سولفید آهن

برایان کلگ

“در تپه ها طلا در آنها وجود دارد!” یا وجود دارد؟ همانطور که نام مستعار طلای احمقان نشان می دهد، شکل معدنی پیریت دی سولفید آهن II بیش از یک شباهت گذرا به فلز گرانبها دارد. با فرمول ساده FeS ₂ ، ساختار مکعبی این ترکیب می‌تواند منجر به تولید اشکال افلاطونی بسیار مؤثری هم در مکعب‌های با لبه‌های ترد و هم در دوازده‌وجهی شود که به نظر می‌رسند ساخته شده‌اند، هرچند که اغلب شکل‌گیری طبیعی منجر به شکل‌گیری کمتر مشخص می‌شود.

سولفید آهن

ساختار درون کریستال‌های دی سولفید آهن، اتم‌های گوگرد به صورت جفت می‌آیند که یکی از چهار پیوند گوگرد به اتم گوگرد دیگری متصل است. این پیوندها تحت حرارت شکسته می شوند تا سولفید آهن II – FeS – و گوگرد تولید کنند. این فرآیند در تولید دی اکسید گوگرد، هم برای استفاده از گاز، به عنوان مثال به عنوان سفید کننده کاغذ و هم به عنوان اولین گام برای تولید اسید سولفوریک استفاده می شود. 

اخیراً، این ترکیب، که یک نیمه هادی است، در باتری های لیتیوم-آهن کاربرد پیدا کرده است، جایی که کاتد از دی سولفید آهن ساخته شده است: این باتری ها با ولتاژ سازگار با سلول های 1.5 ولتی سنتی هستند، اما به طور قابل توجهی بیشتر از معادل های قلیایی عمر می کنند.

شاید اولین کاربرد دی سولفید آهن به عنوان جایگزینی برای سنگ چخماق در جرقه های کوبنده – از این رو پیریت نامیده می شود – و اغلب به این روش در تپانچه های اولیه استفاده می شد. همچنین برای مدت طولانی در تولید سولفات آهن، که به طور سنتی به عنوان ویتریول سبز شناخته می شود، استفاده می شود.

 هنوز هم گاهی اوقات از دی سولفید آهن به این روش استفاده می‌شود، البته با مکانیسم‌های پیچیده‌تری نسبت به روش سنتی که انبوهی از پیریت را در زیر باران رها می‌کند و مایعی را که از آن می‌چکد جمع‌آوری می‌کند.

همانطور که این ماده معدنی اکسید می شود، مقدار مناسبی گرما از خود ساطع می کند که می تواند منجر به انفجار در معادن زغال سنگ با محتوای گوگرد بالا شود.

 با این حال، این تمایل به اکسید شدن به این معنی نیست که دی سولفید آهن II همیشه قفل شده است. پیریت جلا داده شده از زمان های قدیم در جواهرات استفاده می شده است و کریستال های نسبتاً تیره آن (به ندرت درخشش طلا را دارند) به ویژه بین اواخر دهه 1700 و اوایل قرن بیستم مد بودند.

براچ مارکازیت

به طور گیج کننده، جواهرات ساخته شده از پیریت، جواهرات مارکازیت نامیده می شوند – گیج کننده است زیرا یک ماده معدنی دی سولفید آهن II به نام مارکازیت وجود دارد، که در آن ساختار مکعبی به شکلی که به شکل ارتورومبیک شناخته می شود، کشیده می شود. این فرم برای ساختن سنگ های قیمتی کمتر مناسب است زیرا شکننده تر است و احتمال خرد شدن دارد. نام جواهرات (اغلب در انگلستان “marca-seet” تلفظ می شود) به زمانی برمی گردد که همه اشکال این ماده معدنی به نام مارکازیت شناخته می شدند.

کانی مارکازیت

با این حال، دی سولفید آهن II به هیچ وجه تنها راه ترکیب آهن و گوگرد نیست. سولفید آهن II که بسیار جذاب تر است، یک ماده خالدار سیاه رنگ با ساختاری هشت وجهی در اطراف آهن است. این ترکیب اغلب از تجزیه مواد آلی تشکیل می شود، چه به صورت لجن سیاه در باتلاق ها یا تغییر رنگ تیره زرده تخم مرغ بیش از حد پخته شده باشد.

منبع: Perditax

ساختار کریستالی گریژیت

این فقط شروعی برای انواع ظریف سولفید آهن است. مواد معدنی معروف به گریژیت، ماکینویت و پیروتیت دارای ساختارهای مختلفی هستند، در حالی که پودر سیاه سولفید آهن III – Fe ₂ S ₃ – تنها به طور مصنوعی تولید شده است. ویژگی های گریژیت در توانایی های گروهی از باکتری های دریایی تنها در سال 1975 کشف شد که توانایی قابل توجهی برای جهت دهی بر اساس میدان مغناطیسی زمین دارند. این موجودات که باکتری “مغناطیس تاکتیک” نامیده می شوند، در سلول های خود کریستال هایی دارند که عمدتا گریژیت هستند، که معادل سولفید آهن بهترین ماده مغناطیسی طبیعی شناخته شده، مگنتیت اکسید آهن است.

منبع: Raymond T. Downward, NASA

سطح حکاکی شده شهاب سنگ Mundrabilla که فاز فلزی آلیاژ آهن نیکل از کامسیت (38٪ نیکل) و تانیت (6٪ نیکل) را در پایین سمت راست، پایین سمت چپ و بالا سمت چپ نشان می دهد. ماده تیره تر یک سولفید آهن (FeS یا ترویلیت) با رسوبات موازی دوبرلیت (سولفید کروم آهن (FeCr2S4) است.

شاید جالب ترین ساختار جایگزین تروئیل باشد، شکل دیگری از سولفید آهن با ساختار شش ضلعی. اگرچه گاهی اوقات این ماده بومی زمین یافت می شود، اما اغلب در شهاب سنگ ها ظاهر می شود – به ویژه گونه های نسبتاً غیر معمولی که در ماه و مریخ قبل از انفجار از سطح در اثر برخورد از فضا سرچشمه می گیرند.

نام تروئیل به افتخار کشیش ایتالیایی دومنیکو ترویلی که اولین مشاهده ثبت شده از یک شهاب سنگ را انجام داد که منجر به برخورد یک شی با زمین در سال 1766 شد. 100 سال بعد، گوستاو رز، کانی شناس آلمانی، ترکیب شهاب سنگ را به عنوان یک سولفید آهن متفاوت شناسایی کرد و آن را به نام ترویلی نامگذاری کرد.

سولفید آهن می تواند دردناک باشد. می تواند به عنوان مثال در چاه های نفت و گاز ایجاد شود و لوله ها را خز کند. با این حال، در جاهای دیگر ارزش خود را ثابت کرده است. این ممکن است ترکیبی ساده از دو عنصر شیمیایی ساده و به عنوان پیریت یک طلای تقلبی فریبنده باشد، اما در اشکال متنوع خود تنوع و سازگاری را نشان می دهد که کاربرانش را به چیزی جز احمق تبدیل می کند.

بن والسلر

این برایان کلگ در دفاع از سولفید آهن بود. هفته آینده، مایک فریمانتل با نفت سفید، و شکل غیر متعارف جنگ.

مایکل فریمانتل

حدود یک ماه پس از حمله ژاپنی ها به پرل هاربر در دسامبر 1941، یک دندانپزشک آمریکایی طرحی برای تخریب شهرهای ژاپن با بستن بمب های آتش زا کوچک به خفاش ها ارائه کرد.

بن والسلر

هر چیزی که می درخشد طلا نیست،
اغلب شنیده اید که می گویند.
برایان کلگ جنبه دیگری را
به احمق های طلا نشان می دهد – سولفید آهن.