (ainsi que de brillance). La réflectivité peut varier de moyenne à élevée.
La plupart des sulfures sont des minéraux à conductivité électrique semi-conductrice.
Classification traditionnelle
Malgré la similitude des propriétés physiques de base, les sulfures ont bien sûr des différences de diagnostic externes, selon lesquelles ils sont divisés en trois types.
- Pyrite. C'est le nom collectif des minéraux du groupe des sulfures, qui ont un éclat métallique et une couleur qui a des nuances de teinte jaune ou jaune. Le représentant le plus célèbre de la pyrite est la pyrite FeS2, également connue sous le nom de pyrite de soufre ou de fer. Ils comprennent également la chalcopyrite CuFeS2 (pyrite de cuivre), l'arsénopyrite FeAsS (pyrite d'arsenic, alias talheimite ou mispikel), la pyrrhotite Fe7S8 (pyrite magnétique, magnétopyrite) etautres.
- Paillettes. C'est le nom donné aux sulfures d'éclat métallique et de couleur allant du gris au noir. Des exemples typiques de tels minéraux sont la galène PbS (plomb brillant), la chalcocite Cu2S (cuivre brillant), la molybdénite MoS2, l'antimonite Sb2S3 (éclat d'antimoine).
- Faux. C'est le nom des minéraux du groupe des sulfures, caractérisés par un éclat non métallique. Des exemples typiques de tels sulfures sont la sphalérite ZnS (mélange de zinc) ou le cinabre HgS (mélange de mercure). Sont également connus le realgar As4S4 - l'arsenic rouge blende, et l'orpiment As2S3 - mélange d'arsenic jaune.
Différences dans les caractéristiques chimiques
Une classification plus moderne est basée sur les caractéristiques de la composition chimique et comprend les sous-classes suivantes:
- Les sulfures simples sont des composés d'un ion métallique (cation) et de soufre (anion). Des exemples de ces minéraux comprennent la galène, la sphalérite et le cinabre. Ce sont tous de simples dérivés du sulfure d'hydrogène.
- Les sulfures doubles diffèrent en ce que plusieurs (deux ou plus) cations métalliques se lient à l'anion soufre. Ce sont la chalcopyrite, la bornite ("minerai de cuivre panaché") Cu5FeS4, le stannin (pyrite d'étain) Cu2FeSnS4 et autres composés similaires.
- Les disulfures sont des composés dans lesquels des cations sont liés au groupe anionique S2 ou AsS. Ceux-ci comprennent des minéraux du groupe des sulfures et des arséniures (sulfoarséniures), tels que la pyrite,la pyrite arsenicale ou arsénopyrite la plus courante. Cette sous-classe comprend également la cob altine CoAsS.
- Sulfures complexes ou sulfosels. C'est le nom des minéraux du groupe des sulfures, des arséniures et des composés qui leur sont proches par leur composition et leurs propriétés, qui sont des sels de thioacides, comme le thiomarsénique H3AsS 3, thiobismuth H3BiS3 ou thioantimoine H3SbS 3. Ainsi, la sous-classe des sulfosels (thiosels) comprend le minéral lillianite Pb3Bi2S6 ou le soi-disant Fahlore Cu3(Sb, As)S3.
Caractéristiques morphologiques
Les sulfures et les disulfures peuvent former de gros cristaux: cubiques (galène), prismatiques (antimonite), sous forme de tétraèdres (sphalérite) et d'autres configurations. Ils forment également des agrégats cristallins denses et granuleux ou des phénocristaux. Les sulfures à structure en couches ont des cristaux tabulaires ou feuilletés aplatis, tels que l'orpiment ou la molybdénite.
Le clivage des sulfures peut être différent. Elle varie de très imparfaite dans la pyrite et imparfaite dans la chalcopyrite à très parfaite dans une (orpiment) ou plusieurs (sphalérite, galène) directions. Le type de fracture n'est pas non plus le même pour les différents minéraux.
Genèse des minéraux sulfurés
La plupart des sulfures sont formés par cristallisation à partir de solutions hydrothermales. Parfois, les minéraux de ce groupe ont un magmatiqueou d'origine skarn (métasomatique), et peut également se former au cours de processus exogènes - dans des conditions réductrices dans des zones d'enrichissement secondaire, dans certains cas dans des roches sédimentaires, comme la pyrite ou la sphalérite.
Dans les conditions de surface, tous les sulfures, à l'exception du cinabre, de la laurite (sulfure de ruthénium) et de la sperrylite (arséniure de platine), sont très instables et sujets à l'oxydation, ce qui conduit à la formation de sulfates. Le résultat des processus de modification des sulfures sont des types de minéraux tels que les oxydes, les halogénures, les carbonates. De plus, en raison de leur décomposition, la formation de métaux natifs - argent ou cuivre est possible.
Caractéristiques d'occurrence
Les sulfures sont des minéraux qui forment des accumulations de minerai de nature différente selon leur rapport avec d'autres minéraux. Si les sulfures y prédominent, il est d'usage de parler de minerais sulfurés massifs ou continus. Sinon, les minerais sont appelés disséminés ou veinules.
Très souvent, les sulfures se déposent ensemble, formant des gisements de minerais polymétalliques. Tels sont, par exemple, les minerais sulfurés de cuivre-zinc-plomb. De plus, différents sulfures d'un métal forment souvent ses dépôts complexes. Par exemple, la chalcopyrite, la cuprite, la bornite sont des minéraux cuprifères qui se produisent ensemble.
Le plus souvent, les corps minéralisés des gisements sulfurés se présentent sous la forme de veines. Mais il existe également des formes d'occurrence lenticulaires, souches et réservoirs.
Utilisation de sulfures
Les minerais sulfurés sont extrêmement importants comme source demétaux rares, précieux et non ferreux. Le cuivre, l'argent, le zinc, le plomb, le molybdène sont obtenus à partir de sulfures. Le bismuth, le cob alt, le nickel, ainsi que le mercure, le cadmium, le rhénium et d'autres éléments rares sont également extraits de ces minerais.
Par ailleurs, certains sulfures sont utilisés dans la production de peintures (cinabre, orpiment) et dans l'industrie chimique (pyrite, marcassite, pyrrhotite - pour la production d'acide sulfurique). La molybdénite, en plus d'être utilisée comme minerai, est utilisée comme lubrifiant spécial sec résistant à la chaleur.
Les sulfures sont des minéraux intéressants en raison de leurs propriétés électrophysiques. Cependant, pour les besoins de la technologie semi-conductrice, électro-optique, infrarouge-optique, ce ne sont pas des composés naturels qui sont utilisés, mais leurs analogues artificiels sous forme de monocristaux.
Un autre domaine où les sulfures trouvent une application est la datation géochronologique par radio-isotopes de certaines roches minérales à l'aide de la méthode samarium-néodyme. Ces études utilisent de la chalcopyrite, de la pentlandite et d'autres minéraux contenant des éléments de terres rares - néodyme et samarium.
Ces exemples montrent que le champ d'application des sulfures est très large. Ils jouent un rôle essentiel dans diverses technologies à la fois en tant que matières premières et en tant que matériaux indépendants.
