"Happotesti" karbonaattim mineraaleille ja karbonaattikiveille

Kalsiitti: Tämä läpinäkyvä kalsiittinäyte osoittaa halkeaman, joka on ominaista mineraalille. Kalsiitti, CaCO-koostumuksella₃, reagoi voimakkaasti joko kylmän tai lämpimän suolahapon kanssa. Näytteen pituus on noin 10 cm.

Karbonaattireaktioiden voimakkuus

Huolellinen havaitseminen on tärkeää, koska jotkut karbonaattimineraalit reagoivat voimakkaasti ja toiset reagoivat tuskin kylmän hapon kanssa.

Karbonaattim mineraali, johon geologit yleensä kohtaavat, on kalsiitti (CaCO₃). Kalsiitti on "kaikkialla läsnä oleva" mineraali. Kaikkivaltias tarkoittaa "löytyy kaikkialta". Kalsiittia esiintyy muinaisissa, metamorfisissa ja sedimenttikiveissä, ja se on yleisimmin esiintyvä karbonaattimineraali. Jos asetat yhden pisaran kylmää suolahappoa kalsiitille, koko pisara happoa purkautuu kuplia pitkin ja voimakas poreilu kestää muutaman sekunnin.

Dolomiitti CaMg (CO₃)₂ on toinen yleisesti esiintyvä karbonaattimineraali. Jos laitat yhden tipan kylmää suolahappoa dolomiittipalalle, reaktio on heikko tai sitä ei havaita. Sen sijaan, että näkisit itsestään selvää hiilihappoa, näet mineraalin pinnalla pisaran happoa, jossa voi olla muutama hiilidioksidikupla, joka kasvaa hitaasti dolomiitin pinnalla.

Kuitenkin, jos lämmin happo asetetaan dolomiitille, tapahtuu ilmeinen kipinöinti. Tämä tapahtuu, koska happo ja kivi reagoivat voimakkaammin korkeissa lämpötiloissa.

Jos asetat tipan suolahappoa jauhemaiseen dolomiittiin, tapahtuu näkyvä reaktio. Tämä johtuu siitä, että pinta-alaa on lisätty, jolloin dolomiittia on saatavana enemmän hapolle. (Voit helposti tehdä dolomiittijauhetta raaputtamalla dolomiittinäytteen putkilevyn yli. Testaa sitten jauhe asettamalla tippa suolahappoa jauheeseen. Toinen helppo tapa tuottaa pieni määrä mineraalijauhetta on naarmuttaa näytettä kynsi.)

Eri karbonaattimineraalien vaste suolahapolle on erilainen.Taulukossa 1 on luettelo yleisimmistä ja satunnaisesti esiintyvistä karbonaattimineraaleista niiden kemiallisella koostumuksella ja suhteellisella reaktiolla kylmän ja lämpimän suolahapon kanssa.

Kun mineraalilla on heikko vaste hapolle, sinun on oltava tarkkaavainen ja kärsivällinen nähdäksesi sen. Esimerkiksi magnesiitilla on erittäin heikko reaktio kylmän HCl: n kanssa. Jos jauhetat pienen määrän magnesiittia viivalevylle ja asetat tipan happoa siihen, et välttämättä näe mitään toimintaa muutaman sekunnin ajan. Sitten kun pieniä kuplia alkaa muodostua magnesiittihiukkasille, tippa happoa näyttää kasvavan kooltaan suuremmaksi. Se tapahtuu, kun hiilidioksidi vapautuu mineraalista ja syrjäyttää veden. Kuplien muodostumisen tarkkaileminen käsin linssillä voi olla hyödyllistä.

Dolostone: Dolostone on sedimenttikivi, joka koostuu pääasiassa mineraalidomomiitista, jonka kemiallinen koostumus on CaMg (CO₃)₂. Dolomiitti kuohii heikosti kylmällä suolahapolla, jolloin muodostuu muutama kupla. Reaktio on havaittavissa enemmän, kun happo on lämmin ja / tai kivi jauhetaan. Valokuvan näyte on noin 10 cm poikki.

Happokoe kivillä

Kalkkikivi, DOLOSTONE ja marmori

Jotkut kivet sisältävät karbonaattimineraaleja, ja happotestiä voidaan käyttää niiden tunnistamiseen. Kalkkikivi koostuu melkein kokonaan kalsiitista ja se tuottaa voimakkaan poreilun tipalla suolahappoa. Dolostone on kallio, joka koostuu melkein kokonaan dolomiitista. Se tuottaa erittäin heikon kuohunnan, kun siihen laitetaan tippa kylmää suolahappoa, selvemmän haihtuvuuden, kun testataan jauhettua dolostonea, ja voimakkaamman haihtuvuuden, kun käytetään kuumaa suolahappoa.

Kalkkikivi ja dolokivi voivat olla hiukan monimutkaisempia. Ne koostuvat joskus kalsiitin ja dolomiitin seoksesta, ja niiden happoreaktiot ovat petollisia. Dolokivi voi sisältää tarpeeksi kalsiittia, jotta huijaat sinut kutsumaan sitä kalkkikiveksi. Näille kiville happotesti ei ehkä riitä varmaan tunnistamiseen - mutta ainakin tiedät, että kallioperällä on merkittävä karbonaattimineraalipitoisuus.

Marmori on kalkkikivi tai dolomikivi, joka on muuttunut. Sillä on happoreaktio, joka on samanlainen kuin kalkkikivi tai dolokivi, josta se muodostettiin.

"Happotestin" muut sovellukset: Geologit voivat käyttää laimeaa suolahappoa hiekkakiven sementointiaineen tunnistamiseen. Ne laittavat tipan laimeaa HCl hiekkakivelle ja tarkkaile tarkkaan. Jos sesiitti on kalsiitti, tapahtuu kuohuminen ja osa hiekanjyvistä saattaa vapautua. Havaintojen tekemiseen käytetään käsin linssiä tai pientä mikroskooppia. Yllä oleva kuva on suurennettu näkymä kappaleesta Oriskanyn hiekkakivestä, joka on Ordovicin ikäinen kallioyksikkö Appalachian altaalta ja joka toimii maakaasun varastona ja maakaasun varastointiyksikkönä. Oriskany-hiekkakiveä sementoi usein kalsiitti.

MUUT KIINTEET

Muista aina, että "kalsiitti on kaikkialla". (Ubiquitous tarkoittaa, että sitä löytyy melkein kaikkialta.)

Monet kivet sisältävät pieniä määriä kalsiittia tai muita karbonaattimineraaleja. Kaikki nämä voivat tuottaa hiukkasia, vaikka karbonaatti on vain pieni osa kiviaineskoostumuksesta. Nämä kivet saattavat sisältää pieniä suonia tai karbonaattimineraalien kiteitä, jotka tuottavat höyryä kosketuksessa hapon kanssa. Nämä suonet ja kristallit voivat olla niin pieniä, että ne eivät ole näkyviä paljaalle silmälle. Tämä pieni määrä karbonaattia voi hiiliä ensimmäistä kertaa tippaa happoa, mutta se voi olla ehtynyt eikä haihtua, jos happea levitetään toisen kerran samaan kohtaan kallioon.

Jotkut sedimenttikivet on sidottu yhteen kalsiitin tai dolomiittisementin kanssa. Hiekkakivi, silikoni ja konglomeraatti sisältävät joskus kalsiittisementtiä, joka tuottaa voimakkaan poreilun kylmällä suolahapolla. Jotkut konglomeraatit ja brekkiat sisältävät ryhmiä karbonaattikiviä tai mineraaleja, jotka reagoivat hapon kanssa.

Monet liuskelevyt sijoitettiin meriympäristöön, ja ne sisältävät tarpeeksi kalsiumkarbonaattia voimakkaan happokerroksen aikaansaamiseksi. Nämä liuskat muodostuivat, kun mutaa laskeutettiin ympäristöön, joka oli samankaltainen tai lähellä sitä, missä kalkkikivi muodostui. Ne koostuvat sedimenttisavi mineraaleista sekoitettuna pienen määrän kalsiittia kanssa. Niitä kutsutaan "kalkkipitoisiksi liuskeiksi".

Älkää antako happea haihtua, jotta ohjataan tunnistusprosessia. Monissa tapauksissa se lisää sen sijaan yksityiskohtia havaintoosi, kuten: "kalkkipitoinen liuskekivi "tai" hiekkakivi karbonaattisementillä"Tämä on arvokasta tietoa.

Etikka voidaan käyttää happokokeessa: Etikka voi olla turvallinen, taloudellinen ja helposti saatava "happo" kalsiitin ja dolomiitin tunnistamiseksi. Etikka on laimea etikkahappo, joka tuottaa erittäin heikon reaktion kalsiitin ja dolomiitin kanssa - parhaiten havaittavissa käsilinssillä.

ULKOPUHELTEN REAKTIOT

Muutama kivi voi aiheuttaa äärimmäisen reaktion suolahapon kanssa. Nämä ovat yleensä kalsiitista tai aragoniitista koostuvia kiviä, joilla on runsaasti huokostilaa tai erittäin korkeat pinta-alat. Jotkut liidun, kokinan, ooliitin ja tufan näytteet ovat esimerkkejä. Kun näihin näytteisiin asetetaan tippa laimeaa suolahappoa, happovaahdon purkaus voi nousta kallioon ja levitä odottamattomaan halkaisijaan. Reaktio on hyvin lyhyt (eikä välttämättä ole toistettavissa), mutta se on niin äkillinen ja voimakas, että se voi yllättää kokemattoman henkilön. Tämä kuvaus on tarkoitettu yhdelle tipalle happoa. Jos käytetään enemmän, tapahtuu vielä voimakkaampi reaktio. (Näitä äärimmäisiä reaktioita ei tapahdu kaikilla näiden kivien näytteillä. Ole tietoinen testattaessa niitä tai esittäessäsi niitä opiskelijoille testausta varten.)

Kylmän kloorivetyhapon erittäin voimakas reaktio näiden näytteiden kanssa tapahtuu, koska kivet ovat niin huokoisia tai koska niiden pinta-ala on erittäin korkea yhden pisaran hapolla.

KESKITTÄMÄMÄT MATERIAALIT

Kalsiitilla ja muilla karbonaattimineraaleilla on alhainen säänkestävyys, ja hapot voivat hyökätä luonnon vesissä ja maaperässä. Kun testataan materiaalia, joka on altistunut maapallon pinnalle, on erittäin tärkeää testata kosteuttamaton materiaali. Raikas pinta voidaan yleensä saada murskaamalla kallio.

SUORAUDEN PÄÄTÖS!

Jotkut kivet ovat huokoisia ja sisältävät ilma-altaan. Pienet määrät ilmaa, joka pääsee pisaraksi happea alhaalta, voivat antaa aikaan lempeän happireaktion. Älä mene lankaan. Jos laitat tipun happoa joihinkin hiekkakiveihin, huokosista muodostuu muutama kupla. Se ei ole karbonaattisementti. Tämän ongelman välttämiseksi naarmuta kiveä viivalevyn poikki ja testaa tuotettu jauhe tai jyvät.

Paras tapa oppia mineraaleista on opiskella pienten näytteiden kokoelmalla, jota voit käsitellä, tutkia ja tarkkailla niiden ominaisuuksia. Halvat mineraalikokoelmat ovat saatavilla kaupasta.

Saastuminen mineraalien tunnistuslaboratorioissa

Kun opiskelijoille annetaan mineraaleja tunnistamaan, kaksi tilannetta voivat aiheuttaa ongelmia työssään.

1) Mineraalien tunnistuslaboratorioissa jotkut opiskelijat ovat valmiita kutsumaan mitä tahansa mineraalia, joka tuottaa happoreaktion, "kalsiittia" tai muuta karbonaattia. Kalsiitti on kuitenkin kaikkialla läsnä oleva mineraali, ja sitä esiintyy usein läheisessä osassa muita mineraalinäytteitä ja kiviä. Ne voivat aiheuttaa väärän happoreaktion. Harhautumisen välttämiseksi oppilaita tulee aina varoittaa vahvistamasta yksilöllisyys, jolla on useita ominaisuuksia. Jos näyte hiukkastuu hapolla, mutta sen Mohs-kovuus on seitsemän ja murtuu kohoidisella murtumalla, se ei varmasti ole kalsiitti!

Opiskelijoiden kokemuksesta riippuen, luokille voidaan esittää yksilöitä, jotka ovat totta ominaisuuksilleen, tai näytteitä, joilla on joitain haasteita, voidaan käyttää. Paljon mineraaleja, joita löytyy kentältä, eivät ole täysin totta ominaisuuksista. On parempi oppia tämä oppitunti laboratoriossa ja mennä kentälle viisaudella.

2) Koska kalsiitti on yksi Mohsin kovuusasteikon indeksimineraaleista, sitä käytetään usein mineraalinäytteiden kovuuden testaamiseen. Tämä voi sijoittaa pieniä määriä kalsiittia potentiaalisesti jokaiselle laboratorion tuntemattomalle näytteelle! Älä oleta, että yksi happoreaktio on oikea. Testaa näyte toisessa paikassa, jos epäilet kontaminaation tapahtuneen.

Mineraalien tunnistuslaboratoriossa bariitti sekoitetaan yleensä kalsiitin kanssa saastumisen vuoksi. Bariitti saattaa luonnollisesti sisältää pieniä määriä kalsiittia, tai edellisen opiskelijan kovuustestaus on saattanut jättää pieniä määriä kalsiittia bariittinäytteeseen. Opiskelijat vedetään usein tunnisteeksi "kalsiitti" yksinkertaisesti happotestin takia. Jos tuo mineraali hajoaa hiukan eikä ole kovin kova, niin monet opiskelijat saavat väärän tunnistuksen.

Haitallisen hapon käytön rajoittaminen laboratorioissa

Useimmat opiskelijat ovat kiinnostuneita happotestistä ja haluavat kokeilla sitä. Havaimattoman hapon käytön rajoittamiseksi oppilaita tulisi neuvoa käyttämään yhtä tippaa happoa testissä ja testaamaan näytteet vain silloin, kun epäillään karbonaattimineraalien käyttöä. Jos sitä ei tehdä, jotkut opiskelijat käyttävät happoa kevyesti. Tätä käyttäytymistä suositaan, jos luokkahuone on varustettu suurilla happopulloilla, jotka on täytetty yläosaan. Jos happopullot ovat kuitenkin pieniä ja melkein tyhjiä luokan alussa, opiskelijat yleensä nauttivat hapon käyttöä sopiviin määriin. Pienet, lähes tyhjät pullot vähentävät hapon pääsyä vuotoon.

Happopullot: Pienet happopullot toimivat hyvin happokokeessa. Ne antavat happoa yksi tippa kerrallaan, eivätkä ne vuoda, jos ne kaadetaan. Jos olet opettaja, joka valvoo happitestiä luokkahuoneessa, anna opiskelijoille pienet pullot, jotka ovat lähes tyhjiä. Tämä vähentää haitallisen hapon käyttöä, jota muuten saattaa tapahtua. Merkitse pullot selkeästi ja opeta opiskelijoita haponkäyttöön ennen niiden asettamista saataville.

Happopullon valinta

Hapon annosteluun valittu pullotyyppi on tärkeä. Laboratoriotarvikkeiden myymälöissä myydään pulloja, jotka on suunniteltu hapon annostelemiseen yksi tippa kerrallaan. Kansi on aina näillä pulloilla (paitsi silloin, kun niitä puhdistetaan tai täytetään uudelleen), ja ne eivät aiheuta läikkymistä, kun ne kaadetaan. Pullot, joissa on irrotettava kansi ja joissa on puristussipullin annostelija, kaadetaan toisinaan kannen ollessa pois päältä, jos normaalit ihmiset käyttävät niitä.

Hapon annostelupullojen tulee olla jäykkiä muoveja, joissa on pieni aukko, jonka avulla happo voidaan jakaa helposti yksi tippa kerrallaan. Pehmeät annostelupullot tai pullot, joissa on suurempi aukko, voivat antaa suuren määrän happea vahingossa puristamalla.

Suolahapon lähteet

10-prosenttiseksi liuokseksi laimennettua suolahappoa ei voida ostaa useimmissa yhteisöissä. Paras paikka ostaa kaupallisesti valmistettuja ratkaisuja laboratorioyhtiöltä. Suositeltu tapa on hankkia se käyttövalmiina. Älä yritä valmistaa omaa ratkaisua, jos et tiedä tarkalleen mitä olet tekemässä ja sinulla on varustettu laboratorio. Kemiaosasto voi auttaa sinua happojen tilaamisessa. Jotkut anteliaat kemistit valmistavat sinulle 10-prosenttisen ratkaisun.

Mineraalinäytteet "kulutustarvikkeina"

Tiedeopetushuoneessa tai laboratoriossa asianmukaisesti käytettyjä mineraalinäytteitä on vaihdettava usein. Opiskelijat tutkivat heitä kovuus-, putki-, happotestien ja muiden kokeiden avulla. Kaikki nämä testit vahingoittavat näytettä ja tekevät siitä vähemmän sopivan seuraavalle opiskelijaryhmälle. Pitäkää oppilaita huuhtelemaan näytteet hapolla suoritetun testin jälkeen, jotta happokoe ei saastuta koko kokoelmaa, ja rajoittakaa testi vain tarvittaessa.