Cân bằng phản ứng FeS + O2 = Fe2O3 + SO2 (và phương trình FeS2 + O3 = Fe2O3 + SO2)

Sắt disulfide là một hợp chất vô cơ có công thức hóa học là FeS2, thường được gọi là ferrous disulfide, với trọng lượng phân tử là 119,975.

Sắt disulfide chủ yếu có hai loại khoáng chất trong tự nhiên: pyrit và marcasit.

Marcasit thuộc hệ tinh thể trực thoi, và độ rộng vùng cấm của nó hẹp, không thích hợp cho quá trình chuyển đổi quang điện hiệu quả. Pyrit là phổ biến nhất, là tinh thể lập phương màu vàng, không mùi và tinh thể này thuộc một trong các sulfua khoáng chất trong hệ tinh thể cân bằng.

Nguyên liệu thô được sử dụng để sản xuất axit sunfuric chủ yếu là pyrit, thường chứa coban, niken và selen, có cấu tạo lập phương tâm diện điển hình là AB2, tương tự như NaCl, nguyên tử Fe nằm ở góc đỉnh và tâm mặt của ô đơn vị.

Các nguyên tử S2 có hình quả tạ nằm trên 12 cạnh của ô đơn vị khối và không dễ bị phân tán. Có ba dạng tinh thể của disulfua sắt tự nhiên, đó là hình lập phương, hình bát diện, khối đa diện ngũ giác và đa hình, v.v … Hàm lượng của hai dạng tinh thể đầu tiên rất cao và hàm lượng của dạng sau rất thấp.

Vì công thức cấu tạo phân tử của các dạng tinh thể khác nhau của disulfua sắt là AB2, nên các tính chất vật lý và hóa học của chúng giống nhau, và rất khó để phân tách chúng bằng phương pháp vật lý và hóa học.

Có các sọc song song với các cạnh tinh thể trên mặt phẳng tinh thể của hình lập phương, và các sọc trên mỗi mặt phẳng tinh thể vuông góc với nhau. Các tập hợp dày đặc, khối lượng lớn, dạng hạt hoặc dạng củ.

Nguyên liệu Fe có hoá trị +2, S hoá trị -1, đặc biệt hơn cả nguyên tử nhóm S2 đều có hoá trị -2. Là thành phần chính của pyrit, FeS2 có tính khử từ, là chất không hoạt động ở nhiệt độ phòng và trở nên hoạt động khi nhiệt độ tăng. Nó bị oxy hóa thành oxit sắt và oxit lưu huỳnh trong không khí, và chủ yếu được sử dụng để sản xuất lưu huỳnh đioxit, axit sulfuric và pin lithium.

Trong tự nhiên, FeS2 chủ yếu tồn tại ở dạng marcasit và pyrit, pyrit là khoáng vật sunfua phân bố rộng rãi nhất và có thể xuất hiện trong mọi loại đá. Pyrit là nguyên liệu chính để chiết xuất lưu huỳnh và tạo ra axit sunfuric, nó cũng là một loại đá quý cổ rất rẻ.

Ngoài việc mài đá quý, nó cũng có thể được sử dụng làm cơ sở cho đồ trang sức, ngọc bích và các đồ thủ công khác. Phân tích sự tồn tại của nó từ thành phần hóa học của pyrit. Nói chung, đối với pyrit tự nhiên, lượng lưu huỳnh sai lệch so với thành phần lý tưởng (phần trăm khối lượng) là dưới 1,3%, tương ứng với FeS2-x (x≤0,07).

Khi có nước, các phản ứng oxi hóa sau dễ xảy ra:

2FeS2 + O2 + 2H2O → 2FeSO4 + 2H2SO4

Trong số đó có thiosunfat, sulfit và lưu huỳnh. Vì thể tích mol của pyrit nhỏ hơn của lưu huỳnh, lưu huỳnh sinh ra trong quá trình ôxy hóa sẽ không gây ra hiện tượng giãn nở bề mặt và ôxít bề mặt được tạo ra có thể ngăn chặn quá trình ôxy hóa tiếp tục một cách hiệu quả.

Phương trình hóa học:

Fe + S ⟶ FeS
FeS2 ⟶ FeS + S
FeS2 + H2 ⟶ FeS + H2S
4FeS + 7O2 → 4SO2 + 2Fe2O3
6FeS2 + 11O3 → 3Fe2O3 + 12SO2