آزمایش اسید برای سنگ های کربنات ومواد معدنی کربناته

آزمایش اسید برای سنگ های کربنات چیست؟

آزمایش اسید برای سنگ های کربنات ومواد معدنی کربناته ، از نظر بیشتر زمین شناسان، اصطلاح “آزمایش اسید” به معنای قرار دادن یک قطره اسید کلریدریک رقیق (۵٪ تا ۱۰٪) بر روی سنگ یا ماده معدنی و تماشای حباب های گاز دی اکسید کربن است. این حباب ها وجود مواد معدنی کربناته مانند کلسیت، دولومیت یا یکی از مواد معدنی ذکر شده در جدول ۱ را نشان می دهد.

انتشار حباب گاز دی اکسیدکربن می تواند آنقدر ضعیف باشد که شما برای مشاهده حباب های منفرد در حال رشد آهسته در قطره اسید کلریدریک به لنزهای دستی نیاز داشته باشید یا آنقدر شدید که یک فوران جوش ایجاد می شود. این تغییرات در قدرت جوش در نتیجه نوع مواد معدنی کربنات موجود، مقدار کربنات موجود، اندازه ذرات کربنات و دمای اسید است.

منیزیت

منیزیت: ماده معدنی منیزیت، که دارای ترکیب شیمیایی MgCO3 است، با اسید کلریدریک گرم و بسیار ضعیف با اسید سرد ارتعاش می یابد. عرض نمونه در حدود ۶٫۴ سانتی متر است..

چه عواملی باعث گرگرفتگی می شود؟

مواد معدنی کربناته در تماس با اسید کلریدریک ناپایدار هستند. هنگامی که اسید شروع به پوسیدگی (اتصاع گاز) بر روی یک نمونه می کند، واکنش نشان می دهد.

واکنش اسید کلریدریک با کلسیت

آزمایش اسید برای سنگ های کربنات ومواد معدنی کربناته،در سمت چپ این واکنش، ماده معدنی کلسیت یا کربنات کلسیم (CaCO3) با اسید کلریدریک (HCl) در تماس است. این واکنش ها باعث ایجاد گاز دی اکسیدکربن (CO2) ، آب (H2O) ، کلسیم محلول (+ Ca) و کلر محلول (Cl–) می شود. حباب های دی اکسیدکربن که مشاهده می کنید شاهدی بر وقوع واکنش است. وقتی این اتفاق می افتد، کلسیت یا یک ماده معدنی کربناته دیگر وجود دارد.

بسیاری از مواد معدنی کربناته دیگر با اسید کلریدریک واکنش می دهند. هر یک از این مواد معدنی از یک یا چند یون فلزی با یون کربنات (CO3–) ترکیب شده است. شیمی این واکنش ها مشابه واکنش کلسیت است. این ماده معدنی با اسید کلریدریک واکنش داده و گاز دی اکسید کربن، آب، یون فلز محلول و کلر محلول تولید می کند.مشاهده دقیق واکنش ها از اهمیت برخوردار است زیرا برخی از مواد معدنی کربناته واکنش شدیدی نشان می دهند و برخی دیگر به سختی با اسید سرد واکنش نشان می دهند.

ماده معدنی کربناته که بیشتر مورد توجه زمین شناسان قرار می گیرد کلسیت (CaCO3) است. کلسیت یک ماده معدنی “همه گیر” است. همه جا به معنای “قابل پیداشدن در هر جایی” است. کلسیت یا سنگ دانه بندی کربنات کلسیم در سنگهای آذرین، دگرگونی و رسوبی رخ می دهد و بیشترین ماده معدنی کربنات است. اگر یک قطره اسید کلریدریک سرد روی کلسیت قرار دهید، کل قطره اسید با حباب فوران می کند و یک گاز شدید برای چند ثانیه طول می کشد.

دولومیت CaMg (CO3) 2 یکی دیگر از مواد معدنی کربناته است که معمولاً مشاهده می شود. اگر یک قطره اسید کلریدریک سرد روی یک قطعه دولومیت قرار دهید، واکنش ضعیف است یا مشاهده نمی شود. به جای دیدن یک گاز آشکار، قطره ای از اسید را در سطح ماده معدنی مشاهده خواهید کرد که ممکن است چند حباب گاز دی اکسید کربن به آرامی در سطح دولومیت رشد کند.با این حال، اگر اسید گرم روی دولومیت قرار گیرد، یک گاز واضح رخ می دهد. این اتفاق می افتد زیرا اسید و سنگ در دماهای بالاتر واکنش شدیدتری نشان می دهند.

اگر یک قطره اسید کلریدریک روی پودر دولومیت قرار دهید، واکنش واضحی رخ می دهد. این به این دلیل است که سطح آن افزایش یافته است و دولومیت بیشتری در دسترس اسید قرار گرفته است. (شما می توانید با لمس کردن نمونه ای از دولومیت در عرض یک صفحه ریز، پودر دولومیت درست کنید. سپس با قرار دادن یک قطره اسید کلریدریک روی پودر، پودر را آزمایش کنید. روش ساده دیگر برای تولید مقدار کمی پودر مواد معدنی، خراش دادن نمونه با یک ناخن است.

مواد معدنی مختلف کربنات پاسخ متفاوتی به اسید کلریدریک دارند. وقتی ماده معدنی نسبت به اسید پاسخ ضعیفی دارد، برای دیدن آن باید مراقب و صبور باشید. به عنوان مثال، منیزیت با HCl سرد واکنش بسیار ضعیفی دارد. اگر مقدار کمی منیزیت را روی صفحه رگه ای پودر کنید و یک قطره اسید روی آن قرار دهید، ممکن است برای چند ثانیه هیچ عملی مشاهده نکنید. سپس، با شروع تشکیل حباب های ریز روی ذرات منیزیت، به نظر می رسد قطره اسید در اندازه بزرگتر می شود. این امر هنگامی اتفاق می افتد که دی اکسید کربن از ماده معدنی آزاد شده و آب را جابجا می کند. مشاهده تشکیل حباب با لنز دستی می تواند مفید باشد.

آزمایش اسید روی سنگ

سنگ آهک، دولوستون و سنگ مرمر

آزمایش اسید برای سنگ های کربنات ومواد معدنی کربناته بعضی از سنگها حاوی مواد معدنی کربناته هستند و برای شناسایی آنها می توان از آزمایش اسید استفاده کرد. سنگ آهک تقریباً کاملاً از کلسیت(کربنات کلسیم) تشکیل شده و یک گاز شدید با یک قطره اسید کلریدریک تولید می کند. دولوستون سنگی است که تقریباً به طور کامل از دولومیت تشکیل شده است. هنگامی که یک قطره اسید کلریدریک سرد روی آن قرار می گیرد، یک گاز مایع بسیار ضعیف تولید می کند، هنگام آزمایش پودر دولوستون، یک گاز روشن تر و هنگام استفاده از اسید کلریدریک گرم، یک گاز شدیدتر تولید می شود.

سنگ آهک و دولوست می توانند کمی پیچیده تر باشند. آنها گاهی از مخلوط کلسیت و دولومیت تشکیل شده و دارای واکنش های اسیدی فریبنده هستند. یک دولوستون می تواند به اندازه کافی کلسیت داشته باشد تا شما را فریب دهد و آن را سنگ آهک بنامید. برای این سنگها آزمایش اسید برای شناسایی مطمئن کافی نیست – اما حداقل می دانید که سنگ دارای محتوای قابل توجهی از مواد معدنی کربنات است.سنگ مرمر یک سنگ آهک یا یک دولوست است که دگرگونی شده است. این واکنش اسیدی خواهد داشت که شبیه سنگ آهک یا دولوستونی است که از آنجا تشکیل شده است.همیشه به یاد داشته باشید که “کلسیت(کربنات کلسیم) در همه جا وجود دارد.” (همه جا به این معنی است که تقریباً در همه جا یافت می شود.)

بسیاری از سنگها حاوی مقادیر کمی کلسیت(کربنات کلسیم) یا سایر مواد معدنی کربناته هستند. همه اینها می توانند گاز تولید کنند حتی اگر کربنات فقط جزئی از ترکیب سنگ باشد. این سنگها ممکن است حاوی رگه های کوچک یا کریستالهایی از مواد معدنی کربناته باشند که در تماس با اسید گاز تولید می کنند. این رگه ها و کریستال ها می توانند به قدری ریز باشند که با چشم غیرفعال دیده نشوند. این مقدار کم کربنات ممکن است در اولین بار استفاده از یک قطره اسید گاز بخورد اما اگر اسید برای بار دوم در همان محل سنگ استفاده شود، تخلیه می شود و گاز نمی گیرد.

برخی از سنگهای رسوبی با سیمان کلسیت یا دولومیت به هم متصل می شوند. ماسه سنگ، سیلت استون و کنگلومرا گاهی اوقات دارای سیمان کلسیتی هستند که باعث تولید یک گاز شدید با اسید کلریدریک سرد می شود. برخی از کنگلومراها و برشیاها حاوی کلاست هایی از سنگ های کربناته یا مواد معدنی هستند که با اسید واکنش نشان می دهند.

بسیاری از شیل ها در محیط های دریایی رسوب می کنند و حاوی کربنات کلسیم کافی برای تولید اسید شدید گازدار هستند. این شیل ها هنگام رسوب گل در محیطی مشابه یا مجاور محل تشکیل سنگ آهک تشکیل می شوند. آنها از مواد معدنی رس مخلوط شده با مقدار کمی کلسیت تشکیل شده اند. آنها به عنوان “شیل آهکی” شناخته می شوند.اجازه ندهید که یک اسید گاز بخار، روند شناسایی را مختل کند. در بسیاری از موارد، جزئیات را به مشاهدات شما اضافه می کند مانند: “شیل آهکی” یا “ماسه سنگ با سیمان کربنات”. این اطلاعات ارزشمندی است.

واکنشهای اسیدی شدید

آزمایش اسید برای سنگ های کربنات ومواد معدنی کربناته چند سنگ می توانند یک واکنش شدید با اسید کلریدریک ایجاد کنند. اینها معمولاً سنگهایی هستند که از کلسیت(کربنات کلسیم) یا آراگونیت تشکیل شده اند و دارای فضای منافذ فراوان یا سطح بسیار بالایی هستند. برخی از نمونه های گچ، کوکینا، اولیت و توفا نمونه ای از این موارد هستند. هنگامی که یک قطره اسید کلریدریک رقیق روی این نمونه ها قرار می گیرد، فوران کف اسیدی می تواند از سنگ بالا رفته و به قطر غیر منتظره گسترش یابد. واکنش بسیار مختصر است (و ممکن است قابل تکرار نباشد)، اما آنقدر ناگهانی و شدید است که می تواند فرد بی تجربه را متعجب کند. این توضیحات برای یک قطره اسید است. در صورت استفاده بیشتر، واکنش شدیدتری نیز رخ خواهد داد. (این واکنشهای شدید با هر نمونه از این سنگها اتفاق نمی افتد. هنگام آزمایش آنها یا ارائه آنها برای آزمایش به دانشجویان توجه داشته باشید).واکنش فوق العاده شدید اسید کلریدریک سرد با این نمونه ها به این دلیل رخ می دهد که سنگها بسیار متخلخل هستند و یا اینکه زیر یک قطره اسید سطح بسیار زیادی دارند.

تست مواد بدون آب و هوا

کلسیت(کربنات کلسیم) و سایر مواد معدنی کربناته مقاومت کمی در برابر هوازدگی دارند و می توانند توسط اسیدهای موجود در آبهای طبیعی و خاک مورد حمله قرار گیرند. هنگام آزمایش موادی که در سطح زمین قرار گرفته اند، آزمایش مواد ضد آب بسیار مهم است. یک سطح تازه را معمولاً می توان با شکستن سنگ بدست آورد.

بعضی از سنگها متخلخل هستند و دارای مخزن هوا هستند. مقادیر اندکی از هوا که از پایین به داخل یک قطره اسید خارج می شود می تواند یک واکنش اسیدی ملایم ایجاد کند. گول نخورید اگر یک قطره اسید روی بعضی از ماسه سنگها قرار دهید، چند حباب از فضای منافذ خارج می شوند. این یک سیمان کربناته نیست. برای جلوگیری از این مشکل سنگ را از روی صفحه رگه خراشیده و پودر یا دانه های تولید شده را آزمایش کنید.

آلودگی در آزمایشگاه های شناسایی مواد معدنی

وقتی برای شناسایی، مواد معدنی به دانش آموزان یا افراد بی تجربه داده می شود، دو وضعیت می تواند در کار آنها مشکل ایجاد کند.در آزمایشگاه های شناسایی مواد معدنی، برخی از دانش آموزان آماده هستند هر ماده معدنی تولید کننده واکنش اسیدی را “کلسیت” یا کربنات بنامند. با این حال، کلسیت (کربنات کلسیم) یک ماده معدنی همه گیر است و اغلب به عنوان بخشی جدایی ناپذیر از سایر نمونه ها و سنگ های معدنی وجود دارد. این می تواند یک واکنش اسیدی کاذب ایجاد کند. برای جلوگیری از گمراهی، همیشه باید دانش آموزان را در تأیید هویت یک نمونه با خواص متعدد هشدار داد. اگر نمونه ای از اسید گاز می گیرد اما سختی Mohs آن هفت است و با دست شکسته می شود، مطمئناً کلسیت نیست.

بسته به تجربه، می توان نمونه هایی را که کاملاً به خصوصیات آنها پایبند هستند ارائه داد و یا از نمونه هایی با برخی چالش ها استفاده کرد. بسیاری از مواد معدنی موجود در مزرعه کاملاً مطابق با خواص نخواهد بود. بهتر است آن درس را در آزمایشگاه یاد بگیرید و با درایت به میدان بروید.از آنجا که کلسیت(کربنات کلسیم) یکی از مواد معدنی شاخص مقیاس سختی Mohs است، اغلب از آن برای آزمایش سختی نمونه های معدنی استفاده می شود. این می تواند مقادیر کمی کلسیت را به طور بالقوه روی هر نمونه ناشناخته آزمایشگاه قرار دهد. تصور نکنید که یک واکنش اسیدی واحد صحیح است. اگر مشکوک به آلودگی هستید، نمونه را در مکان دوم آزمایش کنید.

در یک آزمایشگاه شناسایی مواد معدنی، باریت به دلیل آلودگی معمولاً با کلسیت اشتباه گرفته می شود. باریت ممکن است به طور طبیعی حاوی مقادیر کمی کلسیت باشد، یا آزمایش سختی ممکن است مقادیر کمی کلسیت را بر روی نمونه باریت باقی بگذارد. اغلب به دلیل آزمایش اسید به سمت شناسایی “کلسیت” جذب می شوند. اگر آن ماده معدنی کمی تجزیه داشته باشد و خیلی سخت نباشد، در این صورت بسیاری از افراد به شناسایی نادرستی می رسند.

محدود کردن استفاده از اسیدهای بیهوده در آزمایشگاه ها

بیشتر افراد شیفته آزمایش اسید هستند و می خواهند آن را امتحان کنند. برای محدود کردن استفاده از اسید بیهوده، باید به افراد آموزش داده شود که از یک قطره اسید برای آزمایش استفاده کنند و فقط در صورت ظن به مواد معدنی کربنات، نمونه ها را آزمایش کنند. اگر این کار انجام نشود، برخی از افراد اسید را بیهوده استفاده می کنند. اگر در آزمایشگاه به بطری های بزرگ اسیدی مجهز باشد که از بالا پر شده باشد، این رفتار تشویق می شود. با این حال، اگر بطری های اسید تقریباً خالی باشد، افراد معمولاً میزان استفاده از اسید را به میزان مناسب جیره بندی می کنند. بطری های کوچک و تقریباً خالی اسید کمتری را برای ریختن در دسترس قرار می دهد.

انتخاب بطری اسید

نوع بطری انتخاب شده برای توزیع اسید مهم است. فروشگاه های لوازم آزمایشگاهی بطری هایی را می فروشند که برای پخش اسید یک بار در یک بار طراحی شده اند. درب آن همیشه روی این بطری ها است (به استثنای مواردی که در حال تمیز یا دوباره پر کردن هستند)، و هنگام لغو آنها نشتی ایجاد نمی کنند. بطری های دارای درب قابل جابجایی که دارای یک لامپ فشرده هستند، در صورت خاموش بودن درب، در صورت استفاده توسط انسان های عادی، گاهی اوقات از بین می روند.

بطری های توزیع کننده اسید باید از پلاستیک سفت و محکم ساخته شده و دارای یک دهانه کوچک باشد که به شما اجازه می دهد اسید یک بار پخش شود. بطری های نرم کننده یا بطری های دارای شکاف بزرگتر می توانند مقدار زیادی اسید را با یک فشار تصادفی پخش کنند.

منابع اسید هیدروکلریک

اسید کلریدریک رقیق شده در محلول ۱۰٪ را نمی توان در بیشتر جوامع خریداری کرد. بهترین مکان برای خرید راه حلهای تهیه شده، از یک شرکت تهیه آزمایشگاه است. خرید آن به صورت آماده برای استفاده، روش پیشنهادی برای بدست آوردن آن است. اگر دقیقاً نمی دانید چه کاری انجام می دهید و یک آزمایشگاه مجهز دارید، سعی نکنید راه حل خود را تهیه کنید. دپارتمان شیمی شما ممکن است در امر سفارش اسید به شما کمک کند. برخی از شیمی دانان می توانند محلول۱۰٪  برای شما تهیه کنند.

نمونه های معدنی به عنوان “مواد مصرفی”

نمونه های معدنی که به درستی در آزمایشگاه استفاده می شوند، باید مرتباً تعویض شوند. افراد در مورد آنها با استفاده از تست های سختی، آزمون رگه ای، آزمایش اسید و آزمایش های دیگر تحقیق خواهند کرد. همه این آزمایشات به نمونه آسیب می رساند و برای گروه بعدی دانش آموزان مناسب نیست. برای جلوگیری از رسوب آزمایش اسید در کل مجموعه، از دانش آموزان بخواهید که نمونه ها را پس از آزمایش با اسید شستشو دهند و آزمایش را فقط در صورت نیاز محدود کنند.