Substitution of Cu by Zn, Fe and Ag in synthetic tetrahedrite, Cu12Sb4S13

Abstract

La formule générale des tétraédrites naturelles est (Cu, Ag)₁₀(Zn, Fe, Cu)₂ Sb₄S₁₃. La synthèse des tétraédrites substituées a été entreprise dans le but de confirmer cette formule générale et d'établir un rapport entre leur composition chimique et leurs propriétés physiques. On a observé, au cours d'expériences sur le système Cu˗Sb˗S, des tétraédrites non˗stœchiométriques, avec des polymorphes cubiques de haute et basse température, mais aussi une tétraédrite ' normale ' identifiée, Cu₁₂ Sb₄S₁₃, a = 10,319 ± 0,001 Å et microdureté Vickers = 260 kg/mm² (100 p). La substitution de Cu par Zn, Fe, ou Ag s'est traduite par la même augmentation de la maille de la tétraédrite (+ 0,0093 Å/1,0 at. % de Cu substitué). La substitution par Zn ou Fe a provoqué la même augmentation de la microdureté Vickers de la tétraédrite (+ 20 V. H. N./1,0 at. % de Cu substitué) alors que la substitution par Ag s'est traduite par sa diminution. La tétraédrite substituée Cu₁₀ (Zn, Fe)₂ Sb₄S₁₃ a pour valeurs calculées a = 10,383 ± 0,001 Å et V. H. N. = 390 kg/mm² (100 p). On observe que la limite de la substitution de Zn et Fe est conforme à celle de la formule générale. La substitution de Ag dépend de la température, et le refroidissement de l'Ag˗tétraédrite donne un mélange pseudomorphique de stibioluzonite (Cu₃SbS₄) et (Cu, Ag)₃ SbS₃. La discussion générale porte sur les rapports entre la substitution et la liaison chimique dans la tétraédrite ainsi que sur l'application éventuelle des résultats à l'identification de hautes teneurs en argent dans les tétraédrites naturelles.