Pirita

El mineral pirita ( / ˈ p aɪ r aɪ t / PY -ryte ), ^{[ 6 ]} o pirita de hierro , también conocida como oro de los tontos , es un sulfuro de hierro con la fórmula química Fe S ₂ (disulfuro de hierro (II)). La pirita es el mineral de sulfuro más abundante . ^{[ 7 ]}

El brillo metálico y el tono amarillo latón pálido de la pirita le dan un parecido superficial con el oro , de ahí el conocido apodo de oro de los tontos . El color también ha dado lugar a los apodos de latón , latón brillante y Brasil , utilizados principalmente para referirse a la pirita que se encuentra en el carbón . ^{[ 8 ] [ 9 ]}

La pirita se encuentra generalmente asociada con otros sulfuros u óxidos en vetas de cuarzo , rocas sedimentarias y rocas metamórficas , así como en yacimientos de carbón y como mineral de reemplazo en fósiles , pero también se ha identificado en los escleritos de gasterópodos de pie escamoso . ^{[ 10 ]} A pesar de ser apodada "oro de los tontos", la pirita a veces se encuentra asociada con pequeñas cantidades de oro real. Una proporción sustancial de este es " oro invisible " incorporado a la pirita. Se ha sugerido que la presencia de oro y arsénico es un caso de sustitución acoplada, pero hasta 1997 el estado químico del oro seguía siendo controvertido. ^{[ 11 ]}

El nombre pirita deriva del griego πυρίτης λίθος ( pyritēs lithos ), 'piedra o mineral que produce fuego', ^{[ 12 ]} a su vez de πῦρ ( pŷr ), 'fuego'. ^{[ 13 ]} En la antigua Roma, este nombre se aplicaba a varios tipos de piedra que producían chispas al golpearse contra el acero; Plinio el Viejo describió una de ellas como de color latón, casi con toda seguridad una referencia a lo que ahora se llama pirita. ^{[ 14 ]} Hacia la época de Georgius Agricola , c. 1550 , el término se había convertido en un término genérico para todos los minerales de sulfuro . ^{[ 15 ]}

En julio de 2020, los científicos informaron haber observado una transformación inducida por voltaje de la pirita, normalmente diamagnética, en un material ferromagnético , lo que podría tener aplicaciones en dispositivos como células solares o almacenamiento magnético de datos. ^{[ 34 ] [ 35 ]}

Investigadores del Trinity College de Dublín , Irlanda, han demostrado que el FeS₂ _puede exfoliarse en pocas capas, al igual que otros materiales bidimensionales en capas como el grafeno, mediante una sencilla ruta de exfoliación en fase líquida. Este es el primer estudio que demuestra la producción de plaquetas 2D no estratificadas a partir de FeS₂ tridimensional en masa _. Además, han utilizado estas plaquetas 2D con un 20 % de nanotubos de carbono de pared simple como material de ánodo en baterías de iones de litio, alcanzando una capacidad de 1000 mAh/g cercana a la capacidad teórica del _FeS₂ . ^{[ 36 ]}

En 2021, una piedra de pirita natural fue triturada y pretratada, seguida de una exfoliación en fase líquida en nanohojas bidimensionales, que mostraron capacidades de 1200 mAh/g como ánodo en baterías de iones de litio. ^{[ 37 ]}

Desde la perspectiva de la química inorgánica clásica , que asigna estados de oxidación formales a cada átomo, la pirita y la marcasita probablemente se describen mejor como Fe²⁺ ^[ S₂ _] ²⁻ ^. Este formalismo reconoce que los átomos de azufre en la pirita aparecen en pares con enlaces S–S claros. Estas unidades de persulfuro [ ^−S –S− ^] pueden considerarse derivadas del disulfuro de hidrógeno , H₂S₂ _{. Por lo tanto ,} la pirita se denominaría más descriptivamente persulfuro de hierro, no disulfuro de hierro. En contraste, la molibdenita , Mo₂S₂ , presenta centros de sulfuro S²⁻ aislados _y el ^estado de oxidación del molibdeno es ^Mo⁴⁺ . El mineral arsenopirita tiene la fórmula Fe As S. Mientras que la pirita tiene unidades [S ₂ ] ²⁻ , la arsenopirita tiene unidades [AsS] ^{3− , derivadas formalmente de} la desprotonación del arsenotiol (H ₂ AsSH). El análisis de los estados de oxidación clásicos recomendaría describir la arsenopirita como Fe ³⁺ AsS ³⁻ . ^{[ 38 ]} 55

La pirita de hierro FeS₂ _representa el compuesto prototipo de la estructura cristalográfica de la pirita. La estructura es cúbica y fue una de las primeras estructuras cristalinas resueltas por difracción de rayos X. ^{[ 39 ]} Pertenece al grupo espacial cristalográfico Pa₃ y se denota con la notación Strukturbericht C₂ . En condiciones termodinámicas estándar, la constante de red${\displaystyle a}$de pirita de hierro estequiométrica FeS ₂ asciende a 541,87 pm . ^{[ 40 ]} La celda unitaria está compuesta por una subred cúbica centrada en las caras de Fe en la que el SSe incrustan ₂ iones. (Cabe señalar, sin embargo, que los átomos de hierro en las caras no son equivalentes, por simple traslación, a los átomos de hierro en las esquinas). La estructura de pirita también se observa en otros compuestosMX₂_demetales de transiciónMycalcógenosX=O,S,SeyTe. Se sabe que ciertosdipnicturosconXrepresentandoP,AsySb,etc., también adoptan la estructura de pirita. ^{[ 41 ]}

Los átomos de Fe están unidos a seis átomos de S, formando un octaedro distorsionado. El material es un semiconductor . Los iones de Fe se consideran generalmente en estado divalente de bajo espín (como lo demuestran la espectroscopia Mössbauer y la XPS). El material en su conjunto se comporta como un paramagneto de Van Vleck , a pesar de su divalencia de bajo espín. ^{[ 42 ]}

Los centros de azufre aparecen en pares, descritos como S ²⁻ ₂ . ^{[ 43 ]} La reducción de pirita con potasio produce ditioferrato de potasio , KFeS ₂ . Este material presenta iones férricos y centros de sulfuro (S ^{2− ) aislados.}

Los átomos de S son tetraédricos, estando unidos a tres centros de Fe y a otro átomo de S. La simetría del sitio en las posiciones de Fe y S se explica mediante los grupos de simetría puntual C _{3 i} y C ₃ , respectivamente. La ausencia de un centro de inversión en los sitios de la red de S tiene consecuencias importantes para las propiedades cristalográficas y físicas de la pirita de hierro. Estas consecuencias se derivan del campo eléctrico cristalino activo en el sitio de la red de azufre, que provoca una polarización de los iones S en la red de pirita. ^{[ 44 ]} La polarización se puede calcular a partir de constantes de Madelung de orden superior y debe incluirse en el cálculo de la energía reticular mediante un ciclo de Born-Haber generalizado . Esto refleja el hecho de que el enlace covalente en el par de azufre no se explica adecuadamente mediante un tratamiento estrictamente iónico. ^{[ 45 ]}

La arsenopirita tiene una estructura relacionada con pares heteroatómicos As–S en lugar de pares SS. La marcasita también posee pares de aniones homoatómicos, pero la disposición del metal y los aniones diatómicos difiere de la de la pirita. A pesar de su nombre, la calcopirita ( CuFeS₂ ) no contiene pares de dianiones, sinoaniones sulfuro²⁻

La pirita suele formar cristales cúbicos, a veces asociándose estrechamente para formar masas con forma de frambuesa llamadas framboides . Sin embargo, en ciertas circunstancias, puede formar filamentos anastomosados ​​o cristales en forma de T. ^{[ 46 ]} La pirita también puede formar figuras casi idénticas a un dodecaedro regular , conocidas como piritoedros, lo que sugiere una explicación para los modelos geométricos artificiales encontrados en Europa ya en el siglo V a. C. ^{[ 47 ]}

_La cattierita ( CoS2 ₎ , la vaesita ( NiS2 ) y la hauerita ( MnS2 ), así como la esperrilita ( PtAs2 ₎ , son similares en su estructura y también pertenecen al grupo de la pirita _.

La bravoíta es una variedad de pirita que contiene níquel y cobalto, conFe²⁺por Ni²⁺^superior 50 %^pirita. La bravoíta no es un mineral reconocido formalmente y recibe su nombre del científico peruano José J. Bravo (1874-1928). ^{[ 48 ]}

La pirita se distingue del oro nativo por su dureza, fragilidad y forma cristalina. Las fracturas de la pirita son muy irregulares , a veces concoidales, porque no se exfolia a lo largo de un plano preferencial. Las pepitas o destellos de oro nativo no se rompen, sino que se deforman de forma dúctil . La pirita es frágil, el oro es maleable. El oro natural tiende a ser anhedral (de forma irregular y sin caras bien definidas), mientras que la pirita se presenta como cubos o cristales multifacéticos con caras bien desarrolladas y nítidas, fáciles de reconocer. Los cristales de pirita bien cristalizados son euhedrales ( es decir , con caras bien definidas). La pirita a menudo se puede distinguir por las estrías que, en muchos casos, se pueden ver en su superficie.

La calcopirita ( CuFeS₂ ) es de un amarillo más brillante con un matiz verdoso cuando _está húmeda y es más blanda (3,5–4 en la escala de Mohs). ^{[ 49 ]} La arsenopirita (FeAsS) es de color blanco plateado y no se vuelve más amarilla cuando está húmeda.

La pirita de hierro es inestable cuando se expone a las condiciones oxidantes que prevalecen en la superficie terrestre: la pirita de hierro en contacto con el oxígeno atmosférico y el agua, o la humedad, finalmente se descompone en oxihidróxidos de hierro ( ferrihidrita , FeO(OH)) y ácido sulfúrico ( H₂ SO₄ ). Este proceso se acelera por la acción deAcidithiobacillus, que oxidan la pirita para producir primeroiones ferrosos(Fe ²⁺), iones sulfato ( SO ²⁻ ₄ ), y liberan protones ( H ⁺ , o H ₃ O ⁺ ). En un segundo paso, los iones ferrosos ( Fe ²⁺) se oxidan por O ₂ en iones férricos ( Fe ³⁺) que se hidrolizan liberando iones H ⁺ y produciendo FeO(OH). Estas reacciones de oxidación ocurren más rápidamente cuando la pirita está finamente dispersa (cristales framboidales formados inicialmente por bacterias reductoras de sulfato (BRS) en sedimentos arcillosos o polvo de operaciones mineras).

La pirita es el mineral de sulfuro más común y se encuentra ampliamente distribuida en rocas ígneas, metamórficas y sedimentarias. Es un mineral accesorio frecuente en rocas ígneas, donde también aparece ocasionalmente en masas mayores, derivadas de una fase de sulfuro inmiscible en el magma original. En rocas metamórficas se encuentra como producto del metamorfismo de contacto . Asimismo, se forma como mineral hidrotermal de alta temperatura , aunque ocasionalmente se forma a temperaturas más bajas. ^{[ 2 ]}

La pirita se presenta tanto como mineral primario, presente en los sedimentos originales, como mineral secundario, depositado durante la diagénesis . ^{[ 2 ]} La pirita y la marcasita suelen aparecer como pseudomorfos de reemplazo después de fósiles en lutitas negras y otras rocas sedimentarias formadas bajo condiciones ambientales reductoras . ^{[ 62 ]} La pirita es común como mineral accesorio en lutitas, donde se forma por precipitación a partir de agua de mar anóxica, y los yacimientos de carbón a menudo contienen pirita en cantidades significativas. ^{[ 63 ]}

Se encuentran depósitos importantes en forma de masas lenticulares en Virginia, EE. UU., y en menor cantidad en muchos otros lugares. Se explotan grandes depósitos en Río Tinto, España, y en otros lugares de la Península Ibérica. ^{[ 64 ]}

En las creencias del pueblo tailandés (especialmente los del sur), la pirita se conoce como Khao tok Phra Ruang , Khao khon bat Phra Ruang (ข้าวตอกพระร่วง, ข้าวก้นบาตรพระร่วง) o Phet na tang , Hin na tang (เพชรหน้าทั่ง, หินหน้าทั่ง) . Se cree que es un objeto sagrado que tiene el poder de prevenir el mal, la magia negra o los demonios. ^{[ 65 ] [ 66 ]}

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  Pirita como mineral de reemplazo en un amonites de Francia
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  Pirita de Mina Ampliación a Victoria, Navajún, La Rioja, España
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  Pirita de la mina Sweet Home , con cubos dorados estriados intercrecidos con tetraedrita en menor proporción, sobre un lecho de agujas de cuarzo transparente.
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  Forma radiante de la pirita
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  Paraspirifer bownockeri en pirita
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  Fluorita rosa situada entre pirita (izquierda) y galena metálica (derecha).
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  Imagen SEM del crecimiento conjunto de cristales cuboctaédricos de pirita (amarillo) y pirrotita (amarillo rosáceo).

• hipótesis del mundo hierro-azufre
• Biogeoquímica de isótopos de azufre

• Instituto Geológico Americano, 2003, Diccionario de Minería, Minerales y Términos Relacionados , segunda edición, Springer, Nueva York, ISBN 978-3-540-01271-9.
• David Rickard, Pirita: Una historia natural del oro de los tontos , Oxford / Nueva York, 2015, ISBN 978-0-19-020367-2.

• Pirita.Museo Virtual de Mineralogía. Universidad de Zaragoza, España
• Artículo educativo sobre los famosos cristales de pirita de la mina Navajun.
• Cómo se forman y cambian los minerales : "Oxidación de la pirita en condiciones ambientales".
• Poliakoff, Martyn (2009). "Oro de tontos" . La tabla periódica de los vídeos . Universidad de Nottingham .