La "prueba de ácido" para minerales de carbonato y rocas de carbonato

Calcita Este espécimen transparente de calcita muestra un corte característico del mineral. Calcita, con una composición de CaCO₃, reaccionará fuertemente con ácido clorhídrico frío o tibio. La muestra mide unos 10 cm de ancho.

El vigor de las reacciones de carbonato

La observación cuidadosa es importante porque algunos minerales de carbonato reaccionan vigorosamente y otros apenas reaccionan con ácido frío.

El mineral de carbonato que más comúnmente encuentran los geólogos es la calcita (CaCO₃) La calcita es un mineral "ubicuo". Ubicuo significa "encontrado en todas partes". La calcita ocurre en rocas ígneas, metamórficas y sedimentarias y es el mineral de carbonato más comúnmente encontrado. Si coloca una gota de ácido clorhídrico frío sobre la calcita, toda la gota de ácido erupcionará con burbujas y una enérgica efervescencia durará unos segundos.

Dolomita CaMg (CO₃)₂ Es otro mineral de carbonato comúnmente encontrado. Si coloca una gota de ácido clorhídrico frío en un trozo de dolomita, la reacción es débil o no se observa. En lugar de ver una efervescencia evidente, verá una gota de ácido en la superficie del mineral que podría tener unas pocas burbujas de dióxido de carbono que crecen lentamente en la superficie de la dolomita.

Sin embargo, si se coloca ácido tibio sobre la dolomita, se producirá un burbujeo evidente. Esto ocurre porque el ácido y la roca reaccionan más vigorosamente a temperaturas más altas.

Si coloca una gota de ácido clorhídrico sobre dolomita en polvo, se producirá una reacción visible. Esto se debe a que se ha aumentado el área de superficie, lo que hace que haya más dolomita disponible para el ácido. (Puede hacer fácilmente polvo de dolomita rascando una muestra de dolomita en una placa rayada. Luego pruebe el polvo colocando una gota de ácido clorhídrico en el polvo. Otra forma fácil de producir una pequeña cantidad de polvo mineral es rascando la muestra con una uña.)

Diferentes minerales de carbonato tienen diferentes respuestas al ácido clorhídrico.En la Tabla 1 se proporciona una lista de minerales de carbonato comunes y ocasionalmente encontrados con su composición química y su reacción relativa con ácido clorhídrico frío y cálido.

Cuando un mineral tiene una respuesta débil al ácido, debe ser observador y paciente para verlo. Por ejemplo, la magnesita tiene una reacción muy débil con el HCl frío. Si pulveriza una pequeña cantidad de magnesita en un plato rayado y coloca una gota de ácido sobre él, es posible que no vea ninguna acción durante varios segundos. Luego, a medida que comienzan a formarse pequeñas burbujas en las partículas de magnesita, la gota de ácido parecerá crecer en tamaño. Eso ocurre cuando el dióxido de carbono se libera del mineral y desplaza el agua. Observar la formación de burbujas con una lente manual puede ser útil.

Dolostona La dolostona es una roca sedimentaria compuesta principalmente por el mineral dolomita, que tiene una composición química de CaMg (CO₃)₂. La dolomita efervescerá débilmente con ácido clorhídrico frío, produciendo algunas burbujas. La reacción es más notable cuando el ácido está caliente y / o la piedra está en polvo. El espécimen de la foto mide unos 10 cm de ancho.

La prueba de ácido en rocas

CALIZA, DOLOSTONE Y MÁRMOL

Algunas rocas contienen minerales de carbonato, y la prueba de ácido se puede usar para ayudar a identificarlos. La piedra caliza está compuesta casi en su totalidad por calcita y producirá un efervescente vigoroso con una gota de ácido clorhídrico. Dolostone es una roca compuesta casi por completo de dolomita. Producirá una efervescencia muy débil cuando se le aplique una gota de ácido clorhídrico frío, una efervescencia más evidente cuando se analice la dolostona en polvo y una efervescencia más fuerte cuando se use ácido clorhídrico caliente.

La piedra caliza y la dolostona pueden ser un poco más complejas. A veces se componen de una mezcla de calcita y dolomita y tienen reacciones ácidas que son engañosas. Una dolostona puede contener suficiente calcita para engañarlo y llamarla caliza. Para estas rocas, la prueba de ácido podría no ser suficiente para una identificación segura, pero al menos sabrá que la roca tiene un contenido mineral de carbonato significativo.

El mármol es una piedra caliza o una dolostona que se ha metamorfoseado. Tendrá una reacción ácida que es similar a la piedra caliza o dolostona a partir de la cual se formó.

Otras aplicaciones de la "Prueba de ácido": Los geólogos pueden usar ácido clorhídrico diluido para ayudar a identificar el agente cementante de las areniscas. Colocan una gota de HCl diluido en la piedra arenisca y observan de cerca. Si la calcita es el agente cementante, se producirá una efervescencia y podrían liberarse algunos de los granos de arena. Se usa una lente manual o un microscopio pequeño para hacer las observaciones. La foto de arriba es una vista ampliada de una pieza de Oriskany Sandstone, una unidad de roca de edad ordovícica de la Cuenca de los Apalaches que sirve como depósito de gas natural y una unidad de almacenamiento de gas natural. La piedra arenisca de Oriskany a menudo está cementada por calcita.

OTRAS ROCAS QUE FIZZAN

Siempre recuerde que "la calcita es ubicua". (Ubicuo significa que se encuentra en casi todas partes).

Muchas rocas contienen pequeñas cantidades de calcita u otros minerales de carbonato. Todo esto puede producir una efervescencia a pesar de que el carbonato es solo una parte menor de una composición de rocas. Estas rocas pueden contener pequeñas vetas o cristales de minerales de carbonato que producen una efervescencia en contacto con el ácido. Estas venas y cristales pueden ser tan pequeños que no son visibles a simple vista. Esta pequeña cantidad de carbonato puede burbujear la primera vez que se aplica una gota de ácido, pero se agota y no se burbujea si el ácido se aplica por segunda vez al mismo lugar en la roca.

Algunas rocas sedimentarias se unen con cemento de calcita o dolomita. La arenisca, la limolita y el conglomerado a veces tienen cemento de calcita que producirá una enérgica efervescencia con ácido clorhídrico frío. Algunos conglomerados y brechas contienen clastos de rocas de carbonato o minerales que reaccionan con el ácido.

Muchas lutitas se depositaron en ambientes marinos y contienen suficiente carbonato de calcio para producir una fuerte efervescencia ácida. Estas lutitas se formaron cuando el lodo se depositó en un entorno similar o adyacente a donde se formó la piedra caliza. Están compuestos de minerales de arcilla sedimentaria entremezclados con una pequeña cantidad de calcita. Se les conoce como "lutitas calcáreas".

No permita que una efervescencia ácida guíe el proceso de identificación. En muchos casos, agregará detalles a su observación, tales como: "calcáreo pizarra "o" arenisca con cemento de carbonato"Esta es información valiosa.

El vinagre se puede usar para la prueba de ácido: El vinagre puede ser un "ácido" seguro, económico y fácil de obtener para identificar calcita y dolomita. El vinagre es ácido acético diluido que produce una reacción muy débil con calcita y dolomita, que se observa mejor con una lente manual.

REACCIONES DE ÁCIDO EXTREMO

Algunas rocas pueden producir una reacción extrema con ácido clorhídrico. Estas son generalmente rocas compuestas de calcita o aragonita con abundante espacio en los poros o áreas de superficie extremadamente alta. Algunos ejemplos de tiza, coquina, oolita y toba son ejemplos. Cuando se coloca una gota de ácido clorhídrico diluido en estas muestras, una erupción de espuma ácida puede elevarse de la roca y extenderse a un diámetro inesperado. La reacción es muy breve (y puede no ser repetible), pero es tan repentina y vigorosa que puede sorprender a una persona inexperta. Esta descripción es para una gota de ácido. Si se usa más, se producirá una reacción aún más vigorosa. (Estas reacciones extremas no ocurrirán con cada espécimen de estas rocas. Tenga en cuenta al probarlas o presentarlas a los estudiantes para su prueba).

La reacción extremadamente vigorosa del ácido clorhídrico frío con estas muestras ocurre porque las rocas son muy porosas o porque tienen un área superficial muy alta bajo una sola gota de ácido.

PRUEBA DE MATERIAL SIN CLIMA

La calcita y otros minerales de carbonato tienen una baja resistencia a la intemperie y pueden ser atacados por ácidos en aguas y suelos naturales. Cuando se prueba material que ha sido expuesto en la superficie de la Tierra, es muy importante probar material no degradado. Por lo general, se puede obtener una superficie fresca al romper la roca.

¡ENGAÑADO POR LA POROSIDAD!

Algunas rocas son porosas y contienen un depósito de aire. Pequeñas cantidades de aire que escapan a una gota de ácido desde abajo pueden dar la apariencia de una reacción ácida suave. No te dejes engañar. Si coloca una gota de ácido en algunas areniscas, emergerán algunas burbujas de los poros. No es un cemento de carbonato. Para evitar este problema, rasque la roca a través de una placa de rayas y pruebe el polvo o los granos que se producen.

La mejor manera de aprender sobre minerales es estudiar con una colección de especímenes pequeños que pueda manejar, examinar y observar sus propiedades. Las colecciones de minerales de bajo costo están disponibles en la tienda.

Contaminación en laboratorios de identificación de minerales

Cuando los estudiantes reciben minerales para identificar, dos situaciones pueden causar problemas con su trabajo.

1) En los laboratorios de identificación de minerales, algunos estudiantes están listos para llamar a cualquier mineral que produzca una reacción ácida "calcita" u otro carbonato. Sin embargo, la calcita es un mineral omnipresente y a menudo está presente como una parte íntima de otros especímenes minerales y rocas. Estos pueden producir una reacción ácida falsa. Para evitar ser engañados, siempre se debe advertir a los estudiantes que confirmen la identidad de una muestra con múltiples propiedades. Si un espécimen burbujea con ácido pero tiene una dureza de Mohs de siete y se rompe con una fractura concoidea, ¡entonces ciertamente no es calcita!

Dependiendo de la experiencia de los estudiantes, se pueden presentar a la clase especímenes que son muy fieles a sus propiedades, o se pueden usar especímenes con algunos desafíos. Muchos minerales encontrados en el campo no serán absolutamente fieles a las propiedades. Es mejor aprender esa lección en el laboratorio e ir al campo con sabiduría.

2) Dado que la calcita es uno de los minerales índices de la Escala de dureza de Mohs, a menudo se usa para probar la dureza de las muestras minerales. ¡Esto puede colocar pequeñas cantidades de calcita potencialmente en cada muestra desconocida en el laboratorio! No asuma que una sola reacción ácida es correcta. Pruebe la muestra en una segunda ubicación si sospecha que ha ocurrido contaminación.

En un laboratorio de identificación de minerales, la barita se confunde comúnmente con la calcita debido a la contaminación. La barita podría contener naturalmente pequeñas cantidades de calcita, o la prueba de dureza de un estudiante anterior podría haber dejado pequeñas cantidades de calcita en una muestra de barita. Los estudiantes a menudo se sienten atraídos por una identificación como "calcita" simplemente por la prueba de ácido. Si ese mineral exhibe un poco de escisión y no es muy difícil, muchos estudiantes llegarán a una identificación incorrecta.

Limitar el uso de ácido frívolo en los laboratorios

La mayoría de los estudiantes están intrigados con la prueba de fuego y quieren probarla. Para limitar el uso de ácido frívolo, se debe indicar a los estudiantes que usen una sola gota de ácido para la prueba y que solo analicen muestras cuando se sospeche de minerales de carbonato. Si eso no se hace, algunos estudiantes usarán el ácido frívolamente. Se fomenta este comportamiento si el aula está equipada con grandes botellas de ácido que se llenan hasta la parte superior. Sin embargo, si las botellas de ácido son pequeñas y casi vacías al comienzo de la clase, los estudiantes generalmente racionan su uso del ácido a las cantidades apropiadas. Las botellas pequeñas y casi vacías hacen que se derrame menos ácido.

Botellas dispensadoras de ácido: Pequeñas botellas dispensadoras de ácido funcionan bien para la prueba de ácido. Dispensan el ácido una gota a la vez y no se derramarán si se vuelcan. Si usted es un maestro que supervisa la prueba de ácido en un salón de clases, dé a los estudiantes botellas pequeñas que estén casi vacías. Eso reducirá la cantidad de uso de ácido frívolo que de otro modo podría ocurrir. Etiquete las botellas claramente e instruya a los estudiantes sobre el uso del ácido antes de ponerlas a disposición.

Selección de botellas de ácido

El tipo de botella seleccionada para dispensar el ácido es importante. Las tiendas de suministros de laboratorio venden botellas que están diseñadas para dispensar ácido una gota a la vez. La tapa siempre está en estas botellas (excepto cuando se limpian o rellenan), y no producen un derrame cuando se vuelcan. Las botellas con una tapa extraíble que tiene un dispensador de bulbo de presión se volcarán ocasionalmente cuando la tapa esté cerrada si están siendo utilizadas por humanos normales.

Las botellas dispensadoras de ácido deben estar hechas de plástico rígido con una pequeña abertura que permita que el ácido se dispense fácilmente una gota a la vez. Las botellas dispensadoras suaves o las botellas con una abertura más grande pueden dispensar una gran cantidad de ácido con un apretón accidental.

Fuentes de ácido clorhídrico

El ácido clorhídrico diluido en una solución al 10% no se puede comprar en la mayoría de las comunidades. El mejor lugar para comprar soluciones preparadas comercialmente es de una empresa de suministros de laboratorio. Comprarlo listo para usar es la forma recomendada de obtenerlo. No intente preparar su propia solución si no sabe exactamente lo que está haciendo y tiene un laboratorio equipado. Su departamento de química podría ayudarlo a ordenar ácido. Algunos químicos generosos prepararán una solución al 10% para usted.

Especímenes minerales como "consumibles"

Las muestras de minerales que se usan adecuadamente en el aula de ciencias o en el laboratorio deberán reemplazarse con frecuencia. Los estudiantes los investigarán con pruebas de dureza, pruebas de rayas, pruebas de ácido y otros experimentos. Todas estas pruebas dañan la muestra y la hacen menos apta para el próximo grupo de estudiantes. Para evitar que la prueba de ácido ensucie toda su colección, pida a los estudiantes que enjuaguen las muestras después de la prueba con ácido y limite la prueba solo cuando sea necesario.