Cân bằng phản ứng FeS2 + HCl | FeCl2 + H2S + S (và phương trình FeS2 ra SO2)

Sắt sunfua là một hợp chất vô cơ có công thức hóa học là FeS2, tên tiếng Anh là ferrous disulfide, với trọng lượng phân tử là 119,975.

Chủ yếu có hai loại khoáng chất trong tự nhiên: pyrit và marcasit. Marcasite 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 một 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. Nó có cấu trúc lập phương đặc trưng của AB2, tương tự như NaCl. Nguyên tử Fe nằm ở các góc 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 sắt sunfua đó là hình lập phương, khối 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 đều giống nhau, và rất khó để phân tách chúng bằng phương pháp vật lý và hóa học.

Sắt sunfua là một tinh thể hình lục giác màu nâu sẫm, khó hòa tan trong nước. Nó có thể thu được bằng phản ứng tổng hợp eutectic của lưu huỳnh và sắt trong một ống kín bằng thạch anh chân không cao. Sắt sunfua được sản xuất theo cách này có giá thành cao hơn như một chất phản ứng hóa học, trong khi sulfua sắt tinh khiết về mặt hóa học chứa nhiều tạp chất hơn.

Sắt sunfua thường bị nhầm với vàng vì màu đồng nhạt và ánh kim loại sáng, vì vậy nó còn được gọi là “Vàng lừa dối”. Thành phần thường chứa coban, niken và selen và có cấu trúc tinh thể kiểu NaCl. Những chất có cùng thành phần và thuộc hệ trực thoi được gọi là marcasit. Trong thành phần thường có các nguyên tố vi lượng coban, niken, đồng, vàng, selen và các nguyên tố khác, khi hàm lượng cao có thể thu hồi toàn diện và tận dụng trong quá trình chiết xuất lưu huỳnh.

Ferrous sulfide (công thức hóa học: FeS) là một sulfua của sắt (II), ở trạng thái tiêu chuẩn, nó là một tinh thể lục giác màu nâu đen, khó hòa tan trong nước và có tính chất phi metric. Nó dễ dàng bị oxy hóa bởi không khí để tạo ra các oxit sắt có giá cao (như oxit sắt) và lưu huỳnh. Sulfua sắt dạng bột sẽ tự bốc cháy.

Phản ứng nhiệt độ cao kín khí của nguyên tố sắt và lưu huỳnh, hoặc tác dụng của muối sắt (II) và sunfua kim loại kiềm trong dung dịch nước sẽ tạo ra sunfua đen.

S8 + 8 Fe → 8 FeS

Fe2 + + S2− → FeS ↓

Sắt sunfua trong tự nhiên tồn tại ở dạng pyrotin. Nó có hai loại là đơn chất và lục bội, cả hai đều là hợp chất không định lượng, thiếu nguyên tử sắt, công thức hóa học xấp xỉ Fe7S8.

Sắt sunfua là phản sắt từ và hầu như không hòa tan trong nước, nhưng nó hòa tan trong axit clohydric để giải phóng khí hiđro sunfua. Nó thường được sử dụng làm máy tạo hiđro sunfua trong phòng thí nghiệm.

FeS + 2 HCl → FeCl2 + H2S ↑

FeS2 + 2HCl ⟶ FeCl2 + H2S + S

FeS2 + O2 → Fe2O3 + SO2

Khi đun nóng trong chân không đến 1100 ° C, sắt sulfua bắt đầu bị phân hủy. Sắt sunfua, Fe2S3, không bền và bị phân hủy khi đun nóng. Sắt disulfua, FeS2, có hai cấu trúc: pyrit và marcasit, và nó bị phân hủy khi đun nóng đến 600 ° C.