Espectros de reflectância dos minerais de sulfetos

O enxofre mostra a tendência de formação de cadeias de átomos ligadas entre si (cadeias em anéis) em grau maior do que qualquer outro elemento, exceto. Ele ocorre na natureza, no estado nativo, formando sulfeto (S–2), uma vez que a configuração eletrônica 3s23p4 permite ao enxofre receber dois elétrons para preencher as duas vacâncias da camada eletrônica exterior. 

O enxofre S–2 combina-se diretamente com os elementos metálicos para formar minerais de sulfetos, e todos são minerais‑minérios, constituindo o grupo de minerais-minérios de uso mais importante na metalurgia. Eles originam-se da cristalização dos magmas com H2S na fase fluida, gerando uma diversidade de minerais combinados com cátions metálicos, sendo os mais conhecidos: Fe (pirita, arsenopirita, pirrotita, marcassita); Cu (calcosita, calcopirita, covellita); Ni (millerita, nicolita); Pb (galena); Mo (molibdenita); Bi (bismutita); Hg (cinábrio); Zn (esfalerita); As (realgar); e Sb (estibinita).  

Esses minerais de sulfetos são conhecidos como materiais semicondutores, e as absorções que exibem são devidas a um processo de transição eletrônica que produz uma queda extremamente aguda da reflectância no visível ou no infravermelho próximo ou uma absorção contínua ao longo de todo o espectro. 

Essa queda da reflectância no visível ou no infravermelho próximo não está relacionada ao processo de transferência de carga, ao contrário do que acontece para os óxidos e os hidróxidos de ferro. O processo é de banda de condução, o que explica o comportamento opaco desses minerais, com baixíssimos níveis de reflectância, como mostram os espectros na figura abaixo:

Fig. 3.16 Espectros de reflectância de minerais de sulfetos: (1) esfalerita; (2) calcopirita; (3) galena; (4) arsenopirita; (5) pirita; (6) covellita Fonte: 1, 4, 5 e 6 biblioteca espectral mineral USGS e (2 e 3) biblioteca espectral IG/UnB. Imagem retirada do livro Reflectância dos materiais terrestres publicada pela Oficina de Textos Todos os direitos reservados.

Nessa figura, os espectros 3, 4, 5 e 6, respectivamente dos minerais galena (PbS), arsenopirita (FeAsS), pirita (FeS2) e covellita (CuS), são os que mais claramente evidenciam essa banda de condução, que caracteriza espectros sem absorções ao longo de todo o intervalo espectral. A opacidade é decorrente das presenças de enxofre e arsênio. 

A esfalerita (ZnS), apresentada no espectro 1, exibe uma curva espectral um pouco distinta, pela presença de uma muito forte borda de absorção no infravermelho de ondas curtas, que é marcada pela repentina queda da reflectância a partir de ±1.985 nm, e que, observada no espectro modo continuum, evidencia uma forte absorção em 2.305 nm. 

Porque a esfalerita admite a substituição do Zn por íons de Fe ferroso (Fe+2), gera-se a absorção em 670 nm e a borda de uma banda de condução reconhecida no espectro pela banda de absorção no visível (queda da reflectância). Essa borda da banda de condução é também mostrada no espectro 2, da calcopirita (CuFeS2). A fraca e larga banda de absorção que ocorre em torno de 870 nm é devida à presença do ferro trivalente, com o cobre também contribuindo para essa absorção.