"Kislinski test" za karbonatne minerale in karbonatne kamnine

Kalcit: Ta transparenten vzorec kalcita kaže cepitev, značilna za mineral. Kalcit, s sestavo CaCO₃, bo močno reagiral bodisi s hladno bodisi toplo solno kislino. Vzorec meri čez približno 10 cm.

Živahnost reakcij karbonata

Pazljivo opazovanje je pomembno, ker nekateri karbonatni minerali burno reagirajo, drugi pa komaj reagirajo s hladno kislino.

Karbonatni mineral, s katerim se geologi najpogosteje srečujejo, je kalcit (CaCO₃). Kalcit je "vseprisotni" mineral. Vseprisotno pomeni "najti povsod." Kalcit se pojavlja v magnetnih, metamorfnih in sedimentnih kamninah in je najpogostejši karbonatni mineral. Če na kalcit položite eno kapljico hladne klorovodikove kisline, bo celotna kapljica kisline izbruhnila z mehurčki in močan fizz bo trajal nekaj sekund.

Dolomit CaMg (CO₃)₂ je še en najpogostejši mineral s karbonatom. Če na košček dolomitov položite kapljico hladne klorovodikove kisline, je reakcija šibka ali je ne opazimo. Namesto da bi videli očitno fizz, boste na površini minerala videli kapljico kisline, ki bi lahko na dolomitni površini počasi rasla nekaj mehurčkov plina ogljikovega dioksida.

Če pa dolomit damo toplo kislino, se bo očitno pojavil fizz. To se zgodi, ker kislina in kamnina močneje reagirata pri višjih temperaturah.

Če kapnete kapljico klorovodikove kisline na dolomit v prahu, se bo pojavila vidna reakcija. Razlog je, da se poveča površina, zaradi česar je kislini na razpolago več dolomita. (Dolomitni prah lahko preprosto naredite tako, da vzorec dolomita opraskate po plošči s črtami. Nato prašek preskusite tako, da na prah nanesete kapljico klorovodikove kisline. Drug enostaven način za izdelavo majhne količine mineralnega praška je praskanje vzorca z žebelj.)

Različni karbonatni minerali imajo različne odzive na klorovodikovo kislino.Seznam pogostih in občasno nalezljivih karbonatnih mineralov je podan v preglednici 1, in sicer glede na njihovo kemično sestavo in njihovo relativno reakcijo s hladno in toplo klorovodikovo kislino.

Kadar ima mineral šibek odziv na kislino, morate biti pozorni in potrpežljivi, da ga vidite. Na primer, magnezit ima zelo šibko reakcijo s hladno HCl. Če na majhno količino praška na prašno ploščo nanesete prah in nanj položite kapljico kisline, nekaj sekund morda ne boste videli ničesar. Potem, ko se na delcih magnezita začnejo tvoriti drobni mehurčki, bo videti, da bo kapljica kisline postala večja. Do tega pride, ko se ogljikov dioksid sprosti iz minerala in izpodrine vodo. Opazovanje tvorbe mehurčkov z ročno lečo je lahko v pomoč.

Dolostone: Dolostone je sedimentna kamnina, sestavljena predvsem iz minerala dolomit, ki ima kemično sestavo CaMg (CO₃)₂. Dolomit se šibko razblini s hladno klorovodikovo kislino, pri čemer nastane nekaj mehurčkov. Reakcija je bolj opazna, ko je kislina topla in / ali kamen v prahu. Vzorec na fotografiji je približno 10 cm.

Preskus kisline na skalah

LIMESTONE, DOLOSTONE IN MARBLE

Nekatere kamnine vsebujejo karbonatne minerale in s pomočjo kislinskega testa jih lahko prepoznamo. Apnenec je skoraj v celoti sestavljen iz kalcita in bo s kapljico klorovodikove kisline ustvaril močan pire. Dolostone je skala, sestavljena iz skoraj v celoti dolomitov. Ko se nanjo nalije kapljica hladne klorovodikove kisline, se bo ustvaril zelo šibek fiz, bolj očiten fiz, ko je testiran dolostone, v prahu in močnejši fiz, če uporabimo vročo klorovodikovo kislino.

Apnenec in dolostone sta lahko nekoliko bolj zapletena. Včasih so sestavljeni iz mešanice kalcita in dolomita in imajo kisle reakcije, ki so varljive. Dolostone lahko vsebuje dovolj kalcita, da vas zavede, da bi ga imenovali apnenec. Za te kamnine kislinski test morda ne bo dovolj za zanesljivo identifikacijo - vendar boste vsaj vedeli, da ima skala pomembno vsebnost mineralov karbonata.

Marmor je apnenec ali dolostone, ki je bil metamorfoziran. Imela bo kislinsko reakcijo, ki je podobna apnencu ali dolostoneu, iz katerega je nastal.

Druge uporabe "kislinskega testa": Geologi lahko s pomočjo razredčene klorovodikove kisline pomagajo prepoznati cementno sredstvo peščenjakov. Na peščenjak položijo kapljico razredčene HCl in natančno opazujejo. Če je kalcit sredstvo za cementiranje, se bo pojavila šumenje in del peska se lahko sprosti. Za opažanja se uporablja ročna leča ali majhen mikroskop. Na zgornji fotografiji je povečan pogled na košček peščenjaka Oriskany, ordoviške skalne enote iz Apalahijske kotline, ki služi kot rezervoar zemeljskega plina in skladišče zemeljskega plina. Oriskanski peščenjak je pogosto cementiran s kalcitom.

DRUGE ROKE, KI SO FIZ

Vedno se spomnite, da je "kalcit vseprisoten." (Vseprisotno pomeni, da ga najdemo skoraj povsod.)

Mnoge kamnine vsebujejo majhne količine kalcita ali drugih karbonatnih mineralov. Vse to lahko ustvari fiz, čeprav je karbonat le manjši del sestave kamnin. Te kamnine lahko vsebujejo majhne žile ali kristale karbonatnih mineralov, ki v stiku s kislino nastanejo fiz. Te žile in kristali so lahko tako drobni, da jih očesu ne pomaga. Ta majhna količina karbonata se lahko prvič zlije, ko nanesete kapljico kisline, vendar se izčrpa in ne zlepi, če se kislina drugič nanese na isto mesto na skali.

Nekatere sedimentne kamnine so vezane skupaj s kalcitom ali dolomitnim cementom. Peščenjak, muljivec in konglomerat imajo včasih kalcitni cement, ki ustvarja močan pizz s hladno klorovodikovo kislino. Nekateri konglomerati in breče vsebujejo klaste karbonatnih kamnin ali mineralov, ki reagirajo s kislino.

Številni skrilavci so bili odloženi v morskih okoljih in vsebujejo dovolj kalcijevega karbonata, da nastane močna kislina. Ti skrilavci so nastali, ko se je blato odlagalo v okolju, ki je podobno tistemu, ki ga meji, ali kjer je nastala apnenec. Sestavljeni so iz sedimentnih mineralov gline, ki se mešajo z majhno količino kalcita. Znani so kot "apnenčasti skrilavci."

Ne dovolite kislega fizza, ki bi vodil postopek identifikacije. V mnogih primerih bo vašemu opazovanju dodala podrobnosti, kot so: "apnenčasti skrilavca "ali" peščenjaka s karbonatnim cementom. "To je dragocena informacija.

Kis lahko uporabimo za kisli test: Kis je lahko varna, ekonomična in zlahka pridobljiva "kislina" za prepoznavanje kalcita in dolomit. Kis je razredčena ocetna kislina, ki povzroči zelo šibko reakcijo s kalcitom in dolomitom - najbolje opazimo z ročno lečo.

ZUNANJI KISLINSKI REAKCI

Nekaj ​​kamnin lahko povzroči izjemno reakcijo s klorovodikovo kislino. To so ponavadi kamnine, sestavljene iz kalcita ali aragonita z obilnim poranim prostorom ali izredno visokimi površinami. Nekateri primerki krede, kokine, oolita in tufe so primeri. Ko na te vzorce nanesemo kapljico razredčene klorovodikove kisline, se iz kamnine lahko dvigne izbruh kisle pene in se razširi na nepričakovan premer. Reakcija je zelo kratka (in morda ni ponovljiva), vendar je tako nenadna in burna, da lahko preseneti neizkušeno osebo. Ta opis je za eno kapljico kisline. Če se uporabi več, se bo pojavila še burnejša reakcija. (Te ekstremne reakcije se ne bodo zgodile pri vsakem vzorcu teh kamnin. Bodite pozorni, da jih preizkusite ali predstavite študentom na testiranje.)

Izjemno burna reakcija hladne klorovodikove kisline s temi vzorci se pojavi zato, ker so kamnine tako porozne ali ker imajo pod eno kapljico kisline zelo veliko površino.

PRESKUŠITE NEVARENI MATERIAL

Kalcit in drugi karbonatni minerali imajo nizko odpornost na vremenske vplive in jih lahko napadajo kisline v naravnih vodah in tleh. Pri preskušanju materiala, ki je bil izpostavljen na Zemljini površini, je zelo pomembno, da preizkusimo nevezan material. Svežo površino lahko običajno dobimo z lomljenjem skale.

ODLOČILA POROŠNOST!

Nekatere kamnine so porozne in vsebujejo rezervoar zraka. Majhne količine zraka, ki uhajajo v kapljico kisline od spodaj, lahko pojavijo nežno kislinsko reakcijo. Ne zavajajte se. Če na nekaj peščenjakov nanesete kapljico kisline, bo iz porskih površin nastalo nekaj mehurčkov. To ni karbonatni cement. Da se izognete tej težavi, opraskajte kamnino po ploščici in preizkusite prah ali zrna, ki nastanejo.

Najboljši način za spoznavanje mineralov je preučevanje z zbirko majhnih primerkov, s katerimi lahko ravnate, pregledujete in opazujete njihove lastnosti. V trgovini so na voljo poceni zbirke mineralov.

Kontaminacija v laboratorijih za identifikacijo mineralov

Ko se študentom dodeli mineralov za identifikacijo, lahko dve situaciji povzročita težave pri delu.

1) V laboratorijih za identifikacijo mineralov so nekateri študenti pripravljeni poklicati kateri koli mineral, ki povzroči kislinsko reakcijo, "kalcit" ali drug karbonat. Kalcit pa je vseprisotni mineral in je pogosto prisoten kot intimni del drugih mineralnih primerkov in kamnin. Te lahko povzročijo lažno kislinsko reakcijo. Da bi se izognili zavajanju, bi morali študente vedno previdno preveriti, ali je osebka identiteta z več lastnostmi. Če se vzorec zmeša s kislino, vendar ima Mohsovo trdoto sedem in se zlomi s konhoidnim zlomom, potem zagotovo ni kalcit!

Glede na izkušnje učencev se lahko v razred predstavijo vzorci, ki so zelo resnični glede njihovih lastnosti, ali pa se lahko uporabijo vzorci z nekaj izzivi. Veliko mineralov, ki jih najdemo na polju, ne bo popolnoma resničen glede na lastnosti. Bolje je, da se tega nauka naučite v laboratoriju in se z modrostjo podate na polje.

2) Ker je kalcit eden izmed indeksnih mineralov Mohsove lestvice trdote, ga pogosto uporabljamo za testiranje trdote mineralnih vzorcev. Tako lahko majhne količine kalcita potencialno postavimo na vsak neznani primerek v laboratoriju! Ne domnevajte, da je reakcija ene kisline pravilna. Preskusite vzorec na drugem mestu, če sumite, da je prišlo do kontaminacije.

V laboratoriju za identifikacijo mineralov barit zaradi kontaminacije pogosto zamenjujejo s kalcitom. Barit lahko seveda vsebuje majhne količine kalcita ali pa bi lahko testiranje trdote prejšnjega študenta pustilo majhne količine kalcita na vzorcu barita. Študentje pogosto zaradi identifikacije s kislino poiščejo identifikacijo kot "kalcit". Če se ta mineral nekoliko razcepi in ni zelo trd, bo veliko študentov prišlo do napačne identifikacije.

Omejevanje neželene uporabe kislin v laboratorijih

Večina učencev je zaintrigirana s kislinskim testom in ga želijo preizkusiti. Da bi omejili lahkomiselno uporabo kislin, bi morali študentje naročiti, da za preskus uporabijo eno kapljico kisline in preskušajo le vzorce, kadar obstaja sum karbonatnih mineralov. Če tega ne storijo, bodo nekateri študenti kislino neusmiljeno uporabljali. To vedenje se spodbuja, če je učilnica opremljena z velikimi steklenicami s kislinami, ki so napolnjene do vrha. Če pa so steklenice s kislinami majhne in skoraj prazne na začetku pouka, študenti običajno uporabijo kislino v ustreznih količinah. Majhne, ​​skoraj prazne steklenice omogočajo razlitje manj kisline.

Steklenice za razprševanje kisline: Majhne steklenice za razprševanje kisline dobro delujejo na kislinski test. Kislo enkrat naenkrat oddajajo kislino in se ne bodo razlile, če jih bomo potrkali. Če učitelj nadzoruje preizkus kisline v učilnici, dajte učencem majhne steklenice, ki so skoraj prazne. To bo zmanjšalo količino lahkomiselne uporabe kisline, ki bi se sicer lahko pojavila. Steklenice jasno označite in učence poučite o uporabi kislin, preden jih dajo na voljo.

Izbor steklenic s kislinami

Pomembna je vrsta steklenice, ki je izbrana za točenje kisline. Trgovine v laboratorijski oskrbi prodajajo steklenice, ki so zasnovane za točenje kisline ena po ena. Na teh steklenicah je vedno pokrov (razen, ko jih očistite ali napolnite) in ob trku ne povzročijo razlitja. Steklenice z odstranljivim pokrovom z razpršilnikom žarnic se bodo občasno trkale, ko je pokrov izklopljen, če jih uporabljajo običajni ljudje.

Steklenice za točenje kisline morajo biti narejene iz trde plastike z majhnim odprtinam, ki omogoča, da se kislina zlahka odvaja enkrat po kap. Mehke točilne steklenice ali steklenice z večjo odprtino lahko z nenamernim stiskanjem oddajo veliko količino kisline.

Viri klorovodikove kisline

Klorovodikove kisline, razredčene do 10% raztopine, v večini skupnosti ni mogoče kupiti. Najboljše mesto za nakup komercialno pripravljenih rešitev je podjetje, ki dobavlja laboratorij. Priporočeni način pridobitve je nakup, ki je pripravljen za uporabo. Ne poskušajte pripraviti svoje rešitve, če ne veste točno, kaj počnete in imate opremljen laboratorij. Vaš kemijski oddelek vam bo morda pomagal pri naročanju kisline. Nekateri velikodušni kemiki bodo za vas pripravili 10-odstotno raztopino.

Mineralni vzorci kot "potrošni material"

Mineralne primerke, ki se pravilno uporabljajo v učilnici ali laboratoriju, je treba pogosto zamenjati. Študenti jih bodo preiskovali s preizkusi trdote, trakovi, kislinskimi testi in drugimi poskusi. Vsi ti testi škodujejo vzorcu in ga naredijo manj primernega za naslednjo skupino učencev. Da preprečite, da bi test s kislino poškodoval celotno zbirko, prosite študente, da vzorce sperejo po testiranju s kislino in omejite testiranje le, kadar je to potrebno.