硫化物(sulfides)矿物指由-系列金属元 素与硫相化合的化合物。 对与硫性质相似的硒、、砷、锑和铿,它们各自与金属元素相化合的化合物称为硫化物的类似化合物矿物,包括硒 化物(selenides)、碲化物( llurides),砷化物( arsenides)、锑化物( antimonides)和铋化物 (bismuhides) 等。硫化物的类似化合物矿物与硫化物矿物的性质有着相似之处。
硫化物及其类似化合物矿物仅古地壳总质量的0.15%,其中铁的硫化物矿物占去绝大部分,其余元素的硫化物及其类似化合物矿物只相当于地壳总质量的0.001%。虽然它们的分布量是如此有限,但它们却可以富集成具有工业意义的有色金属矿床。
硫化物及其类似化合物矿物种数有624种左右,而其中硫化物就占2/3以上。由于硫化物的类似化合物矿物在自然界远不如硫化物矿物常见。
化学成分:与硫组成化合物的最主要元素为铁、钻、镍、钼、铜、铅、锌、银、汞、锅、铋、锑、砷等;而谅、钢、铼等元素,主要以类质同像形式存在于硫化物中。硫化物的阳离子部分的元素,几乎都位于周期表上长周期的中部,属于铜型离子和接近铜型离子的过渡型离子。它们与硫具有显著的亲和力,所形成的化合物几乎都不溶于水。
阴离子硫往往具有不同的价态,如S2- (方铅矿PbS),[S2]2-(黄铁矿FeS2);此外,还存 在复杂的络阴离子,如[AsS3]3-、 [SbS3]3-, 等等。依据硫化物中碗离子价态的不同和络阴离子的存在与否,将硫化物矿物分为三类:
(1)单硫化物( compounds of single sulfur):硫以S2-形式与阳离子结合,其阳离子类型为过渡型离子和铜型离子,如方铅矿PbS、磁黄铁矿Fe1-xS.
(2) 对硫化物( conmpounds of sulfur pairs): 硫以哑铃状对阴离子[S2]2-形式与阳离子结合,其阳离子主要是铁、钻、镍等过渡型离子,如黄铁矿FeS2。在这类中还包括硫与砷或锑组成对 阴离子[AsS]3-或[ SbS]3-与阳离子结合而成的化合物,如毒砂FeAsS、硫锑铁矿FeSbS, 分别称为硫砷化物( sulfarsenides)、硫锑化物( sulfantimonids )。
(3) 硫盐( sulosats): 硫与半金属元素砷、锑或铋组成锥状络阴离子[AsS3]3-、 [SbS3]3-、[BiS3]3-, 以及由这些锥状络阴离子相互组成复杂形式的络阴离子与阳离子结合而 成。阳离子最主要是铜、银、铅三种铜型离子,如淡红银矿Ag3[AsS3]、 硫锑铅矿Pb5[Sb4S11]。 晶体化学特征硫化物矿 物以其一系列性质上的特点区别于标准离子晶格的晶体。这是因为在本大类矿物中,原子间的键性不仅表现有共价键性,还显示定的离子键性, 甚至还有金属键性。而这又是由组成它们的原子之电子结构组态所决定的。硫的最外层电子层构型为s2p4。 当它们与金属原子结合成硫化物时,则被激发成↓↓状态,即p层两个不成对电子可与金属阳离子中的不成对电子配对而形成共用电子对,其键性为共价键:也可被激发成↓↓状态,即既有共价键,又有离子键。金属键主要出现在过渡型离子具有d电子层个满的硫化物中,如磁黄铁矿Fe1-xS。
由于硫化物矿物的晶体结构具有较强的共价键性,因而离子的配位数往往受离子外电子层 杂化轨道的类型所影响,一般偏低。 而离子间类质同像替代能力,往往也因而有所不同。例如Ag+替代四面体配位中的Cu+可达20%;但当Cu+的配位数为3或2时,Ag+的替代能力急剧下降。
物理性质:绝大多数硫化物矿物呈金属色,金属光泽,条痕色深而不透明。仅少数硫化物,如雄黄、雌黄、辰砂、闪锌矿、淡红银矿等具金刚光泽,半透明。硬度变化较大。单硫化物和硫盐矿物硬度低,在2~4之间,尤其具层状结构者,其硬度甚至降低至1 ~2之间。对阴离子硫化物矿物,其硬度增高至5~6.5左右,同时缺乏解理或解理不完全。其他硫化物大多具有明显解理。另外,硫盐与单硫化物、对硫化物相比,一般光泽较弱, 脆性更大,易为酸所分解。硫化物矿物的熔点低,密度般在4g/cm3以上。
硫化物矿物形成的温度范围相当大,可以是岩浆成因,也可以是热液作用、风化作用和沉积作用形成。