„Тестът с киселини“ за карбонатни минерали и карбонатни скали

Калцит: Този прозрачен образец от калцит показва разцепване, което е характерно за минерала. Калцит, със състав на CaCO₃, ще реагира силно или със студена, или с топла солна киселина. Екземплярът е с размери около 10 см.

Силата на карбонатните реакции

Внимателното наблюдение е важно, тъй като някои карбонатни минерали реагират енергично, а други едва реагират със студена киселина.

Карбонатният минерал, който най-често се среща от геолозите, е калцитът (CaCO₃). Калцитът е "повсеместен" минерал. Вездесъщо означава „намира се навсякъде“. Калцитът се среща в магматични, метаморфни и утаечни скали и е най-често срещаният карбонатен минерал. Ако поставите една капка студена солна киселина върху калцит, цялата капка киселина ще изригне с мехурчета и енергичен физ ще продължи няколко секунди.

Доломит CaMg (CO₃)₂ е друг често срещан карбонатен минерал. Ако поставите една капка студена солна киселина върху парче доломит, реакцията е слаба или не се наблюдава. Вместо да видите очевиден физ, ще видите капка киселина на повърхността на минерала, която може да има няколко мехурчета въглероден диоксид газ, бавно растящ върху повърхността на доломита.

Ако обаче се постави топла киселина върху доломита, ще се получи очевиден фикс. Това се случва, защото киселината и скалата реагират по-енергично при по-високи температури.

Ако поставите капка солна киселина върху доломит на прах, ще се появи видима реакция. Това е така, защото повърхността е увеличена, което прави повече доломит на разположение на киселината. (Можете лесно да направите доломит на прах, като надраскате проба от доломит по ивица. След това тествайте праха, като поставите капка солна киселина върху праха. Друг лесен начин за получаване на малко количество минерален прах е да надраскате пробата с пирон.)

Различните карбонатни минерали имат различни реакции на солна киселина.Списък на често срещаните и понякога срещащи се карбонатни минерали е даден в таблица 1 с техния химичен състав и относителната им реакция със студена и топла солна киселина.

Когато минералът има слаб отговор на киселината, трябва да сте наблюдателни и търпеливи, за да го видите. Например, магнезитът има много слаба реакция със студена HCl. Ако прахте малко количество магнезит върху табела с ивици и поставите капка киселина върху нея, може да не видите никакво действие за няколко секунди. Тогава, когато по частиците на магнезита започват да се образуват малки мехурчета, капката киселина ще изглежда по-голяма. Това се случва, когато въглеродният диоксид се освобождава от минерала и измества водата. Наблюдаването на образуването на мехурчета с ръчна леща може да бъде полезно.

Dolostone: Долостоун е утаечна скала, съставена предимно от минералния доломит, който има химически състав на CaMg (CO₃)₂, Доломитът ще избухне слабо със студена солна киселина, създавайки няколко мехурчета. Реакцията е по-забележима, когато киселината е топла и / или камъкът е на прах. Образецът на снимката е с размери около 10 см.

Тестът с киселини върху скали

LIMESTONE, DOLOSTONE и MARBLE

Някои скали съдържат карбонатни минерали и тестът с киселина може да се използва за идентифицирането им. Варовикът е съставен почти изцяло от калцит и ще произведе енергичен физ с капка солна киселина. Долостоун е скала, съставена почти изцяло от доломит. Той ще произведе много слаб физ, когато върху него се постави капка студена солна киселина, по-очевиден физ, когато се тества прахообразен долостон, и по-силен физ, когато се използва гореща солна киселина.

Варовикът и долостонът могат да бъдат малко по-сложни. Понякога са съставени от смес от калцит и доломит и имат киселинни реакции, които са измамни. Долостонът може да съдържа достатъчно калцит, за да ви заблуди да го наречете варовик. За тези скали киселинният тест може да не е достатъчен за сигурна идентификация - но поне ще знаете, че скалата има значително съдържание на карбонатни минерали.

Мраморът е варовик или долостон, който е метаморфозиран. Ще има кисела реакция, подобна на варовика или долостона, от който се е образувал.

Други приложения на "киселинния тест": Геолозите могат да използват разредена солна киселина, за да помогнат за идентифицирането на циментиращия агент на пясъчници. Те поставят капка разредена HCl върху пясъчника и внимателно наблюдават. Ако калцитът е циментиращият агент, ще настъпи ефервесценция и някои от пясъчните зърна могат да бъдат освободени. За извършване на наблюденията се използва ръчна леща или малък микроскоп. Снимката по-горе представлява увеличен изглед на парче от Орискански пясъчник, скално звено от Ордовик от Апалачия басейн, което служи като резервоар за природен газ и резервоар за съхраняване на природен газ. Орисканският пясъчник често се циментира от калцит.

ДРУГИ РОКОВЕ, КОИТО ФИЗ

Винаги помнете, че „калцитът е повсеместен“. (Повсеместно означава, че се среща почти навсякъде.)

Много скали съдържат малки количества калцит или други карбонатни минерали. Всичко това може да произведе физ, въпреки че карбонатът е само второстепенна част от състава на скалите. Тези скали могат да съдържат малки вени или кристали от карбонатни минерали, които произвеждат физ при контакт с киселина. Тези вени и кристали могат да бъдат толкова миниатюрни, че да не се виждат без помощ. Това малко количество карбонат може да се спука първия път, когато се нанесе капка киселина, но да се изчерпи и да не се гази, ако киселина се приложи втори път на същото място в скалата.

Някои утаечни скали са свързани заедно с калцит или доломит цимент. Пясъчникът, алевролитът и конгломератът понякога имат калцитен цимент, който ще произведе енергичен физ със студена солна киселина. Някои конгломерати и бреки съдържат класти от карбонатни скали или минерали, които реагират с киселина.

Много шисти са депозирани в морска среда и съдържат достатъчно калциев карбонат, за да се създаде енергичен физ. Тези шисти са се образували, когато калта е била отложена в среда, подобна или съседна на мястото, където се е образувал варовик. Те са съставени от утаечни глинени минерали, смесени с малко количество калцит. Те са известни като "варовити шисти".

Не позволявайте киселинен физ да ръководи процеса на идентификация. В много случаи това ще добави подробности към вашето наблюдение, като например: "варовити шисти “или„ пясъчник с карбонатен цимент. "Това е ценна информация.

Оцетът може да се използва за киселинния тест: Оцетът може да бъде безопасна, икономична и лесно за получаване „киселина“ за идентифициране на калцит и доломит. Оцетът е разредена оцетна киселина, която предизвиква много слаба реакция с калцит и доломит - най-добре се наблюдава с ръчна леща.

ВЪНШНИ КИСЕЛИНИ РЕАКЦИИ

Няколко скали могат да предизвикат екстремна реакция с солна киселина. Това обикновено са скали, съставени от калцит или арагонит с изобилие от порно пространство или изключително високи повърхнини. Някои екземпляри от креда, кокина, оолит и туфа са примери. Когато върху тези образци се постави капка разредена солна киселина, изригването на киселинна пяна може да се издигне от скалата и да се разпространи до неочакван диаметър. Реакцията е много кратка (и може да не се повтори), но е толкова внезапна и бурна, че може да изненада неопитен човек. Това описание е за една капка киселина. Ако се използва повече, ще възникне още по-бурна реакция. (Тези екстремни реакции няма да възникнат при всеки образец от тези скали. Бъдете наясно, когато ги тествате или представяте на учениците за тестване.)

Изключително енергичната реакция на студена солна киселина с тези образци се случва, защото скалите са толкова порести или защото имат много голяма повърхностна площ под една капка киселина.

ИЗПИТВАНЕ НЕЗАБАВЕН МАТЕРИАЛ

Калцит и други карбонатни минерали имат ниска устойчивост на атмосферни влияния и могат да бъдат атакувани от киселини в естествени води и почви. При тестване на материал, който е бил изложен на повърхността на Земята, е много важно да се тества непречистен материал. Обикновено може да се получи свежа повърхност, като се счупи скалата.

РЕШЕНИ ПО ПООРОСИТЕ!

Някои скали са порести и съдържат резервоар с въздух. Малки количества въздух, изтичащи в капка киселина отдолу, могат да създадат нежна кисела реакция. Не се заблуждавайте. Ако поставите капка киселина върху някои пясъчници, от пространствата на порите ще излязат няколко мехурчета. Не е карбонатен цимент. За да избегнете този проблем, надраскайте скалата по ивица и тествайте праха или зърната, които се получават.

Най-добрият начин да научите за минералите е да изучавате с колекция от малки екземпляри, с които можете да боравите, изследвате и наблюдавате техните свойства. В магазина се предлагат евтини минерални колекции.

Замърсяване в лабораториите за идентификация на минерали

Когато студентите получават минерали за идентифициране, две ситуации могат да създадат проблеми с работата им.

1) В лабораториите за идентификация на минерали някои студенти са готови да нарекат всеки минерал, който произвежда кисела реакция, "калцит" или друг карбонат. Калцитът обаче е повсеместен минерал и често присъства като интимна част от други минерални образци и скали. Те могат да предизвикат фалшива киселинна реакция. За да не бъдат подведени, студентите трябва винаги да бъдат предупредени, за да потвърдят идентичност на екземпляри с множество свойства. Ако един образец се сгъстява с киселина, но има твърдост на Моос от седем и се счупи с конхоидна фрактура, то със сигурност не е калцит!

В зависимост от опита на учениците, в класа могат да бъдат представени образци, които са много верни на свойствата си, или могат да се използват образци с някои предизвикателства. Много минерали, намерени в полето, няма да бъдат абсолютно верни на свойствата. По-добре е да научите този урок в лабораторията и да отидете в полето с мъдрост.

2) Тъй като калцитът е един от индексните минерали на скалата на твърдост на Моос, той често се използва за тестване на твърдостта на минералните образци. Това може да постави малки количества калцит потенциално върху всеки неизвестен образец в лабораторията! Не приемайте, че реакцията на една киселина е правилна. Тествайте пробата на второ място, ако подозирате, че е настъпило замърсяване.

В лабораторията за идентификация на минерали баритът обикновено се бърка с калцит поради замърсяване. Баритът може естествено да съдържа малки количества калцит или тестът за твърдост на предишен ученик може да е оставил малки количества калцит върху баритен образец. Студентите често се привличат към идентификация като "калцит" просто заради теста с киселина. Ако този минерал прояви малко разцепване и не е много твърд, тогава много студенти ще стигнат до неправилна идентификация.

Ограничаване на употребата на несериозна киселина в лаборатории

Повечето ученици са заинтригувани с киселинния тест и искат да го опитат. За да се ограничи лекомислената употреба на киселина, студентите трябва да бъдат инструктирани да използват една капка киселина за теста и да тестват образци само при съмнения за карбонатни минерали. Ако това не е направено, някои ученици ще използват несериозно киселината. Това поведение се насърчава, ако класната стая е оборудвана с големи бутилки с киселина, които се пълнят до върха. Ако обаче бутилките с киселина са малки и почти празни в началото на учебния час, студентите обикновено определят употребата на киселината до подходящи количества. Малки, почти празни бутилки правят по-малко киселина достъпна за разливане.

Киселини, разпределящи бутилки: Малките бутилки за разпределяне на киселина работят добре за теста с киселина. Те разпределят киселината еднократно и няма да се разлеят, ако бъдат прекарани. Ако сте учител, който контролира киселинния тест в класната стая, дайте на учениците малки бутилки, които са почти празни. Това ще намали количеството на несериозна употреба на киселина, която може иначе да се случи. Етикетирайте ясно бутилките и инструктирайте учениците да употребяват киселина, преди да ги предоставят.

Избор на бутилка с киселина

Важен е типът бутилка, избрана за дозиране на киселината. Магазините за лабораторни доставки продават бутилки, които са предназначени за подаване на киселина еднократно. Капакът винаги е върху тези бутилки (с изключение на случаите, когато се почистват или презареждат) и те не предизвикват разлив при събаряне. Бутилки със свалящ се капак, който има разпръскващ крушка, от време на време ще бъдат съборени, когато капакът е изключен, ако те се използват от нормални хора.

Бутилките за разпределяне на киселина трябва да бъдат направени от твърда пластмаса с малък отвор, който позволява лесно да се раздава киселина еднократно. Меки раздаващи бутилки или бутилки с по-голям отвор могат да отделят голямо количество киселина с случайно изстискване.

Източници на солна киселина

Солната киселина, разредена до 10% разтвор, не може да бъде закупена в повечето общности. Най-доброто място за закупуване на търговски приготвени разтвори е от компания за лабораторни доставки. Закупуването му е готово за употреба е препоръчителният начин за получаването му. Не се опитвайте да подготвите свое собствено решение, ако не знаете какво точно правите и разполагате с оборудвана лаборатория. Вашият отдел по химия може да ви помогне да поръчате киселина. Някои щедри химици ще приготвят 10% решение за вас.

Минерални образци като "консумативи"

Минералните образци, които се използват правилно в научната стая или лаборатория, ще трябва да се подменят често. Студентите ще ги изследват с тестове за твърдост, тестове за стрии, киселинни тестове и други експерименти. Всички тези тестове увреждат образеца и го правят по-малко подходящ за следващата група ученици. За да не изпадне киселинният тест от цялата ви колекция, помолете учениците да изплакнат пробите след тестване с киселина и ограничете тестването само когато е необходимо.