Простые вещества.
Сернистые соединения и их аналоги.


В классе самородных металлов преобладают минералы со структурами, близкими к плотнейшей упаковке, и с металлической связью. Этим объясняется общность их физических свойств.
Они характеризуются высокой электро- и теплопроводностью, сильным металлическим блеском, большой плотностью (особенно минералы элементов платиновой группы), обладают высокой ковкостью, отсутствием ясно выраженной спайности в изломе и обычно невысокой твердостью. В отношении твердости исключение составляют лишь иридий и минералы, содержащие этот элемент в значительных количествах. Цвет преобладающего большинства самородных металлов серебряно- или оловянно-белый. Бросающимся в глаза исключением являются цвета золота и меди.
Неметаллы и полуметаллы имеют разнообразные структуры и различные типы химических связей (межмолекулярная, ковалентная, смешанный ковалентно-металлический тип).
Физические свойства группы полуметаллов (мышьяка, сурьмы и висмута), характеризующихся существенной долей участия ковалентных связей и ромбоэдрической симметрии, чем несколько отличаются от свойств типичных металлов. Проводимость этих веществ с ростом температуры повышается, в отличие от металлов. Наименьшие искажения в кристаллической структуре от кубического прототипа наблюдаются у висмута, который обладает наибольшим в данной группе блеском, наименьшей хрупкостью, наименьшей твердостью и др. Общими для всех трех металлов являются морфологические особенности кристаллов и направления спайности, что строго согласуется с особенностями их кристаллического строения.
Твердые при нормальных условиях неметаллы по кристаллическим структурам и связанным с ними свойствам совершенно не похожи на типичные металлы.
Простые вещества имеют разнообразный генезис. Часто это эндогенные месторождения: магматические (платина, алмаз), метаморфические (графит) горные породы, гидротермальные жилы (серебро, золото). При разрушении коренных месторождений серебра, золото, платина, алмаз могут накапливаться в россыпях. Медь встречается в зоне окисления сульфидных месторождений, промышленные скопления серы образуются в ходе биогенно-осадочных процессов.

Сульфиды (соединения с серой) известны широко. Количество простых селенистых, теллуристых, мышьяковистых, сурьмянистых и висмутистых соединений несравненно меньше, чем сернистых соединений.
Селенистые соединения (селениды) известны для следующих элементов: Cu, Ag, Pd, Hg, Co, Cd, Fe, Zn, Pb и Bi.
Теллуристые соединения (теллуриды) – соединения теллура с Сu, Ag, Аu, As, Hg, Pb, Bi, Ni, Co, Fe и Pt образуют в природе самостоятельные минералы.
Мышьяковистые простые соединения (арсениды) установлены для следующих немногих элементов: Fe, Ni, Co, Cu, Ru, Pd, Rh, Ir и Pt. Более широко распространены сложные соединения в виде сульфосолей – сульфоарсенитов, главным образом для следующих металлов: Сu, Ag и Pb.
Сурьмянистые простые соединения (антимониды) известны для Ni, Co, Pt, Pd, Rh, Ag и Au. Часто устанавливаются сложные соединения – сульфоантимониты Ni, Co, Сu, Ag, Au, Tl, Hg, Ir, Rh, Fe и Pb.
Висмутистые простые соединения в природе практически неизвестны, за исключением висмутидов платины, палладия и золота, относимых к интерметаллидам. Наблюдаются лишь сульфовисмутиты Сu, Ag и Pb.
Для сернистых соединений характерен сложный (смешанный) тип химических связей: донорно-акцепторные, ионно-металлические, ионно-ковалентно-металлические. Основные диагностические свойства сульфидов и их аналогов обусловлены типом их структуры и степенью металличности связей.
Простые и сложные сульфиды Си, Pb, Ag по свойствам похожи на металлы. Они также имеют сильный металлический блеск, низкую твердость, повышенную плотность.
Алмазный блеск сфалерита, киновари, аурипигмента и реальгара объясняется малой степенью металличности связей в этих минералах.
Сульфиды с координационными структурами, как правило, кристаллизуются в кубической сингонии, и их кристаллы имеют изометрический облик (галенит, сфалерит, аргентит, халькопирит, пирит, блеклые руды, кобальтин и др.). Спайность у этих минералов либо отсутствует (пирит, блеклые руды), либо совершенная во многих направлениях (галенит — три, пентландит — четыре, сфалерит — шесть направлений спайности). Сульфиды с цепочечными и слоистыми структурами характеризуются совершенной спайностью в одном направлении (за исключением киновари). Для этих минералов характерны кристаллы шестоватого, игольчатого (стибнит, висмутин) и таблитчатого, чешуйчатого облика (молибденит, аурипигмент).
Магнитные свойства пирротина объясняются переходом части двухвалентного железа в трехвалентное с образованием вакансий в структуре и увеличиваются пропорционально содержанию в нем трехвалентного железа.
Минералы класса персульфидов отличаются от других сульфидов более высокой твердостью из-за присутствия в их структуре особых комплексов серы (например, [S]2-) или ее аналогов (например, [As4]4-) с прочными ковалентными связями внутри таких комплексов.
Сульфиды – характерные минералы гидротермальных рудных жил и скарнов, также образуются в ходе магматических процессов (Cu-Ni ликвационные месторождения) с очень устойчивой минеральной ассоциацией (пирротин, халькопирит, пентландит, магнетит).
В условиях земной поверхности сульфиды неустойчивы и легко окисляются с образованием различных вторичных продуктов, имеющих разнообразную, часто яркую, окраску, которая является хорошим диагностическим признаком. Например, сульфиды кобальта (кобальтин и скуттерудит) легко узнаются по порошковатым малиново-розовым примазкам эритрина, а никелин — по зеленому аннабергиту.
В основу диагностики простых веществ и сульфидов положены различия в блеске, твердости и цвете этих минералов.