Vas-szulfidok

Ben Valsler

All that glitter is not gold,
ofit have you heard that told.
Brian Clegg shows another side,
to fools gold – iron sulfide.

Brian Clegg

‘There’s gold in them thar hills!’ Vagy tényleg ott van? Ahogy a bolondok aranya beceneve is sugallja, a vas-II-diszulfid pirit ásványi formája több mint múló hasonlóságot mutat a nemesfémmel. Az egyszerű FeS2 képletű vegyület kockaszerkezete figyelemre méltóan hatásos platóni alakzatokat eredményezhet, mind éles szélű kockákat, mind pedig olyan dodekaédereket, amelyek úgy néznek ki, mintha gyártották volna őket, bár a természetes képződmények gyakrabban eredményeznek kevésbé világosan körülhatárolt szerkezetet.

A vasdiszulfid kristályaiban a kénatomok párban helyezkednek el, a kén négy kötése közül az egyik egy másik kénatomhoz kapcsolódik. Ezek a kötések hevítés hatására felszakadnak, és vas-II-szulfid – FeS – és kén keletkezik. Ezt az eljárást a kén-dioxid előállítására használják, mind a gáz felhasználására, például papírfehérítőként, mind pedig a kénsav előállításának első lépéseként. Újabban a vegyület, amely félvezető, felhasználásra talált a lítium-vas akkumulátorokban, ahol a katód vas-diszulfidból készül: ezek az akkumulátorok feszültségkompatibilisek a hagyományos 1,5 voltos cellákkal, de lényegesen tovább bírják, mint az alkáli megfelelőik.

A vas-diszulfid legkorábbi alkalmazása talán a kovakő alternatívájaként volt a szikrázásnál – innen a pirit elnevezés -, és gyakran használták ilyen módon a korai pisztolyokban. Régóta használták a vas-szulfát előállításához is, amelyet hagyományosan zöld vitriolként ismertek. A vasdiszulfidot néha még mindig használják ilyen módon, bár kifinomultabb mechanizmusokkal, mint a hagyományos megközelítés, amikor egy halom piritet kint hagynak az esőben és összegyűjtik a róla lecsöpögő folyadékot.

Amint az ásvány oxidálódik, meglehetősen nagy mennyiségű hőt bocsát ki, ami robbanásokhoz vezethet a magas kéntartalmú szénbányákban. Ez az oxidációs hajlam azonban nem jelenti azt, hogy a vas-II-diszulfid mindig el van zárva. A csiszolt piritet már az ókor óta használják ékszerekben, és meglehetősen sötét kristályai (ritkán rendelkeznek az arany csillogásával) különösen divatosak voltak az 1700-as évek vége és a huszadik század eleje között.

Zavaróan a piritből készült ékszereket markazit ékszereknek nevezik – zavaróan azért, mert létezik egy alternatív vas II-diszulfid ásvány, a markazit, ahol a kockás szerkezet az úgynevezett orthorhombikus formára nyúlik. Ez a forma kevésbé alkalmas drágakövek készítésére, mivel törékenyebb és valószínűleg morzsolódik. Az ékszer neve (az Egyesült Királyságban gyakran “marca-seet”-nek ejtik) még abból az időből származik, amikor az ásvány minden formáját markazitnak nevezték.

A vas II-diszulfid azonban korántsem az egyetlen módja a vas és a kén kombinációjának. A sokkal kevésbé vonzó külsejű vas II szulfid egy fekete foltos anyag, amelynek szerkezete a vas körül oktaéderes. A vegyület igen gyakran szerves anyagok lebomlásakor képződik, akár a mocsarakban fekete iszapként, akár a túlfőtt tojássárgája sötét elszíneződéseként.

Ez csak a kezdet a vas-szulfid finom változataihoz. A greigit, a mackinawit és a pirrhotit néven ismert ásványok a szerkezet változatai, míg a vas-III-szulfid fekete porát – Fe2S3 – eddig csak mesterségesen állították elő. A greigit a tengeri baktériumok egy olyan, csak 1975-ben felfedezett csoportjának képességei között szerepel, amelyek figyelemre méltó módon képesek a Föld mágneses mezejének megfelelően tájékozódni. A “magnetotaktikus” baktériumoknak nevezett élőlények sejtjeiben található kristályok nagyrészt greigitből állnak, amely a legismertebb természetes mágneses anyag, a vasoxid magnetit vasszulfid-egyenértéke.