pirit - Pyrite
Mineral pirit ( / s aɪ r aɪ t / ) ya da demir pirit olarak da bilinen, aptal altın , bir bir demir sülfid ile kimyasal formül Fe S 2 (demir (II) disülfid). Pirit en bol bulunan sülfür mineralidir .
Pirit | |
---|---|
Genel | |
Kategori | sülfür minerali |
Formül (yinelenen birim) |
FeS 2 |
Strunz sınıflandırması | 2.EB.05a |
Dana sınıflandırması | 2.12.1.1 |
kristal sistemi | kübik |
kristal sınıfı | Diploidal (m 3 ) HM sembolü : (2/m 3 ) |
Uzay grubu | P , bir 3 |
Birim hücre | a = 5.417 Å , Z = 4 |
Kimlik | |
formül kütlesi | 119.98 g/mol |
Renk | Soluk pirinç sarısı yansıtıcı; kararır daha koyu ve yanardöner |
kristal alışkanlığı | Kübik, yüzler çizgili olabilir, fakat aynı zamanda sıklıkla oktahedral ve piritoedraldir. Genellikle iç içe büyümüş, masif, yayılan, granüler, küresel ve sarkıtlıdır. |
Eşleştirme | Penetrasyon ve temas eşleştirme |
bölünme | {001} tarihinde belirsiz; {011} ve {111} üzerindeki ayrılıklar |
Kırık | Çok düzensiz, bazen konkoidal |
dayanıklılık | Kırılgan |
Mohs ölçeği sertliği | 6–6.5 |
parlaklık | Metalik, parlak |
Meç | Yeşilimsi-siyah ila kahverengimsi-siyah |
şeffaflık | Opak |
Spesifik yer çekimi | 4,95–5,10 |
Yoğunluk | 4,8-5 g / cm 3 |
eriyebilirlik | 2.5–3'ten bir manyetik küreye |
çözünürlük | suda çözünmez |
Diğer özellikler | paramanyetik |
Referanslar |
Pirit en metalik cila ve pirinç sarısı soluk tonu o yüzeysel bir benzerlik vermek altın , dolayısıyla iyi bilinen takma ad aptal altın . Renk ayrıca , esas olarak kömürde bulunan pirite atıfta bulunmak için kullanılan pirinç , brazzle ve Brezilya takma adlarına da yol açmıştır .
Adı pirit türetilmiştir Yunan πυρίτης λίθος ( piritler lithos ), "taş veya yangına vurur mineral" dan da, πῦρ ( PYR ), "ateş". Antik Roma döneminde bu isim, çeliğe çarptığında kıvılcım çıkaran çeşitli taş türlerine uygulanıyordu ; Yaşlı Pliny, bunlardan birini pirinç gibi tanımladı, neredeyse kesinlikle şimdi pirit dediğimiz şeye bir referans.
Tarafından Georgius Agricola zamanı, c. 1550'de bu terim, tüm sülfür mineralleri için genel bir terim haline gelmişti .
Pirit genellikle diğer sülfitlerden veya beraber görülmüştür oksitler olarak kuvars damarları , tortul kaya ve metamorfıtleri yanı sıra kömür yatak ve bir yedek mineral olarak, fosil değil, aynı zamanda tespit edilmiştir sklerit ve pul pul ayak gastropodlar . Aptalın altını lakaplı olmasına rağmen, pirit bazen az miktarda altınla birlikte bulunur. Altının önemli bir kısmı pirite dahil olan "görünmez altın"dır (bakınız Carlin tipi altın yatağı ). Hem altın hem de arsenik varlığının bir çift ikame durumu olduğu öne sürülmüştür, ancak 1997 itibariyle altının kimyasal durumu tartışmalıdır.
kullanır
Pirit, 16. ve 17. yüzyıllarda , ilk ateşli silahlarda , özellikle de , tabancayı ateşlemek için gereken kıvılcımları vurmak için dairesel bir dosyaya bir pirit numunesinin yerleştirildiği tekerlek kilidinde bir ateşleme kaynağı olarak kısa bir popülerlik kazandı .
Pirit, Güney Avustralya halkı olan Kaurna halkı tarafından geleneksel bir yangın başlatma yöntemi olarak çakmaktaşı ve tel kabuğundan yapılmış bir kav şekli ile kullanılır .
Pirit, klasik zamanlardan beri Copperas ( demirli sülfat ) üretmek için kullanılmıştır . Demir pirit yığıldı ve hava almasına izin verildi (erken bir yığın liçi örneği ). Yığından çıkan asidik akış daha sonra demir sülfat üretmek için demir ile kaynatıldı. 15. yüzyılda, sülfürik asit kaynağı olarak kükürt yakmanın yerini bu tür liç için yeni yöntemler almaya başladı . 19. yüzyıla gelindiğinde, baskın yöntem haline gelmişti.
Pirit , kağıt endüstrisi gibi uygulamalarda ve sülfürik asit üretiminde kullanılmak üzere kükürt dioksit üretimi için ticari kullanımda kalır . Piritin FeS ( demir(II) sülfür ) ve elementel sülfüre termal ayrışması 540 °C'de (1,004 °F) başlar; 700 ° C (1,292 ° F) civarında, en p S 2 yaklaşık atm 1 .
Pirit için daha yeni bir ticari kullanım , Energizer marka şarj edilemeyen lityum pillerdeki katot malzemesidir .
Pirit, 0.95 eV bant aralığına sahip yarı iletken bir malzemedir . Saf pirit, hem kristal hem de ince film formlarında doğal olarak n-tipidir, potansiyel olarak pirit kristal yapısındaki n-dopantlar olarak hareket eden kükürt boşlukları nedeniyle.
20. yüzyılın ilk yıllarında, pirit olarak kullanıldı maden dedektörü içinde radyo alıcıları ve hala tarafından kullanılan kristal radyo hobi. Vakum tüpü olgunlaşana kadar, kristal dedektörü mevcut en hassas ve güvenilir dedektördü ; mineral türleri ve hatta belirli bir mineral türü içindeki tek tek numuneler arasında önemli farklılıklar vardı. Pirit dedektörleri, galen dedektörleri ile mekanik olarak daha karmaşık perikon mineral çiftleri arasında bir orta noktayı işgal etti . Pirit dedektörleri, modern bir 1N34A germanyum diyot dedektörü kadar hassas olabilir .
Pirit, düşük maliyetli fotovoltaik güneş panellerinde bol, toksik olmayan, ucuz bir malzeme olarak önerilmiştir . Fotovoltaik malzemeyi oluşturmak için bakır sülfit ile sentetik demir sülfür kullanıldı . Daha yeni çabalar, tamamen piritten yapılmış ince film güneş pilleri için çalışıyor.
Pirit, markazit takı yapımında kullanılır . Küçük yönlü pirit parçalarından yapılan ve genellikle gümüşle yapılan markazit takılar eski zamanlardan beri biliniyordu ve Viktorya döneminde popülerdi . Terimin kuyumculukta yaygınlaştığı dönemde, "markasit", pirit dahil tüm demir sülfürleri ifade etmekteydi ve ortorombik FeS 2 mineral markaziti değil , daha açık renkli, kırılgan ve kimyasal olarak kararsız ve bu nedenle mücevher yapımı için uygun değildir. . Markazit takılar aslında markazit mineralini içermez. Pirit örnekleri, kaliteli kristaller olarak göründüğünde dekorasyonda kullanılır. Ayrıca mineral toplamada çok popülerdirler. En iyi örnekleri sağlayan siteler arasında Soria ve La Rioja eyaletleri (İspanya) bulunmaktadır.
Değer açısından, Çin (47 milyon $), dünya çapında ithal edilen kavrulmamış demir piritler için en büyük pazarı oluşturuyor ve küresel ithalatın %65'ini oluşturuyor. Çin ayrıca, 2007'den 2016'ya kadar +%27,8'lik bir CAGR ile kavrulmamış demir pirit ithalatı açısından en hızlı büyüyen ülkedir .
Araştırma
Temmuz 2020'de bilim adamları, normalde diamanyetik piritin , güneş pilleri veya manyetik veri depolama gibi cihazlarda uygulamalara yol açabilecek bir ferromanyetik malzemeye voltaj kaynaklı bir dönüşüm gözlemlediklerini bildirdiler . İrlanda, Trinity College Dublin'deki araştırmacılar, FeS 2'nin , grafen gibi diğer iki boyutlu katmanlı malzemeler gibi basit bir sıvı fazlı pul pul dökülme yolu ile birkaç katmana eksfoliye edilebileceğini gösterdi . Bu 3D dökme FeS olmayan tabakalı 2D-trombosit üretimini göstermek için ilk çalışmadır 2 . Ayrıca, lityum iyon pillerde anot malzemesi olarak %20 tek duvarlı karbon nanotüplü bu 2D trombositleri kullanmışlar ve FeS 2'nin teorik kapasitesine yakın 1000 mAh/g kapasiteye ulaşmışlardır . 2021'de, doğal bir pirit taşı ezildi ve ön işleme tabi tutuldu, ardından lityum iyon pillerde anot olarak 1200 mAh/g kapasite gösteren iki boyutlu nano tabakalara sıvı fazda pul pul dökülme uygulandı.
Pirit, markazit ve arsenopirit için resmi oksidasyon durumları
Her bir atoma formal oksidasyon durumları atayan klasik inorganik kimya perspektifinden , pirit muhtemelen en iyi Fe 2+ S 2 2− olarak tanımlanır . Bu formalizm, piritteki kükürt atomlarının açık S-S bağları ile çiftler halinde meydana geldiğini kabul eder. Bu persulfide türetilmiş birimler izlenebilir hidrojen sülfid , H 2 S 2 . Bu nedenle pirit, demir disülfid değil, daha açıklayıcı bir şekilde demir persülfit olarak adlandırılacaktır. Buna karşılık molibdenit , Mo S 2 , izole sülfür (S 2− ) merkezlerine sahiptir ve molibdenin oksidasyon durumu Mo 4+' dır . Mineral arsenopirit , Fe As S formülüne sahiptir. Pirit, S 2 alt birimlerine sahipken, arsenopirit, resmi olarak arsenotiyolün (H 2 AsSH) deprotonasyonundan türetilen [AsS] birimlerine sahiptir . Klasik oksidasyon durumlarının analizi, arsenopiritin Fe 3+ [AsS] 3− olarak tanımlanmasını tavsiye eder .
kristalografi
Demir pirit FeS 2 prototip bileşiği temsil kristalografik pirit yapısı. Yapı basit kübiktir ve X-ışını kırınımı ile çözülen ilk kristal yapılar arasındadır . Pa 3 kristalografik uzay grubuna aittir ve Strukturbericht notasyonu C2 ile gösterilir. Termodinamik standart koşullar altında kafes sabiti stokiyometrik demir pirit FeS 2 tutarlar 541,87 pm . Birim hücre Fe oluşan yüzey merkezli kübik alt a˘gdaki içine S
2iyonlar gömülüdür. Pirit yapı, aynı zamanda, diğer görülür (yüzleri demir atomları sadece köşelerde demir atomuna çeviri tarafından eşdeğer olmadığı da. Not) MX 2 bileşiklerinin geçiş metalleri M ve Kalkojenler X = O , S , Se ve Te . Bazı dipnictides ile X bekletildikten P , As ve Sb vs de pirit benimsememe bilinmektedir.
Fe atomları, çarpık bir oktahedron vererek altı S atomuna bağlanır. Malzeme bir yarı iletkendir . Fe iyonları genellikle düşük spinli divalent durum olarak kabul edilir ( XPS'nin yanı sıra Mössbauer spektroskopisi ile gösterildiği gibi). Malzeme bir bütün olarak , düşük dönüşlü iki değerliliğine rağmen bir Van Vleck paramagnet gibi davranır .
Kükürt merkezleri, S 2 2− olarak tanımlanan çiftler halinde oluşur . Potasyum pirit indirgenmesi verir potasyum dithioferrate , KFeS 2 . Bu malzeme, ferrik iyonlar ve izole edilmiş sülfür (S 2- ) merkezleri içerir.
S atomları dört yüzlüdür, üç Fe merkezine ve bir diğer S atomuna bağlıdır. Fe ve S konumlarda yer simetrisi ile alınırlar nokta simetrisi grupları Cı- 3 ı ve Cı- 3 , sırasıyla. S kafes bölgelerindeki eksik inversiyon merkezi , demir piritin kristalografik ve fiziksel özellikleri için önemli sonuçlara sahiptir. Bu sonuçlar , pirit kafesinde S iyonlarının polarizasyonuna neden olan kükürt kafes bölgesinde aktif olan kristal elektrik alanından kaynaklanmaktadır . Polarizasyon, daha yüksek dereceli Madelung sabitleri temelinde hesaplanabilir ve genelleştirilmiş bir Born-Haber döngüsü kullanılarak kafes enerjisinin hesaplanmasına dahil edilmelidir . Bu, kükürt çiftindeki kovalent bağın kesin olarak iyonik bir işlemle yeterince açıklanmadığı gerçeğini yansıtır.
Arsenopirit, SS çiftlerinden ziyade heteroatomik As-S çiftleriyle ilişkili bir yapıya sahiptir. Markazit ayrıca homoatomik anyon çiftlerine sahiptir, ancak metal ve diatomik anyonların düzeni piritinkinden farklıdır. Adına rağmen kalkopirit ( CuFeS
2) dianyon çiftleri içermez, ancak tek S 2− sülfür anyonları içerir.
kristal alışkanlığı
Pirit genellikle küboid kristaller oluşturur, bazen yakın ilişki içinde framboid adı verilen ahududu şeklinde kütleler oluşturur . Bununla birlikte, belirli koşullar altında anastomoz lifleri veya T-şekilli kristaller oluşturabilir. Pirit ayrıca , piritohedra olarak bilinen normal bir dodecahedral ile neredeyse aynı şekiller oluşturabilir ve bu, MÖ 5. yüzyılda Avrupa'da bulunan yapay geometrik modeller için bir açıklama önerir.
Çeşitler
Cattierit ( Co S 2 ) ve vaezit ( Ni S 2 ) yapı olarak benzerdir ve ayrıca pirit grubuna aittir.
Bravoite, pirit içinde Fe 2+ yerine > %50 Ni 2+ ikamesi olan, nikel-kobalt içeren bir pirit çeşididir . Bravoite resmi olarak tanınan bir mineral değildir ve adını Perulu bilim adamı Jose J. Bravo'dan (1874–1928) almıştır.
Benzer mineralleri ayırt etme
Pirit, sertliği, kırılganlığı ve kristal formuyla doğal altından ayırt edilir . Doğal altın özsüz (düzensiz şekilli) olma eğilimindeyken, pirit ya küpler ya da çok yönlü kristaller halinde gelir. Pirit, çoğu zaman yüzeyinde görülebilen çizgilerle ayırt edilebilir. Kalkopirit , ıslandığında yeşilimsi bir renk tonu ile daha parlak sarıdır ve daha yumuşaktır (Mohs ölçeğinde 3.5–4). Arsenopirit gümüş beyazıdır ve ıslandığında daha fazla sarılaşmaz.
Tehlikeler
Demir pirit, Dünya yüzeyinde kararsızdır: atmosferik oksijene ve suya maruz kalan demir pirit, demir oksitlere ve sülfata ayrışır . Bu süreç, demirli demir, sülfat ve protonlar üretmek için piriti oksitleyen Acidithiobacillus bakterilerinin etkisiyle hızlanır ( H+
). Bu reaksiyonlar, pirit ince bir şekilde dağıldığında daha hızlı meydana gelir (başlangıçta killi tortularda sülfat indirgeyen bakteriler (SRB) tarafından oluşturulan framboidal kristaller veya madencilik operasyonlarından kaynaklanan toz).
Pirit oksidasyonu ve asit maden drenajı
Ayrışan piritten salınan sülfat , su ile birleşerek sülfürik asit üreterek asit maden drenajına yol açar . Piritin neden olduğu asit kaya drenajına bir örnek, 2015 Altın Kral Madeni atık su sızıntısıdır .
- .
Toz patlamaları
Pirit oksidasyonu yeterince ekzotermiktir , yüksek kükürtlü kömür damarlarındaki yeraltı kömür madenlerinde zaman zaman kendiliğinden yanma ile ilgili ciddi sorunlar yaşanır . Çözüm, oksijeni dışarıda bırakmak için mayınlı alanları hava geçirmez şekilde kapatmak için tampon püskürtme ve çeşitli sızdırmazlık veya kaplama maddelerinin kullanılmasıdır .
Modern kömür madenlerinde, toz patlaması tehlikesini azaltmak için açıkta kalan kömür yüzeylerine kireçtaşı tozu püskürtülür . Bu, pirit oksidasyonu tarafından salınan asidi nötralize etme ve dolayısıyla yukarıda açıklanan oksidasyon döngüsünü yavaşlatma, böylece kendiliğinden yanma olasılığını azaltma gibi ikincil bir faydaya sahiptir. Bununla birlikte, uzun vadede oksidasyon devam eder ve oluşan hidratlı sülfatlar , kayadaki çatlakları genişletebilen ve sonunda çatının düşmesine yol açabilen kristalizasyon basıncı uygulayabilir .
Zayıflamış yapı malzemeleri
Pirit içeren yapı taşları, pirit oksitlendikçe kahverengi lekelenme eğilimindedir. Herhangi bir markazit varsa , bu sorun önemli ölçüde daha kötü görünüyor . Beton yapımında kullanılan agrega içinde pirit bulunması, pirit oksitlendikçe ciddi bozulmalara yol açabilir. 2009'un başlarında, Katrina Kasırgası'ndan sonra Amerika Birleşik Devletleri'ne ithal edilen Çin alçıpan sorunları pirit oksidasyonuna ve ardından hidrojen sülfür gazı salan mikrobiyal sülfat indirgemesine bağlandı. Bu sorunlar arasında kötü bir koku ve bakır kabloların aşınması yer alıyordu. Amerika Birleşik Devletleri'nde, Kanada'da ve daha yakın zamanda, döşeme altı dolgusu olarak kullanıldığı İrlanda'da, pirit kirliliği büyük yapısal hasara neden olmuştur. Agrega malzemeleri için normalleştirilmiş testler, bu tür malzemelerin pirit içermediğini onaylar.
oluşum
Pirit, sülfür minerallerinin en yaygın olanıdır ve magmatik, metamorfik ve tortul kayaçlarda yaygındır. Orijinal magmada karışmayan bir sülfür fazından kaynaklanan daha büyük kütleler olarak zaman zaman meydana geldiği magmatik kayaçlarda yaygın bir yardımcı mineraldir . Kontak metamorfizmanın bir ürünü olarak metamorfik kayaçlarda bulunur . Aynı zamanda , bazen daha düşük sıcaklıklarda oluşsa da , yüksek sıcaklıkta hidrotermal bir mineral olarak da oluşur .
Pirit, hem orijinal tortullarda bulunan birincil mineral olarak hem de diyajenez sırasında biriken ikincil bir mineral olarak ortaya çıkar . Pirit ve markazit, yaygın olarak , siyah şeyl ve azaltıcı çevresel koşullar altında oluşan diğer tortul kayaçlardaki fosillerden sonra yer değiştirme psödomorfları olarak ortaya çıkar . Pirit, anoksik deniz suyundan çökelmeyle oluştuğu şeylde bir yardımcı mineral olarak yaygındır ve kömür yatakları genellikle önemli ölçüde pirit içerir.
Kayda değer tortular, Virginia, ABD'de merceksi kütleler olarak ve diğer birçok yerde daha küçük miktarlarda bulunur. İspanya'daki Rio Tinto'da ve İber Yarımadası'nın başka yerlerinde büyük yataklar çıkarılıyor.
inanç
Tayland halkının (özellikle güneylilerin) inançlarında pirit, Khao tok Phra Ruang , Khao khon bat Phra Ruang (ข้าวตอกพระร่วง, ข้าวก้นบาตรพระร่วง) veya Phet na tang , Hin na tang (เพชรหน้าทั่ง, หินหน้าทั่ง), kötülüğü, kara büyüyü veya şeytanları önleme gücüne sahip kutsal bir eşya olduğuna inanılır .
Görüntüler
Fransa'dan bir ammonitte yedek mineral olarak
pirit içinde Paraspirifer bownockeri
Referanslar
daha fazla okuma
- Amerikan Jeoloji Enstitüsü, 2003, Madencilik, Mineral ve İlgili Terimler Sözlüğü , 2. baskı, Springer, New York, ISBN 978-3-540-01271-9 .
- David Rickard, Pirit: Aptal Altının Doğal Tarihi , Oxford, New York, 2015, ISBN 978-0-19-020367-2 .
Dış bağlantılar
- Navajun Madeninden ünlü pirit kristalleri hakkında eğitici makale
- Mineraller Nasıl Oluşur ve Değişir "Oda Koşullarında Pirit Oksidasyonu".
- Poliakoff, Martyn (2009). "Aptalın Altını" . Videoların Periyodik Tablosu . Nottingham Üniversitesi .