2.05 Sulfides
Eind 17e eeuw dacht ene Martin Frobisher in het noorden van Canada goud te hebben gevonden. Hij laadde er zijn boot mee vol en hoewel deze onderweg vaak dreigde te bezwijken onder het gewicht kwam hij veilig thuis. Daar wachtte hem een fikse teleurstelling, want hij bleek geen goud te hebben meegebracht, maar het relatief waardeloze pyriet.
Niet uit het veld geslagen vertrok hij weer naar Canada en vond op een andere plek alsnog goud. Wederom voer hij naar huis in een gruwelijk overladen boot om daar te horen te krijgen, dat hij hetzelfde spul had meegebracht als de eerste keer. (Bron: Made in America - Bill Bryson)
Afb. 1: Hoe ontstaat een pyrietzon? Wellicht speelt magnetisme een rol?
Afb. 3 (rechts): Pyrrhotiet op matrix.
Afb. 2: Pyriet op matrix uit Spanje. Duidelijk is hier te zien, dat pyriet een kubisch kristalstelsel heeft.
Het is dus niet zo vreemd dat de bijnaam van pyriet (FeS; ijzersulfide) ‘gekkengoud’ is (Engels: ‘fool’s gold’).
Pyriet (van het Griekse puros, dat ‘vuur’ betekent) hoort tot de sulfides, een grote groep mineralen, waar je niet zo veel over hoort. Het symbool S staat voor sulphur, de Latijnse naam voor zwavel.
Een bijzondere vorm van pyriet is pyrrhotiet (Fe1-xS, met 0 < x < 0,2). Bij dit mineraal ontbreekt een deel van de ijzerionen. Deze zijn niet vervangen door andere deeltjes, de plaatsen in het kristalrooster zijn leeg. Pyrrhotiet is magnetisch en hoe meer ijzeratomen er ontbreken (dus hoe groter x), des te magnetischer het materiaal.
Het kristalstelsel is hexagonaal (hierboven goed te zien) of monoklien. Bijzonder is dat beide types vaak voorkomen in hetzelfde item..
Marcasiet heeft een orthorombisch kristalstelsel en is een polymorf van pyriet. Ze hebben dezelfde chemische formule, maar een ander kristalstelsel.
Afb. 4: Marcasiet op matrix uit Frankrijk.
De naam marcasiet (ook vaak als 'markasiet' geschreven) is afkomstig uit het Arabisch.
Afb. 5: Marcasiet.
Naast pyriet zijn er meer sulfides met een eenvoudige chemische formule: galena (PbS, ook wel galeniet of loodglans genoemd), molybdeniet (MoS), covelliet (CuS), stibniet alias antimoniet (Sb2S3), cinnaber (HgS; kwiksulfide), sfaleriet (ZnS) en greenockiet (CdS; cadmiumsulfide). Verderop komen we nog alabandiet (MnS) tegen.
Afb. 6: Galena kennen we al van de geodes in 1.11.
Afb. 7: Molybdeniet is tamelijk zeldzaam.
Al deze mineralen zijn in mindere of meerdere mate giftig. Cinnaber verdampt dan ook nog eens, het doosje waarin het brokje hiernaast zit is helemaal verkleurd. Gauw het dekseltje er weer op!
Afb. 8: Deze covelliet uit Peru heeft een mooie diepblauwe glans.
Afb. 9: Stibniet, met de kenmerkende uitwaaierende kristallen, hier bepoederd met bariet, kwamen we al tegen in 1.06. Afkomstig uit Roemenië.
Afb. 10: Rode cinnaber uit Italië. In vroeger tijden werd dit mineraal gebruikt als pigment.
Sfaleriet wordt ook wel zinkblende genoemd. In zuivere vorm heeft het een gele tot bruine kleur. In de praktijk zit er vaak ijzer bij, die zorgt voor een donkere opake kleur. Het zou mij dan ook niet verwonderen als veel als sfaleriet verkochte stenen eigenlijk uit marmatiet ((Zn,Fe)S) bestaan.
Afb. 11: Donkere sfaleriet met witte kwarts.
'Schalenblende' is een bekend mineraal, dat vooral bestaat uit sfaleriet en verder uit marcasiet, pyriet, galena en wurziet.
Afb. 12: Geslepen schalenblende.
Afb. 13: Het bruin-oranje wurtziet is een dimorf van galena.
Wurziet (hexagonaal) wordt beschreven als een dimorf van sfaleriet (kubisch), met de chemische formule (Zn,Fe)S. Zou je dan niet moeten zeggen dat wurziet een dimorf is van marmatiet?
Afb. 14: Donkere chalcopyriet op witte matrix uit Roemenië.
Chalcopyriet (CuFeS2) en arsenopyriet (FeAsS) zijn, zoals de namen al suggereren, familie van pyriet.
Afb. 15: Blinkend arsenopyriet met bergkristal en oranjebruine rhodochrosiet uit Kosovo.
Ook het kleurrijke borniet (Cu5FeS4; ook wel ‘pauwenerts’ genaamd) hoort bij deze groep. Door oxidatie gaat dit mineraal iriseren. Een verschijnsel, dat zich door mij niet goed op een foto laat vastleggen.
Afb. 16: Kleurrijke, iriserende borniet.
Een paar kobalt-houdende sulfides zijn cobaltiet (CoAsS) en carrolliet (CuCo2S4).
Afb. 17: Zilverkleurig cobaltiet op chalcopyriet uit Zweden.
Afb. 18: Zilverkleurige carrolliet-kristallen op matrix uit de DR Congo.
Carrolliet is genoemd naar Carroll County, Maryland, VS, de eerste vindplaats.
Afb. 19: Meer carrolliet op matrix uit de DR Congo.
In 1.01 kwamen we al realga(a)r (As4S4) en orpiment (As2S3, ook wel auripigment genoemd) tegen.
Afb. 20: Oranje orpiment. De gele kristallen zouden zwavelkristallen kunnen zijn.
Greenockiet (CdS, cadmiumsulfide) heeft een hexagonaal kristalstelsel. Het lukt mij niet om de honingraatjes te zien, die greenockiet onderscheidt van zijn dimorf hawleyiet, dat kubische kristallen heeft. Hawleyiet zou minder zeldzaam zijn dan greenockiet, maar ik ben het nog nergens te koop tegengekomen (en greenockiet duidelijk wel).
Afb. 21: Greenockiet uit Tjechië.
Afb. 23 Rechts): Donkere bournoniet met een mooi kwartskristal uit Roemenië.
Vervolgens komen we bij de sulfides met ingewikkelder formules.
Rebuliet (Tl5Sb5As8S22) bestaat naast zwavel uit thallium (vroeger vaak gebruikt als rattengif), antimoon en arseen. Hoe giftig wil je het hebben?
Afb.22: Donkere rebuliet-kristallen op het ook al giftige oranje orpiment. Afkomstig uit China.
Bournoniet (PbCuSbS3) heeft ook nogal wat giftige bestanddelen.
Tetrahedriet is sinds enige tijd door de IMA gesplitst in 3 afzonderlijke mineralen: tetrahedriet-Zn, -Fe en -Hg. Van het stuk hieronder is helaas niet bekend tot welke van de 3 het behoort.
Afb. 24: Donkere tetrahedriet met heldere kwarts op matrix uit Roemenië.
De officiële formule voor de tetrahedriet-groep luidt: Cu6(Cu4X2+2)Sb4S13, waarbij X = Zn, Fe2+, Hg of Cd. Je zou dus een 4e lid verwachten: tetrahedriet-Cd.
Ik heb begrepen, dat in de praktijk bij de meeste tetrahedriet de X bestaat uit Zn met Fe2+.
Afb. 25: Donkergrijze berthieriet (FeSb2S4) op matrix uit Duitsland.
Afb. 26: Grijsblauwe vezels boulangeriet (Pb5Sb4S11) met pyriet op matrix, afkomstig uit Kosovo.
Afb. 27: Grijze vezels jamesoniet (Pb4FeSb4S14) op matrix uit Mexico.
Hieronder nog een eenvoudige sulfide, die net als greenockiet en hawleyiet tamelijk zeldzaam is.
Afb. 28: Een stukje alabandiet (MnS) uit Tanzania.
Verder heb ik de hand kunnen leggen op een sulfide dat zilver (Ag van argentum) bevat. Proustiet, met een prachtige donkerrode kleur, en xanthoconiet, dat meer oranjebruin is, zijn dimorphen met de chemische formule Ag3AsS3. Het kristalstelsel van proustiet is trigonaal en dat van xanthoconiet monoklien.
Afb. 29: Proustiet en xanthoconiet op matrix uit Marokko. Je moet de foto echt vergroten om de kleuren een beetje te kunnen zien.
Afb. 30: Brons-grijs valleriïet op matrix uit Canada.
Enige tijd geleden was het onzeker of valleriïet (Fe2+,Cu)4(Mg,Al)3S4(OH,O)6) genoemd was naar Goran Wallerius (of Vallerius), een Zweedse mijningenieur, die begin 19e eeuw leefde, of naar Johan Gottschalk Wallerius, een Zweeds medicus en mineraloog uit de 18e eeuw.
Hier kun je nalezen op welke wijze men heeft vastgesteld dat Johan Gottschalk de ware naamgever van het mineraal is: http://www.mindat.org/mesg-6-153088.html
Deze laatste Wallerius is trouwens een grote naam in de mineralogie. Hij bestudeerde in die tijd beroemde mineralencollecties en had zelf een privéverzameling van zo’n 4.000 items.
Je komt hem vaak tegen als degene, die namen aan mineralen gaf, al hielden die niet altijd stand. Een voorbeeld is een mineraal, dat hij de naam ‘fahlerz’ gaf en dat later werd herdoopt tot tetrahedriet.
Afb.31: Kristallen van cylindriet (Pb3Sn4FeSb2S14) op matrix uit Bolivia. De naam spreekt voor zich zelf, lijkt me.
Falkmaniet heeft een bijzondere chemische formule: Pb5.4Sb3.6S11.
Er bestaan natuurlijk geen decimale atomen, dus wat is hier aan de hand?
Het blijkt, dat falkmaniet in 60% van de gevallen 5 lood- en 4 antimoon-ionen bevat en in 40% van de gevallen 6 lood- en 3 antimoon-ionen.
Afb. 32: Falkmaniet op matrix uit Duitsland.
Afb. 33: Donkergrijze chalcociet (Cu2S) op donkerrode matrix uit Slowakije.
Afb. 34: Donkergrijze bismutiniet met wat matrix uit Brazilië.
Het sulfide bismutiniet (Bi2S3) moet niet verward worden met het carbonaat bismutiet ((BiO)2CO3).
Afb. 35: Kermesiet-kristallen op matrix uit Slowakije.
Hiernaast nog een familielid van stibniet: kermesiet (Sb2S2O). De kristallen hebben de vorm van hele dunne naalden in waaiers.
Sommige sulfides hebben waanzinnig grote, ingewikkelde kristallen. Wat dacht je van dekatriasartoriet: TlPb58As97S204.
Afb. 36: Dekatriasartoriet op matrix uit Zwitserland (bron: www.e-rocks.com).
Je had vast niet gedacht dat er zoveel sulfides zouden zijn. En dan heb je nog maar een klein deel gezien. Want sulfides vormen een zeer uitgebreide familie van mineralen met een paar honderd leden. Naast die met wisselende hoeveelheden ijzer, antimoon, lood, koper en nikkel zijn er ook met goud, platina en zilver. En zelfs met zeldzame metalen als rhodium, iridium en palladium.
Voorlopig is dit het dus wat betreft de sulfides. Maar niet wat betreft zwavel. Want zwavel komt in meer gedaanten voor. Dat komt door de opbouw van het atoom van dat element.
Zwavel komt voor in verschillende ‘valenties’: S2- (dat als zout een sulfide oplevert), S4+ en S6+. Die laatste valentie is ook belangrijk in de mineralogie, want die levert de groep sulfaten op, waarvan we al enkele leden zijn tegengekomen: celestien (SrSO4), seleniet (CaSO4·2H2O) en anhydriet (CaSO4). De groep sulfaten komt op een volgende pagina aan bod.
Afb.38 (rechts): Zwavelkristallen op een matrix van celestien uit Polen.
Wie wel eens een documentaire over vulkanisme heeft bekeken zag dat er op de helling van de vulkaan vaak grote stukken rots geel gekleurd zijn.
Dit is pure zwavel. En zwavel vormt ook kristallen, waarbij 8 atomen samen een molecuul vormen: S8.
Afb. 37: Impressie van de structuur van een S8-molecuul. (Bron: Wikipedia)
Pas wel op met zwavel, want het is uiterst brandbaar. Het is niet voor niets het hoofdbestanddeel van lucifers (zwavelstokjes!). Als je zwavel verbrandt komt het giftige SO2-gas vrij. Inderdaad met de, in de mineralogie minder belangrijke, S4+-valentie.
Tenslotte wil ik je het volgende plaatje niet onthouden. Het is dan wel geen pyriet, maar wordt verkocht als chalcopyriet. Als je dit ziet is het niet verwonderlijk als je denk dat het hier om goud gaat.
Afb. 39: Bol van chalcopyriet uit Peru. (Bron: www.catawiki.nl)