Микрохимическая диагностика минералов шлихов

22.12.2016

Микрохимические методы исследования широко применяются при минералогическом анализе шлихов с целью уточнения диагностики минералов. Эти методы требуют незначительного количества исходного материала для выполнения отдельных реакций (два-три зерна), высокочувствительны, позволяют получить отчетливые конечные результаты при минимальной затрате времени. Для проведения качественных микрохимических реакций минерал переводят в раствор воздействием концентрированных кислот или путем предварительного сплавления и последующего растворения сплава. Растворение в кислотах или сплавление осуществляют в небольших фарфоровых тиглях при нагревании на горелках.
Качественные микрохимические реакции могут выполняться четырьмя основными методами — капельным, пленочным, микрокристаллоскопическим и сухим. Капельные реакции основаны на получении в конечном результате характерной окраски: часть раствора минерала переносят на кусочек фильтровальной бумаги, добавляют каплю реактива-проявителя и оценивают результат по появившейся окраске. При пленочных реакциях возникают окрашенные пленки на поверхности зерен испытуемых минералов. Микрокристаллоскопические реакции вызывают образование характерного кристаллического осадка, выпадающего из раствора минерала при прибавлении реактива-осадителя; реакцию удобно выполнять на часовом стекле, а результаты наблюдать в бинокулярный микроскоп. Сухие реакции основаны на получении окрашенных перлов при сплавлении минерала в ушке платиновой проволоки или окрашивании смеси минерала с кристаллическим растворителем после тщательного их растирания в фарфоровом тигле.
Проведение микрохимических реакций требует соблюдения правил техники безопасности, предусмотренных для работы с концентрированными кислотами, щелочами и токсичными веществами.
Барий. Для диагностики бария минерал сплавляют в фарфоровом тигле с K2S2O7, сплав растворяют при растирании стеклянной палочкой в дистиллированной воде, подкисленной CH3COOH, и прибавляют каплю 5%-ного раствора K2CrO4 — выпадает желтый мелкокристаллический осадок HaCrO4.
Бериллий. Минералы бериллия переводят в раствор сплавлением в фарфоровом тигле с Na2CO3. Полученный сплав растворяют в воде при растирании стеклянной палочкой, переносят раствор на фильтр и добавляют насыщенный спиртовой раствор хинализарина — красно-фиолетовая окраска хинализарина изменяется на синюю.
Бор. Минералы бора для растворения сплавляют в фарфоровом тигле с Na2CO3 или КОН, сплав растворяют в воде при растирании. Полученный раствор переносят на фильтр и добавляют каплю 0,01%-ного раствора хинанизарина в концентрированной H2SO4. В присутствии бора первоначальная розовато-фиолетовая окраска реактива меняется на синюю.
Висмут. Висмутсодержащие минералы растворимы в кислотах, примем в случае сульфидных соединений при этом выделяется порошковатая сера. Минерал растворяют в HNO3, полученный раствор переносят на фильтр и смачивают каплей 10%-ного водного раствора тиомочевины — появляется желтое окрашивание. Эта реакция весьма чувствительна и специфична для сульфидов висмута.
Вольфрам. Минералы вольфрама представлены в шлихах шеелитом и вольфрамитом, очень редок сульфид вольфрама — тунгстенит. Определение- этого элемента существенно осложняет железо, поэтому метод выполнения реакции выбирается в зависимости от предполагаемого минерального вида.
Дня диагностики шеелита два-три зерна минерала кипятят в фарфоровом тигле с концентрированной HCI — зерна минерала покрываются желтой пленкой и выпадает мелкокристаллический желтый осадок. При введении кусочка металлического олова или цинка пленка и осадок приобретши темно-синюю окраску.
Вольфрамит может быть определен пленочной реакцией: минерал сплавляют в фарфоровом тигле с K2S2O7, избыток плавня выщелачивают водой, подкисленной HCI. На зернах вольфрамита образуется светло-серая пленка.
Железо. Минералы, содержащие Fe2+, растворяют в H2SO4 (1:1) или HCl с добавлением нескольких кристалликов соды до появления желтой окраски раствора (в случае слабого растворения минерала — осторожно нагреть). Полученный раствор переносят на фильтр и добавляют каплю 2-3 %-ного водного раствора K3(Fe(CN)6] — возникает зелено-синяя окраска (турибуллева синь). Для определения Fe3* минерал растворяют в концентрированной HCI, раствор переносят на фильтр и исследуют двояко: 1) прибавляют каплю 3%-ного водного раствора KCNS — образуется буро-красное пятно; 2) прибавляют каплю 3%-ного водного раствора K4[Fe(CN)6] — появляется синее окрашивание (берлинская лазурь).
Золото. Диагностика самородного золота не вызывает затруднений и редко требует применения микрохимических исследований; оно инертно к кислотам и растворяется при нагревании в царской водке. Диагностика теллуридов золота сложна и требует микрохимической проверки. Минералы растворяются в концентрированной HCI, HNO3 или H2SO4 с выпадением ржаво-красного осадка или окрашиванием раствора в фиолетово-красный цвет (растворение удобно вести в фарфоровом тигле). Если полученный раствор осторожно выпарить и сухой остаток растворить в воде, то после прибавления к нему капли 5%-ного раствора SnCl2 в концентрированной HCl появляется пурпурно-красное окрашивание (кассиев золотой пурпур).
Кобальт. Минералы кобальта растворяют в концентрированной HNO3, прибавляют каплю H3PO4 для обесцвечивания соединений железа и каплю двойной ртутно-родановой соли (NH4)2 Hg(CNS)4 — выпадают темно-синие игольчатые кристаллы (для приготовления реактива растворяют 8 г HgCI2 и 9 г NH4CNS в 100 мл H2O).
Марганец. Минералы марганца разнообразны и их диагностируют различными методами. Псиломелан, вад и браунит при кипячении в фарфоровом тигле в концентрированной HCI или H2SO4 окрашивают раствор в красно-фиолетовый цвет. Пиролюзит определяется по появлению синего пятна на фильтре при смачивании зерен минерала раствором уксусного бензидина (1 г бензидина растворяют в 100 мл 10%-ного CH3COOH). Труднорастворимые марганецсодержащие минералы сплавляют в фарфоровом тигле с Na2CO3 или KOH — грязно-зеленая окраска сплава свидетельствует о присутствии марганца.
Медь. Минералы меди растворяют в фарфоровом тигле при подогревании в концентрированной HNO3 или HCl, раствор переносят на фильтр, смачивают каплей 10%-ного NH4OH — возникает голубое окрашивание. При прибавлении капли 1%-ного спиртового раствора рубеановой кислоты окраска меняется на грязно-зеленую (реакция весьма чувствительна). В случае отсутствия рубеановой кислоты голубое пятно на фильтре смачивается 5 %-ным спиртовым раствором α-бензоиноксима — появляется зеленое окрашивание.
Молибден. Молибденсодержащие минералы трудно растворимы, и их обрабатывают при кипячении в фарфоровом тигле концентрированной HNO3, H2SO4 или сплавляют с Na2CO3 с последующим растворением сплава при растирании в HCI (1:1). Полученный раствор минерала переносят на фильтр, смачивают каплей NH4OH (10%-ный) и прибавляют кристаллик ксантогеновокислого калия — образуется малиново-красное пятно. Проверку можно провести другим способом: раствор минерала на фильтре смачивается каплей 3%-ного водного раствора KCNS — появляется розовато-оранжевое пятно, которое меняет окраску на кроваво-красную при прибавлении капли 15%-ного раствора SnCI2 в HCI (1:1).
Мышьяк. Минералы мышьяка растворяются при нагревании в фарфоровом тигле в концентрированной HNO3 или HCI. Раствор переносят на часовое стекло и добавляют к нему каплю насыщенного водного раствора (NH4)2MoO4 — выпадает мелкокристаллический желтый осадок. Если к раствору минерала добавить каплю насыщенного раствора SnCI2 в концентрированной HCI, медленно выпадают бурые или черные хлопья.
Никель. Минералы никеля растворяют при кипячении в фарфоровом тигле в концентрированной HNO3 или предварительно сплавляют с содой и сплав растворяют в воде с добавлением HNO3 (1:1) при растирании стеклянной палочкой. Полученный раствор минерала переносят на фильтр и добавляют 1%-ный спиртовой раствор диметилглиоксима — возникает яркое розово-малиновое окрашивание. Следует отметить также, что pacтвор минерала в концентрированной HNO3 имеет зеленоватую окраску, которая меняется на синюю при прибавлении капли 10%-ного NH4ON.
Олово. Микрохимическое определение олова применяется для диагностики касситерита и носит название реакции "на оловянное зеркало". Для ее выполнения два-три зерна минерала помещают на кусочек металлического цинка и, наблюдая в бинокуляр, наносят каплю HCI (1:1). H результате на поверхности зерен касситерита образуется серебристо-серая пленка восстановленного олова — "оловянное зеркало". Если раствор минерала снять с цинка фильтром и добавить каплю насыщенного водного раствора (NH4)2MoO4, появится синее окрашивание.
Платина. Для микрохимического определения платины минерал кипятят в фарфоровом тигле в царской водке (три части HCI + одна часть НNO3), раствор переносят на часовое стекло, добавляют каплю дистиллированной H2O, каплю концентрированной HCI и кристаллик KCI — из раствора выпадают лимонно-желтые октаэдрические кристаллы хлорплатината калия.
Ртуть. Ртуть определяется при диагностике киновари: два-три зерна минерала кипятят в фарфоровом тигле в царской водке (три части HCI + одна часть HNO3 ). Раствор переносят на часовое стекло и добавляют каплю 30 %-ного водного раствора Co(NO3)2 и каплю насыщенного водного раствора NH4CNS — возникает сине-фиолетовая окраска раствора, а при высокой концентрации ртути выделяются темно-синие копьевидные кристаллы, образующие лучистые сростки.
Свинец. Свинецсодержащие минералы растворяют в фарфоровом тигле концентрированной HNO3 до выпаривания; сухой остаток растворяется в воде при растирании стеклянной палочкой. Полученный раствор переносят на часовое стекло и добавляют кристаллик KJ — выпадает чешуйчатый ярко-желтый осадок, обладающий перламутровым, шелковистым блеском.
Сера. При диагностике сульфидов сера может быть выявлена путем растворения минералов в концентрированных кислотах, что сопровождается выделением сероводорода, усиливающимся при нагревании.
В сульфатах сера определяется по кристаллоскопической реакции. Минерал растворяют в концентрированной HCI при подогревании в фарфоровом тигле, раствор переносят на часовое стекло и добавляют каплю 10 %-ного водного раствора BaCI2 — выпадает тонкокристаллический бесцветный или белесый осадок.
Серебро. Минералы серебра довольно разнообразны, но в большинстве случаев они растворяются в концентрированной HNO3 на холоду или при нагревании. Полученный раствор переносят на часовое стекло и добавляют к нему каплю HCI (1:5) - образуется белый творожистый осадок, который растворяется при прибавлении капли 10 %-ного NH4OH.
Сурьма. Для диагностики антимонита зерна минерала помещают на часовое стекло и смачивают каплей 20%-ного водного раствора KOH — на поверхности антимонита появляется оранжево-красная пленка. Сульфосоли сурьмы растворяют в фарфоровом тигле в концентрированной HNO3, подогревают до выпаривания и сухой остаток растворяют в капле концентрированной HCI, затем добавляют каплю 10 %-ного NH4OH. Полученный раствор переносят на фильтр и добавляют каплю родамина "С" (0,01 г родамина в 100 мл H2O) — сурьма устанавливается по изменению ярко-красной окраски реактива на фиолетовую.
Тантал и ниобий. Зерна минерала сплавляют в фарфоровом тигле с K2S2O7 или КОН; сплав растворяют в 5%-ной H2SO4 — зерна минералов Nb и Ta и покрываются серой пленкой, которая переходит в ярко-желтую (Ta) или оранжево-красную (Nb) при добавлении капли таннина (1%-ный раствор в 5%-ной H2SO4) и последующем слабом нагревании (не кипятить!). Следует пользоваться свежеприготовленным раствором таннина, так как при длительном хранении он становится непригодным.
Титан. Минерал сплавляют в фарфоровом тигле с K2S2O7 до появления светло-желтой окраски, сплав охлаждают и растворяют в H2SO4 (1:1), растирая стеклянной палочкой. Затем к раствору добавляют каплю насыщенного водного раствора H3PO4 и каплю H2O2 (3%-ной или 10%-ной) — возникает желтая окраска, которая постепенно исчезает.
Торий. Минерал сплавляют с Na2CO3 в фарфоровом тигле при длительном интенсивном прогреве, сплав растворяют в HCI (1:1) при растирании стеклянной палочкой, раствор выпаривают и сухой остаток вновь растворяют в концентрированной HCI. Полученный раствор переносят на фильтр и добавляют каплю 0,1 %-ного водного раствора торона — появляется яркое малиново-красное окрашивание.
Уран. Минерал сплавляют с H2S2O7 или KHSO4 в фарфоровом тигле, сплав растворяют в HCI (1:1) при растирании палочкой. Образовавшийся раствор переносят на фильтр, добавляют каплю насыщенного водного раствора гипосульфита (для обесцвечивания солей железа), а затем наносят каплю 5%-ного водного раствора K4[Fe(CN)6] — появляется бурое окрашивание. Минералы урана хорошо диагностируются по люминесценции: сплавляют зерно с NaF и в ультрафиолетовых лучах наблюдается яркое желто-зеленое свечение.
Фосфор. Минерал растворяют при нагревании в концентрированной HNO3 или сплавляют в фарфоровом тигле с Na2CO3 с последующим растворением сплава в HNO3 (1:5). Раствор переносят на часовое стекло и добавляют кристаллик (NH2)2MoO4 — выпадает тонкокристаллический ярко желтый осадок.
Хром. Минерал сплавляют в фарфоровом тигле с KOH или смесью равных частей Na2CO3, K2CO3 и Na2O2. Сплав растворяют в H2SO4 (1:1) при растирании стеклянной палочкой, переносят раствор на фильтр и добавляют каплю 1 %-ного спиртового раствора дифенилкарбазида — фиолетово-красная окраска реактива изменяется на синюю.
Цинк. Минерал сплавляют в фарфоровом тигле с Na2CO3 и растворяют сплав, растирая его в воде, подкисленной HNO3 (некоторые минералы растворимы при нагревании в 20%-ной HNO3). Полученный раствор переносят на фильтр, добавляют маленькую каплю CuSQ4 (0,2%-ный раствор в 40% ном CH3 СООН) и каплю двойной ртутно-родановой соли (8 г HgCI2 + 9 г NH4CNS растворяют в 100 мл H2O) — возникает серо-сиреневое (до темного, почти черного) окрашивание. В случае присутствия в минерале железа появляется интенсивное буро-красное окрашивание, которое маскирует результаты микрохимического определения цинка, но оно легко обесцвечивается добавлением капли 25%-ного водного раствора SnCI2.