Piryt – minerał żelaza z gromady siarczków, w języku chemii nadsiarczek żelaza (II), w potocznym zaś znany jako złoto głupców ze względu na swój złotawy, metaliczny połysk. Minerał ten znany od dawna, dopiero teraz został zauważony jako obiecujący materiał dla zastosowań w przemyśle hi-tech takim jak chociażby: fotowoltaika, spintronika, katalizatory. Za jego olbrzymi potencjał odpowiedzialne są elektryczne własności powierzchni, które do niedawna pozostawały nieodkryte.
Piryt koroduje najszybciej w beztlenowym środowisku, a zwłaszcza w sąsiedztwie oceanu. Skutkuje to uformowaniem się korozyjnej powłoki (rdza) uwidaczniającej się w postaci nalotu na konstrukcjach stalowych w branży ropy naftowej i gazu ziemnego, dlatego też koncerny naftowe są zainteresowane lepszym zrozumieniem własności pirytu a także mechanizmów jego korozji, w celu spowolnienia tego procesu w przypadku stali. Koncern BP wspiera finansowo Centrum Materiałów oraz Badań nad Korozją na MIT. Piryt pod wpływem tlenu i wilgoci atmosferycznej ulega szybkiemu powierzchniowemu wietrzeniu, utleniając się do tlenków i wodorotlenków żelaza (np. do limonitu) oraz siarczanów żelaza (korozja atmosferyczna). Nawet dotknięcie palcem ścian kryształu pirytu może skutkować pojawieniem się rdzy na jego powierzchni w ciągu kilku dni, ze względu na naturalną wilgoć i kwaśny odczyn skóry. “Mniejsza przerwa energetyczna oznacza większą korozję” – powiedział prof. Yildiz, dodając że badacze często nie doceniają wpływu jakże ważnego współczynnika korozji.
Piryt – właściwości powierzchni
Zespół naukowców z MIT jako pierwszy odnalazł sposób, aby zbadać nieuchwytne do tej pory własności elektryczne powierzchni, która znacząco różni się od innych materiałów. Co więcej, pomiar własności powierzchni jest zdecydowanie trudniejszy niż w przypadku badania właściwości materiału w całej objętości. Badacze wykorzystali do tego celu połączenie skaningowej spektroskopii tunelowej wraz z nowoczesnymi metodami obliczeniowymi. “Musieliśmy opracować skuteczne narzędzie które pozwoli nam na pomiar zaledwie jednej lub dwóch warstw atomowych wgłąb materiału” – powiedział prof. Herbert. Wynik badań ujawniają między innymi że przerwa energetyczna – własność kluczowa w przewodnictwie elektrycznym – w powierzchniowych warstwach pirytu jest zdecydowanie mniejsza niż w przypadku materiału w całej objętości. Poprzednie badania przyniosły sprzeczne wyniki dla pasma wzbronionego na powierzchni co poskutkowało odstąpieniem od badań nad pirytem. Po wznowieniu badań okazało się że na powierzchni znajdują się niewysycone wiązania co skutkuje dużą aktywnością chemiczną. Jest to bezpośrednim powodem rozbieżności między własnościami ogółu materiału a jego powierzchnią.
Piryt ma duży potencjał a jego własności były badane już w latach 80 XX wieku w celu zastosowań do ogniw fotowoltaicznych. Obecnie wiemy że minerał jest dość rozpowszechniony i niedrogi, stąd propozycja stosowania go w spinotronice do urządzeń w których informacji są przenoszone za pomocą spinów elektronowych. Pionierskie badania mogą również posłużyć do lepszego zrozumienia różnic pomiędzy strukturą i własnościami powierzchni a materiałem w całej objętości.
Piryt (FeS2)
Nazwa pirytu pochodzi od greckiego pyrites lithos, czyli “kamień, który uderza w ogień”. Kryształy tworzone są w układzie izometrycznym; kostki, ośmiościany, pirytogwiazdy i kombinacje tych i innych form. Piryt czasami zawiera także niewielkie ilości kobaltu, niklu, srebra lub złota.
Formy pirytów w prawie wszystkich typach środowisk, w tym osadowych, igniowych i metamorficznych, a także żyłach hydrotermicznych.
Zastosowania pirytu
Zmniejsza się wykorzystanie pirytu. Główne zastosowania obejmują dzisiaj:
- Produkcja dwutlenku siarki dla przemysłu papierniczego
- Produkcja kwasu siarkowego dla przemysłu chemicznego i nawozowego
- Piryt jest najczęściej wydobywany na złoto, miedź lub inne elementy z nim związane.
- Piryt był w dawnych czasach polerowany przez rdzennych Amerykanów i używany jako lustro.
- Kamień ozdobny
- Kamień kolekcjonerski
Piryt składa się z żelaza i siarki, jednakże minerał ten nie jest ważnym źródłem żadnego z tych pierwiastków. Żelazo jest zazwyczaj otrzymywane z rud tlenkowych, takich jak hematyt i magnetyt. Rudy te występują w znacznie większych skupiskach, żelazo jest łatwiejsze do wydobycia, a metal nie jest zanieczyszczony siarką, co zmniejsza jego wytrzymałość.
Piryt był kiedyś ważną rudą do produkcji siarki i kwasu siarkowego. Dzisiaj większość siarki jest otrzymywana jako produkt uboczny w przetwórstwie ropy naftowej i gazu. Część siarki jest nadal produkowana z pirytu jako produktu ubocznego przy produkcji złota.
Piryt jest okazjonalnie wykorzystywany jako kamień szlachetny. Jest on formowany w koraliki, cięty w kaboszony, fasetowany i rzeźbiony w kształty. Ten rodzaj biżuterii był popularny w Stanach Zjednoczonych i Europie w połowie do końca XVIII wieku. Większość kamieni biżuterii nazywano “markazytem”, ale w rzeczywistości są to piryty. Markazyt byłby złym wyborem dla biżuterii, ponieważ szybko się utlenia, a produkty utleniania powodują uszkodzenia wszystkiego, z czym mają kontakt. Piryt nie jest doskonałym kamieniem jubilerskim, ponieważ łatwo ulega zmatowieniu.
Piryt jako ruda złota
Najważniejszym zastosowaniem pirytu wydobycie rudy złota. Złoto i piryt powstają w podobnych warunkach i występują razem w tych samych skałach. W niektórych złożach niewielkie ilości złota występują jako inkluzje i substytuty w obrębie pirytu.
Niektóre piryty mogą zawierać 0,25% masy złota lub więcej. Chociaż jest to niewielka część złoża, wartość złota jest tak duża, że piryt może być wartościowym celem wydobycia. Jeśli piryt zawiera 0,25% złota, a cena złota wynosi 1500$ za uncję, to jedna tona pirytu będzie zawierać około 73 uncji złota o wartości ponad 109,000$. Wszystko zależy to od tego, jak skutecznie można odzyskać złoto i jaki jest koszt procesu.
Piryty i projekty budowlane
Kruszony kamień używany do produkcji betonu, kostki betonowej i asfaltowych materiałów chodnikowych musi być wolny od pirytu. Piryt będzie się utleniał pod wpływem powietrza i wilgoci. To utlenianie spowoduje produkcję kwasów i zmianę objętości, która uszkodzi beton i zmniejszy jego wytrzymałość. Uszkodzenie to może spowodować awarię i problemy z konserwacją.
Piryt nie powinien być obecny w materiale bazowym, podłożu pod drogami, parkingami lub budynkami. Utlenianie pirytu może prowadzić do uszkodzenia chodnika, fundamentów i podłóg. Należy badać place budowy w celu wykrycia obecności materiałów pirytowych. Jeśli piryt zostanie wykryty, miejsce to może zostać odrzucone lub problematyczne materiały mogą zostać wydobyte i zastąpione wysokiej jakości wypełnieniem.
Identyfikacja pirytu
Ręczne próbki pirytu są zwykle łatwe do zidentyfikowania. Minerał zawsze ma barwę mosiężno-żółtą, metaliczny połysk i wysoki ciężar właściwy. Jest twardszy od innych żółtych minerałów metalicznych, a jego smuga jest czarna, zwykle z odcieniem zieleni. Często występuje w dobrze uformowanych kryształach w kształcie kostek, ośmiościanów lub pirydohedronów, które często mają prążkowane powierzchnie.
Jedynym pospolitym minerałem, który ma właściwości podobne do pirytu, jest markazyt, dimorf pirytu o tym samym składzie chemicznym, ale o ortorombicznej strukturze krystalicznej. Markazyt nie ma tego samego mosiężnego żółtego koloru pirytu. Zamiast tego jest to kolor blady mosiężny, czasami z lekkim odcieniem zieleni. Markazyt jest bardziej kruchy niż piryt, a także ma nieco mniejszy ciężar właściwy przy 4,8.
Piryt – złoto głupców
Dlaczego piryt jest nazywany złotem głupców? Złoty kolor, metaliczny połysk i wysoki ciężar właściwy często powodują, że jest on mylony ze złotem przez niedoświadczonych poszukiwaczy. Jednak piryt jest często kojarzony ze złotem. Te dwa minerały często występują razem, a w niektórych złożach piryt zawiera wystarczająco dużo zawartego w nim złota, aby uzasadniać jego wydobycie.
Piryt i złoto można łatwo odróżnić. Złoto jest bardzo miękkie i wygina się lub wgniata pod naciskiem szpilki. Piryt jest kruchy, a cienkie kawałki złota łamią się pod wpływem nacisku. Złoto pozostawia żółtą smugę, podczas gdy smuga pirytu jest zielonkawo-czarna. Złoto ma również znacznie większy ciężar właściwy.
Źródło:
[1] Pyrite 2 by Barta IV, flickr.com, CC BY 2.0
[2] http://web.mit.edu/newsoffice/2013/probing-the-surface-of-pyrite-1001.html | 02.10.2013
[3] http://pl.wikipedia.org/wiki/Piryt | 02.10.2013