Pyrit

Khoáng vật học

Khoáng vật này có mặt như là các tinh thể đẳng cực thường xuất hiện dưới dạng các khối lập phương. Các mặt của lập phương có thể có sọc (các đường song song trên mặt tinh thể hay mặt cát khai) do kết quả của sự xen kẽ các khối lập phương với các mặt diện pyrit. Pyrit cũng hay xuất hiện dưới dạng các tinh thể bát diện và dạng diện pyrit (hình thập nhị diện với các mặt ngũ giác). Nó có mặt gãy hơi không đều và concoit, độ cứng Mohs khoảng 6–6,5, tỷ trọng riêng khoảng 4,95–5,10. Nó giòn và có thể nhận dạng trên thực địa do có mùi đặc trưng để phân biệt, được giải phóng ra khi mẫu vật bị tán nhỏ.
Pyrit thông thường được tìm thấy ở dạng gắn liền với các sulfua hay ôxít khác trong các mạch thạch anh, đá trầm tích, đá biến chất cũng như trong các tầng than, và trong vai trò của khoáng vật thay thế trong các hóa thạch. Mặc dù có tên hiệu là vàng của kẻ ngốc, nhưng một lượng nhỏ vàng đôi khi cũng được tìm thấy trong quặng chứa khoáng vật này. Vàng và asen xuất hiện như là sự thay thế đi kèm nhau trong cấu trúc pyrit. Tại khu trầm tích vàng ở Carlin, Nevada, pyrit asen chứa tới 0,37% theo trọng lượng là vàng. Pyrit chứa vàng là loại quặng vàng có giá trị.

Phong hóa và giải phóng sulfat

Pyrit bị lộ thiên ra ngoài không khí trong quá trình khai thác mỏ và khai quật sẽ phản ứng với ôxy và nước để tạo thành sulfat, gây ra sự thoát nước mỏ axít. Quá trình axít hóa này tạo ra từ phản ứng của vi khuẩn chi Acidithiobacillus, các dạng vi khuẩn tìm kiếm nguồn năng lượng của chúng bằng cách ôxi hóa các ion sắt II (Fe²⁺) thành các ion sắt III (Fe³⁺) với việc sử dụng ôxy như là tác nhân ôxi hóa. Các ion sắt III đến lượt mình lại tấn công pyrit để sinh ra ion sắt II và sulfat. Sắt hóa trị 2 lại được vi khuẩn sử dụng để tạo ra sắt hóa trị 3 và chu trình này tiếp diễn cho đến khi pyrit cạn kiệt.

Sử dụng

Pyrit được sử dụng ở quy mô thương mại trong sản xuất điôxít lưu huỳnh, có ứng dụng trong các ngành công nghiệp như sản xuất giấy, axít sulfuric, mặc dù vai trò của các ứng dụng này đang bị suy giảm.

Pyrit và marcasit

Pyrit thông thường hay bị nhầm lẫn với khoáng vật marcasit, mà tên gọi của nó có nguồn gốc từ tiếng Ả Rập để chỉ pyrit, do các đặc trưng tương tự của chúng. Marcasit là dạng đa hình của pyrit, nghĩa là nó có cùng một công thức như pyrit nhưng khác về cấu trúc và vì thế khác biệt về hình dáng tinh thể và tính đối xứng. Tuy nhiên, trạng thái ôxi hóa hình thức là giống như trong pyrit do các nguyên tử lưu huỳnh xuất hiện trong các cặp tương tự như persulfua. Marcasit/pyrit có lẽ là cặp đa hình phổ biến bậc nhất chỉ sau cặp kim cương/graphit (than chì). Bề ngoài của marcasit có ánh bạc nhiều hơn một chút.
Marcasit là họ hàng ở trạng thái ổn định giả (giả bền) của pyrit và nó sẽ dần dần chuyển sang dạng pyrit nếu bị đốt nóng hay thời gian đủ dài. Marcasit là tương đối hiếm, nhưng có thể là phổ biến cục bộ trong một vài kiểu quặng trầm tích, chẳng hạn như có trong quặng Pb-Zn kiểu thung lũng Mississippi. Marcasit dường như chỉ hình thành từ dạng dung dịch lỏng.
Pyrit thông thường cũng được dùng trong nghề kim hoàn mỹ nghệ để làm các chuỗi hạt hay vòng đeo tay. Mặc dù là tương tự về thành phần, nhưng marcasit lại không thể sử dụng trong lĩnh vực này do nó có xu hướng bị vỡ vụn ra thành dạng bột. Bổ sung cho sự lộn xộn và nhầm lẫn giữa marcasit và pyrit là việc sử dụng từ Marcasit như là tên gọi thương phẩm cho đồ kim hoàn mỹ nghệ từ pyrit. Thuật ngữ này được áp dụng cho các viên đá nhỏ được đánh bóng và tạo mặt, được dát vào bạc thật (hay bạc sterling, chứa 92,5% bạc và 7,5% kim loại khác). Tuy các viên đá này được gọi là marcasit, nhưng trên thực tế chúng chính là pyrit.

Các trạng thái ôxi hóa hình thức

Từ khía cạnh của hóa vô cơ kinh điển, trong đó người ta gán các trạng thái ôxi hóa hình thức cho mỗi nguyên tử (hóa trị), thì pyrit có lẽ được miêu tả tốt nhất như là Fe²⁺S₂²⁻. Tính chất hình thức này công nhận rằng các nguyên tử lưu huỳnh trong pyrit xuất hiện thành cặp với các liên kết S-S rõ ràng. Các đơn vị persulfua này có thể được nhìn nhận như là có nguồn gốc từ persulfua hiđrô (H₂S₂). Vì thế pyrit có lẽ nên gọi mang tính miêu tả nhiều hơn là persulfua sắt chứ không phải disulfua sắt. Ngược lại, molypdenit (MoS₂) có đặc trưng là các trung tâm sulfua (S²⁻) cô lập. Kết quả là, trạng thái ôxi hóa của molypden là Mo⁴⁺. Khoáng vật asenopyrit có công thức FeAsS. Trong khi pyrit có các tiểu đơn vị S-S thì asenopyrit có các tiểu đơn vị As-S, về mặt hình thức là có nguồn gốc từ sự khử proton của H₂AsSH. Phân tích các trạng thái ôxi hóa kinh điển có thể khuyến cáo nên miêu tả asenopyrit như là Fe³⁺AsS³⁻.

Các biến thể

Bravoit là một biến thể của pyrit chứa niken-coban, với trên 50% là sự thay thế bằng Ni²⁺ cho Fe²⁺ trong pyrit. Bravoit không được công nhận một cách chính thức như là khoáng vật và nó được đặt tên theo tên nhà khoa học Peru là Jose J. Bravo (1874-1928).