Sulfuretos de ferro

Ben Valsler

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Todos os reluzentes não são ouro,
Muitas vezes já ouviu dizer isso.
Brian Clegg mostra outro lado,
para enganar ouro – sulfuretos de ferro.

Brian Clegg

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‘Há ouro naqueles montes!’ Ou será que há? Como seu apelido de ouro dos tolos sugere, a forma mineral pirita de dissulfeto de ferro II tem mais do que uma semelhança passageira com o metal precioso. Com a fórmula simples FeS2, a estrutura cúbica do composto pode resultar na produção de formas platônicas de aspecto notável, tanto em cubos com pontas crocantes como em dodecaedros que parecem ter sido fabricados, embora mais frequentemente a formação natural resulte em uma estrutura menos claramente demarcada.

Com os cristais de dissulfureto de ferro, os átomos de enxofre vêm em pares, com uma das quatro ligações de enxofre ligadas a outro átomo de enxofre. Estas ligações são quebradas sob aquecimento para produzir sulfureto de ferro II – FeS – e enxofre. Este processo é utilizado na produção de dióxido de enxofre, tanto para utilizar o gás, por exemplo, como lixívia para papel, como também como primeiro passo para a produção de ácido sulfúrico. Mais recentemente, o composto, que é um semicondutor, encontrou um uso em baterias de lítio-ferro, onde o cátodo é feito de dissulfeto de ferro: estas baterias são de tensão compatível com as células tradicionais de 1,5 volts, mas duram significativamente mais do que os equivalentes alcalinos.

Talvez a aplicação mais antiga de dissulfureto de ferro tenha sido como uma alternativa à pedra em fagulhas impressionantes – daí o nome pirite – e foi muitas vezes usada desta forma em pistolas antigas. Também tem sido usado há muito tempo na produção de sulfato de ferro, tradicionalmente conhecido como vitríolo verde. O sulfato de ferro ainda é usado desta forma, embora com mecanismos mais sofisticados do que a abordagem tradicional de deixar uma pilha de pirita na chuva e recolher o líquido que gotejava dela.

Como o mineral oxida, ele emite uma quantidade razoável de calor, o que pode resultar em explosões em minas de carvão com um alto teor de enxofre. Esta tendência para oxidar não significa, no entanto, que o dissulfureto de ferro II esteja sempre bloqueado. A pirita polida tem sido usada em joalharia desde os tempos antigos e os seus cristais bastante escuros (raramente têm o brilho do ouro) estavam particularmente na moda entre o final do século XVII e o início do século XX.

Confusivamente, as jóias feitas de pirite são chamadas jóias de marcasite – confusas porque existe um mineral alternativo de dissulfureto de ferro II chamado marcasite, onde a estrutura cúbica é esticada para o que é conhecido como uma forma ortopédica. Esta forma é menos adequada para fazer pedras preciosas, pois é mais frágil e susceptível de se desfazer. O nome da jóia (frequentemente pronunciado ‘marca-seet’ no Reino Unido) data de uma época em que todas as formas do mineral eram conhecidas como marcasite.

No entanto, o dissulfureto de ferro II não é de forma alguma a única forma de combinar ferro e enxofre. O sulfureto de ferro II de aspecto muito menos atraente é uma substância com manchas negras com uma estrutura octaédrica à volta do ferro. O composto forma-se com bastante frequência a partir da decomposição da matéria orgânica, seja como lama preta em pântanos ou da descoloração escura de uma gema de ovo demasiado cozida.

Este é apenas o começo para variantes subtis de sulfureto de ferro. Os minerais conhecidos como greigite, mackinawite e pirrotita têm variantes da estrutura, enquanto o pó preto de sulfureto de ferro III – Fe2S3 – só foi produzido artificialmente. As características da greigite nas capacidades de um grupo de bactérias marinhas só descobertas em 1975, que têm a notável capacidade de se orientarem de acordo com o campo magnético da Terra. Chamadas bactérias ‘magnetotácticas’, estes organismos têm cristais nas suas células que são na sua maioria greigite, que é o equivalente ao sulfureto de ferro do material magnético mais conhecido que ocorre naturalmente, a magnetite de óxido de ferro.

Talvez a mais interessante das estruturas alternativas seja a troilita, outra forma de sulfeto de ferro com uma estrutura hexagonal. Embora esta seja ocasionalmente encontrada nativa da Terra, ela aparece mais frequentemente em meteoritos – especificamente as variedades relativamente incomuns que se originaram na Lua e Marte antes de serem jateadas da superfície em um impacto do espaço.

O nome troilite foi dado em homenagem ao sacerdote italiano Domenico Troili que fez a primeira observação registrada de um meteoro resultando em um objeto atingindo o solo em 1766. Troili pensou que o material principal do meteorito era marcasita (provavelmente significando pirita), mas quase 100 anos depois o mineralogista alemão Gustav Rose identificou a composição do meteorito como um sulfeto de ferro diferente e deu-lhe o nome de Troili.

O sulfeto de ferro pode ser uma dor. Ele pode se acumular, por exemplo, em poços de petróleo e gás, rebentando a tubulação. No entanto, em outros lugares ele já provou o seu valor. Pode ser um simples composto de dois elementos químicos simples, e como pirita um falso ouro enganoso, mas nas suas variadas formas mostra uma diversidade e adaptabilidade que faz dos seus utilizadores tudo menos tolos.

Ben Valsler

Foi Brian Clegg em defesa do sulfureto de ferro. Na próxima semana, Mike Freemantle com querosene, e uma forma não convencional de guerra.

Michael Freemantle

Sobre um mês após o ataque japonês a Pearl Harbor em dezembro de 1941, um dentista americano inventou um esquema para demolir cidades japonesas amarrando pequenas bombas incendiárias a morcegos.

Ben Valsler

Descubra o que aconteceu no Projeto raio-x da próxima vez. Até lá, você pode enviar um e-mail para [email protected] ou tweet @chemistryworld se você tiver algum pedido de compostos que devemos incluir no podcast. Eu sou Ben Valsler, obrigado por se juntar a mim.