Борнит это минерал, который входит в группу минералов борнита (борнит, халькопирит и станнин).
Химическая формула борнита Cu⁺5_nCu²⁺1/2nFe3+ S4.
Применяется как очень важная медная руда.
Что такое минерал борнит
В группу борнита условно объединяем три железо-медных сульфида: борнит (представитель минералов состава А3Х2), халькопирит.
И станнин (представители минералов состава АХ), близких по свойствам и условиям образования, и довольно редкий минерал германит.
В природных условиях эти минералы, особенно борнит и халькопирит, при температуре выше 475° С образуют ограниченные твердые растворы.
Последние распадаются с понижением температуры, образуя пластинчатые выделения халькопирита в борните.
Борнит — Cu⁺5_nCu²⁺1/2nFe3+ S4, получил название по имени австрийского минералога И. Борна (1742—1791 гг.). Смотреть борнит фото выше.
Синоним — пестрая медная руда.
|
Минерал
|
Формула | Химический состав, % | |||
| Сu | Fe | Sn | S | ||
| Борнит | Cu⁺5_nCu²⁺1/2nFe3+ S4 | 63,3 | 11,2 | — | S |
| Халькопирит | CuFeS2 | 34,57 | 30,54 | — | 34,9 |
| Станнин | Cu2FeSnS4 | 29,5 | 13,1 | 27,5 | 29,9 |
Анализы обычно показывают присутствие Ag.
Сингония. Известны три полиморфные модификации борнита: тетрагональная, устойчивая при обычной температуре (а0 =10,94, с0 = 21,88, с0/а0 = 2,00).
Тригональная метастабильная при обычной температуре (а0 = 10,94) и кубическая, образующаяся при температуре > 228° С (а0 = 5,50).
Кристаллическая структура тетрагональной и тригональной модификаций выводится из высокотемпературной модификации.
Структура борнита
а — восемь «основных» Fe-тетраэдров, расположенных по алмазному закону в ячейке борнита,
б — двойная координация атомов Cu+1 в борните основу которой составляют 8 тетраэдров из атомов серы вокруг Fe³⁺.
Размещающихся в вершинах и центрах граней элементарного куба , а также в центре четырех из восьми октантов того же куба.
Атомы серы, находящиеся в вершинах Fe-тетраэдров, образуют плотнейшую кубическую упаковку.
На ребрах тетраэдров посередине между каждой парой атомов S²⁻ в двойной координации размещаются атомы Сu⁺ .
В таком положении из 48 вакантных мест медью занято только 40.
В связи с этим часть Сu⁺ в борните окислена до Сu²⁺, что определяет дефектность его структуры.
Агрегаты и габитус. Борнит встречается в виде сплошных масс и вкрапленников. Кристаллы его исключительно редки и имеют кубический, додекаэдрический или октаэдрический габитус.
Физические свойства
Цвет на свежем изломе темный, медно-красный. На воздухе борнит сразу же покрывается пестрой (в основном синей) побежалостью.
Цвет черты серовато-черный. Блеск полуметаллический. Борнит непрозрачный. Спайность практически отсутствует. Излом мелкораковистый, неровный. Хрупкий.
Характеризуется электропроводностью.
Под микроскопом в свежем состоянии имеет розово-коричневый цвет.
Как определить борнит
Легко узнается по цвету (медно красный), По пестрой синей побежалости и низкой твердости.
Растворяется в азотной кислоте HNО3 с выделением всплывающей серы.
Применение паяльной трубки: на угле в восстановительном пламени плавится в хрупкий магнитный королек.
В закрытой трубке образует слабый возгон серы, в открытой — дает серный дым.
Отличие от сходных минералов. Борнит похож на халькопирит, когда последний имеет пеструю побежал ось на поверхности, на никелин (NiAs), самородную медь и очень редкий минерал германит (Cu3Fe,GeS4).
Отличия:
1) халькопирит имеет зелено-черную черту;
2) для никелина характерны медно-красный цвет без побежалости, твердость — 5 и буро-черная черта;
3) медь ковкая, с крючковатым изломом и медно-красной блестящей чертой;
4) германит имеет черную черту, встречается редко
Искусственное получение борнита. В лабораторных условиях борнит образуется путем сплавления Сu и Fe с избытком S под слоем поваренной соли.
А также при действии H2S на смесь Cu2О, CuО4 и Fe2О3 при температуре 100—200° С.
Находят его также в шлаках заводской плавки.
Образование
Борнит возникает главным образом в связи с экзогенными процессами, образуя зону вторичного обогащения сульфидных месторождений.
Он выделяется одним из первых среди вторичных сульфидов (главным образом, за счет халькопирита) по такой реакции:
CuFeS2+CuSО4 + Н2О → Cu5_nCu1/2nFeS4 + FeSО4 + H2SО4 + О2.
Значительные месторождения борнита известны в США (Бьютт, Бисби) и Чили (Браден).
Месторождения
Кристаллы встречены в месторождениях Бристоль (Коннектикут, США), Редрут (Корнуэлл, Англия) и Бьютт (Монтана, США).
В России крупные месторождения борнита находятся в Казахстане (Джезказган, Успенское), на Урале (им. III Интернационала, Дзержинское).
Здесь вместе с экзогенным встречается и эндогенный борнит. Экзогенный борнит присутствует почти во всех медно-сульфидных месторождениях.
Значительно меньше развит эндогенный борнит, встречающийся в гидротермальных месторождениях вместе с халькопиритом, эндогенным халькозином, сфалеритом, пиритом и другими минералами.
Разрушение и псевдоморфозы. По сравнению с другими сульфидами меди борнит является наименее устойчивым и замещается более богатыми медью, халькозином и ковеллином.
Применение
Борнит — важная медная руда. Сама медь считается одним из самых важных материалов во многих областях например авиация, кабеля, электродвигатели, атомная промышленность и т.д.