Der "Acid Test" für Carbonate Minerals und Carbonate Rocks

Calcit: Dieses transparente Exemplar von Calcit zeigt eine für das Mineral charakteristische Spaltung. Calcit mit einer Zusammensetzung von CaCO₃reagiert stark mit kalter oder warmer Salzsäure. Die Probe hat einen Durchmesser von ca. 10 cm.

Die Kraft der Carbonatreaktionen

Eine sorgfältige Beobachtung ist wichtig, da einige Karbonatmineralien heftig reagieren und andere kaum mit kalter Säure reagieren.

Das Carbonatmineral, auf das Geologen am häufigsten stoßen, ist Calcit (CaCO₃). Calcit ist ein "allgegenwärtiges" Mineral. Allgegenwärtig bedeutet "überall zu finden". Calcit kommt in magmatischen, metamorphen und sedimentären Gesteinen vor und ist das am häufigsten vorkommende Karbonatmineral. Wenn Sie einen Tropfen kalte Salzsäure auf Calcit geben, platzt der gesamte Säuretropfen mit Luftblasen auf und ein kräftiges Sprudeln hält einige Sekunden an.

Dolomit caMg (co₃)₂ ist ein weiteres häufig vorkommendes Karbonatmineral. Wenn Sie einen Tropfen kalte Salzsäure auf ein Stück Dolomit geben, ist die Reaktion schwach oder wird nicht beobachtet. Anstatt ein offensichtliches Sprudeln zu sehen, sehen Sie einen Säuretropfen auf der Oberfläche des Minerals, der möglicherweise einige Kohlendioxidgasblasen aufweist, die langsam auf der Dolomitoberfläche wachsen.

Wenn jedoch warme Säure auf Dolomit gegeben wird, tritt ein offensichtliches Sprudeln auf. Dies liegt daran, dass Säure und Gestein bei höheren Temperaturen stärker reagieren.

Wenn Sie einen Tropfen Salzsäure auf Dolomitpulver geben, tritt eine sichtbare Reaktion auf. Dies liegt daran, dass die Oberfläche vergrößert wurde und der Säure mehr Dolomit zur Verfügung steht. (Sie können Dolomitpulver leicht herstellen, indem Sie eine Dolomitprobe über eine Streifenplatte kratzen. Testen Sie das Pulver dann, indem Sie einen Tropfen Salzsäure auf das Pulver geben. Eine andere einfache Möglichkeit, eine kleine Menge Mineralpulver herzustellen, besteht darin, die Probe mit zu kratzen ein Nagel.)

Verschiedene Carbonatmineralien reagieren unterschiedlich auf Salzsäure.Eine Liste der häufigsten und gelegentlich vorkommenden Carbonatmineralien ist in Tabelle 1 mit ihrer chemischen Zusammensetzung und ihrer relativen Reaktion mit kalter und warmer Salzsäure angegeben.

Wenn ein Mineral schwach auf Säure reagiert, müssen Sie aufmerksam und geduldig sein, um es zu erkennen. Beispielsweise reagiert Magnesit sehr schwach mit kalter HCl. Wenn Sie eine kleine Menge Magnesit auf eine Streifenplatte pudern und einen Tropfen Säure darauf geben, sehen Sie möglicherweise mehrere Sekunden lang keine Wirkung. Wenn sich dann kleine Blasen auf Magnesitpartikeln bilden, scheint der Säuretropfen größer zu werden. Dies geschieht, wenn Kohlendioxid aus dem Mineral freigesetzt wird und das Wasser verdrängt. Das Beobachten der Blasenbildung mit einer Handlinse kann hilfreich sein.

Dolostone: Dolostone ist ein Sedimentgestein, das hauptsächlich aus dem Mineral Dolomit besteht, das eine chemische Zusammensetzung von CaMg (CO₃)₂. Dolomit sprudelt schwach mit kalter Salzsäure und bildet einige Blasen. Die Reaktion ist deutlicher, wenn die Säure warm und / oder der Stein pulverisiert ist. Das abgebildete Exemplar hat einen Durchmesser von ca. 10 cm.

Der Säuretest auf Felsen

Kalkstein, Doloston und Marmor

Einige Gesteine ​​enthalten Karbonatmineralien, und der Säuretest kann verwendet werden, um sie zu identifizieren. Kalkstein besteht fast ausschließlich aus Kalzit und erzeugt mit einem Tropfen Salzsäure ein kräftiges Sprudeln. Dolostone ist ein Gestein, das fast ausschließlich aus Dolomit besteht. Es erzeugt ein sehr schwaches Sprudeln, wenn ein Tropfen kalte Salzsäure darauf gegeben wird, ein deutlicheres Sprudeln, wenn pulverförmiges Doloston getestet wird, und ein stärkeres Sprudeln, wenn heiße Salzsäure verwendet wird.

Kalkstein und Doloston können etwas komplexer sein. Sie bestehen manchmal aus einer Mischung von Calcit und Dolomit und haben trügerische Säurereaktionen. Ein Dolostein kann genug Kalzit enthalten, um Sie dazu zu verleiten, ihn als Kalkstein zu bezeichnen. Bei diesen Gesteinen reicht der Säuretest möglicherweise nicht für eine sichere Identifizierung aus - aber Sie werden zumindest wissen, dass das Gestein einen signifikanten Karbonatmineralgehalt aufweist.

Marmor ist ein Kalkstein oder ein Doloston, der verwandelt wurde. Es wird eine saure Reaktion haben, die dem Kalkstein oder Doloston ähnlich ist, aus dem es gebildet wurde.

Andere Anwendungen des "Säuretests": Geologen können verdünnte Salzsäure verwenden, um das Zementierungsmittel von Sandsteinen zu identifizieren. Sie geben einen Tropfen verdünnte HCl auf den Sandstein und beobachten genau. Wenn Calcit das Zementierungsmittel ist, tritt ein Aufschäumen auf und ein Teil der Sandkörner kann freigesetzt werden. Für die Beobachtungen wird eine Handlinse oder ein kleines Mikroskop verwendet. Das Foto oben ist eine vergrößerte Ansicht eines Stücks Oriskany-Sandstein, eines Gesteins aus dem Appalachen-Becken, das als Erdgasspeicher und Erdgasspeicher dient. Oriskany Sandstein wird oft mit Kalzit zementiert.

ANDERE FELSEN, DIE FIZZ

Denken Sie immer daran, dass "Calcit allgegenwärtig ist." (Allgegenwärtig bedeutet, dass es fast überall zu finden ist.)

Viele Gesteine ​​enthalten geringe Mengen an Kalzit oder anderen Karbonatmineralien. Alle diese Stoffe können zu einem Sprudel führen, obwohl das Karbonat nur einen geringen Teil einer Gesteinszusammensetzung ausmacht. Diese Gesteine ​​können kleine Adern oder Kristalle von Karbonatmineralien enthalten, die bei Kontakt mit Säure ein Sprudeln erzeugen. Diese Venen und Kristalle können so winzig sein, dass sie für das bloße Auge nicht sichtbar sind. Diese kleine Menge Carbonat kann beim ersten Auftragen eines Tropfens Säure sprudeln, ist jedoch erschöpft und sprudelt nicht, wenn die Säure ein zweites Mal an derselben Stelle im Gestein aufgetragen wird.

Einige Sedimentgesteine ​​sind mit Calcit oder Dolomitzement verbunden. Sandstein, Schlickstein und Konglomerat haben manchmal Calcitzement, der mit kalter Salzsäure ein kräftiges Sprudeln erzeugt. Einige Konglomerate und Brekzien enthalten Klasten von Carbonatgesteinen oder Mineralien, die mit Säure reagieren.

Viele Schiefer wurden in Meeresumgebungen abgelagert und enthalten genügend Kalziumkarbonat, um einen heftigen Säurefasern zu erzeugen. Diese Schiefer wurden gebildet, wenn Schlamm in einer Umgebung abgelagert wurde, die der Umgebung ähnelt oder der Umgebung benachbart ist, in der Kalkstein gebildet wurde. Sie bestehen aus sedimentären Tonmineralien, die mit einer kleinen Menge Calcit vermischt sind. Sie sind als "Kalkschiefer" bekannt.

Lassen Sie nicht zu, dass eine Säure den Identifizierungsprozess anleitet. In vielen Fällen wird es stattdessen Ihre Beobachtung detaillierter machen, wie zum Beispiel: "kalkhaltig Schiefer "oder" Sandstein mit Karbonatzement"Dies ist eine wertvolle Information.

Essig kann für den Säuretest verwendet werden: Essig kann eine sichere, wirtschaftliche und leicht zu beschaffende "Säure" zur Identifizierung von Calcit und Dolomit sein. Essig ist verdünnte Essigsäure, die eine sehr schwache Reaktion mit Calcit und Dolomit hervorruft - am besten mit einer Handlinse beobachtet.

EXTREME SÄURENREAKTIONEN

Einige Steine ​​können eine extreme Reaktion mit Salzsäure hervorrufen. Hierbei handelt es sich in der Regel um Gesteine ​​aus Calcit oder Aragonit mit reichlich vorhandenem Porenraum oder extrem hohen Oberflächen. Einige Exemplare von Kreide, Coquina, Oolit und Tuff sind Beispiele. Wenn ein Tropfen verdünnter Salzsäure auf diese Proben gegeben wird, kann ein Ausbruch von Säureschaum vom Gestein aufsteigen und sich auf einen unerwarteten Durchmesser ausbreiten. Die Reaktion ist sehr kurz (und möglicherweise nicht wiederholbar), aber so plötzlich und heftig, dass sie eine unerfahrene Person überraschen kann. Diese Beschreibung bezieht sich auf einen Tropfen Säure. Wenn mehr verwendet wird, tritt eine noch heftigere Reaktion auf. (Diese extremen Reaktionen treten nicht bei jedem Exemplar dieser Gesteine ​​auf. Seien Sie sich bewusst, wenn Sie sie testen oder den Schülern zum Testen vorlegen.)

Die extrem heftige Reaktion von kalter Salzsäure mit diesen Proben tritt auf, weil die Gesteine ​​so porös sind oder weil sie unter einem einzelnen Tropfen Säure eine sehr große Oberfläche haben.

PRÜFEN SIE UNGEWETTERTES MATERIAL

Calcit und andere Karbonatmineralien sind wenig witterungsbeständig und können in natürlichen Gewässern und Böden von Säuren angegriffen werden. Beim Testen von Material, das an der Erdoberfläche freigelegt wurde, ist es sehr wichtig, nicht verwittertes Material zu testen. Eine frische Oberfläche kann normalerweise durch Brechen des Gesteins erhalten werden.

TÄUSCHUNG DURCH POROSITÄT!

Einige Steine ​​sind porös und enthalten ein Luftreservoir. Geringe Mengen Luft, die von unten in einen Säuretropfen entweichen, können den Anschein einer milden Säurereaktion erwecken. Lass dich nicht täuschen. Wenn Sie einen Tropfen Säure auf einige Sandsteine ​​geben, treten einige Blasen aus den Porenräumen aus. Es ist kein Karbonat-Zement. Um dieses Problem zu vermeiden, kratzen Sie den Stein über eine Streifenplatte und testen Sie das Pulver oder die Körner, die erzeugt werden.

Am besten lernen Sie Mineralien kennen, indem Sie eine Sammlung kleiner Proben verwenden, die Sie handhaben, untersuchen und ihre Eigenschaften beobachten können. Preiswerte Mineraliensammlungen sind im Store erhältlich.

Kontamination in Laboratorien zur Identifizierung von Mineralien

Wenn die Schüler Mineralien zur Identifizierung erhalten, können zwei Situationen Probleme bei ihrer Arbeit verursachen.

1) In Laboratorien zur Identifizierung von Mineralien können einige Schüler jedes Mineral, das eine Säurereaktion hervorruft, als "Calcit" oder ein anderes Carbonat bezeichnen. Calcit ist jedoch ein allgegenwärtiges Mineral und kommt häufig als intimer Bestandteil anderer Mineralien und Gesteine ​​vor. Diese können eine falsche Säurereaktion hervorrufen. Um eine Irreführung zu vermeiden, sollten die Schüler immer darauf hingewiesen werden, eine Identität der Probe mit mehreren Eigenschaften zu bestätigen. Wenn eine Probe mit Säure sprudelt, aber eine Mohshärte von sieben hat und mit einer Conchoidalfraktur bricht, dann ist es mit Sicherheit kein Calcit!

Abhängig von der Erfahrung der Schüler können Exemplare, die ihren Eigenschaften sehr treu sind, der Klasse präsentiert werden, oder es können Exemplare mit einigen Herausforderungen verwendet werden. Viele Mineralien, die auf dem Gebiet gefunden werden, sind nicht absolut zutreffend für Eigenschaften. Es ist besser, diese Lektion im Labor zu lernen und mit Weisheit ins Feld zu gehen.

2) Da Calcit eines der Indexmineralien der Mohsschen Härteskala ist, wird es häufig zum Testen der Härte von Mineralproben verwendet. Dies kann möglicherweise kleine Mengen Calcit auf jede unbekannte Probe im Labor bringen! Nehmen Sie nicht an, dass eine einzelne Säurereaktion korrekt ist. Testen Sie die Probe an einem zweiten Ort, wenn Sie vermuten, dass eine Kontamination aufgetreten ist.

In einem Labor zur Identifizierung von Mineralien wird Baryt aufgrund von Verunreinigungen häufig mit Calcit verwechselt. Der Baryt könnte natürlich geringe Mengen an Calcit enthalten, oder die Härteprüfung eines früheren Schülers könnte geringe Mengen an Calcit auf einer Barytprobe hinterlassen haben. Studenten werden oft nur wegen des Säuretests zu einer Identifizierung als "Calcit" hingezogen. Wenn dieses Mineral ein wenig gespalten ist und nicht sehr schwer ist, werden viele Schüler zu einer falschen Identifizierung kommen.

Begrenzung der Verwendung von frivolen Säuren in Labors

Die meisten Schüler sind fasziniert von dem Säuretest und möchten ihn ausprobieren. Um die Verwendung von frivolen Säuren zu begrenzen, sollten die Schüler angewiesen werden, nur einen Tropfen Säure für den Test zu verwenden und die Proben nur zu testen, wenn der Verdacht besteht, dass Carbonatmineralien vorliegen. Wenn dies nicht getan wird, werden einige Schüler die Säure leichtfertig verwenden. Dieses Verhalten wird empfohlen, wenn der Klassenraum mit großen Säureflaschen ausgestattet ist, die bis zum Rand gefüllt sind. Wenn die Säureflaschen jedoch zu Beginn des Unterrichts klein und fast leer sind, rationieren die Schüler den Verbrauch der Säure in der Regel auf angemessene Mengen. Kleine, fast leere Flaschen machen weniger Säure zum Verschütten verfügbar.

Säurespendeflaschen: Kleine Säurespenderflaschen eignen sich gut für den Säuretest. Sie geben die Säure tropfenweise ab und verschütten nicht, wenn sie umgeworfen werden. Wenn Sie ein Lehrer sind, der den Säuretest in einem Klassenzimmer überwacht, geben Sie den Schülern kleine Flaschen, die fast leer sind. Dadurch wird die Menge der frivolen Säure verringert, die ansonsten auftreten könnte. Beschriften Sie die Flaschen deutlich und weisen Sie die Schüler in den Umgang mit Säure ein, bevor Sie sie zur Verfügung stellen.

Auswahl der Säureflasche

Die Art der Flasche, die für die Abgabe der Säure ausgewählt wurde, ist wichtig. Laborbedarfsläden verkaufen Flaschen, die für die einmalige Abgabe von Säure ausgelegt sind. Der Deckel befindet sich immer auf diesen Flaschen (außer wenn sie gereinigt oder nachgefüllt werden), und sie verursachen kein Verschütten, wenn sie umgeworfen werden. Flaschen mit einem abnehmbaren Deckel, der einen Quetschkolbenspender hat, werden gelegentlich umgestoßen, wenn der Deckel abgenommen wird, wenn sie von normalen Menschen verwendet werden.

Säureabgabeflaschen sollten aus festem Kunststoff mit einer kleinen Öffnung hergestellt sein, damit die Säure einfach und tropfenweise abgegeben werden kann. Weiche Spenderflaschen oder Flaschen mit einer größeren Öffnung können eine große Menge Säure mit einem versehentlichen Zusammendrücken abgeben.

Salzsäurequellen

Auf 10% ige Lösung verdünnte Salzsäure kann in den meisten Gemeinden nicht gekauft werden. Der beste Ort, um kommerziell hergestellte Lösungen zu kaufen, ist von einem Laborversorgungsunternehmen. Der Kauf eines gebrauchsfertigen Produkts ist der empfohlene Weg, um es zu erhalten. Versuchen Sie nicht, Ihre eigene Lösung zu erstellen, wenn Sie nicht genau wissen, was Sie tun, und über ein ausgestattetes Labor verfügen. Ihre Chemieabteilung kann Ihnen möglicherweise bei der Bestellung von Säure behilflich sein. Einige großzügige Chemiker bereiten eine 10% ige Lösung für Sie vor.

Mineralproben als "Verbrauchsmaterial"

Mineralische Proben, die im naturwissenschaftlichen Klassenzimmer oder Labor ordnungsgemäß verwendet werden, müssen häufig ausgetauscht werden. Die Studenten werden sie mit Härteprüfungen, Streifenprüfungen, Säuretests und anderen Experimenten untersuchen. Alle diese Tests beschädigen die Probe und machen sie für die nächste Gruppe von Studenten weniger geeignet. Um zu verhindern, dass der Säuretest Ihre gesamte Sammlung verschmutzt, bitten Sie die Schüler, die Proben nach dem Testen mit Säure abzuspülen, und beschränken Sie den Test auf den erforderlichen Fall.