Le "test acide" pour les minéraux carbonatés et les roches carbonatées

Calcite: Ce spécimen transparent de calcite présente un clivage caractéristique du minéral. Calcite, avec une composition de CaCO₃, réagira fortement avec l’acide chlorhydrique froid ou chaud. Le spécimen mesure environ 10 cm de diamètre.

La vigueur des réactions carbonatées

Une observation attentive est importante car certains minéraux carbonatés réagissent vigoureusement et d'autres à peine avec un acide froid.

Le minéral carbonaté le plus couramment rencontré par les géologues est la calcite (CaCO₃). La calcite est un minéral "omniprésent". Omniprésent signifie "trouvé partout". La calcite se trouve dans les roches ignées, métamorphiques et sédimentaires et est le minéral carbonaté le plus couramment rencontré. Si vous placez une goutte d’acide chlorhydrique froid sur de la calcite, toute la goutte d’acide jaillira sous forme de bulles et un pétillant vigoureux durera quelques secondes.

Dolomite CaMg (CO₃)₂ est un autre minéral carbonate couramment rencontré. Si vous placez une goutte d'acide chlorhydrique froid sur un morceau de dolomite, la réaction est faible ou inexistante. Au lieu de voir un pétillement évident, vous verrez une goutte d'acide à la surface du minéral qui pourrait avoir quelques bulles de dioxyde de carbone en croissance lente à la surface de la dolomie.

Cependant, si de l'acide tiède est placé sur la dolomie, il se produira des effets visibles. Cela est dû au fait que l’acide et la roche réagissent plus vigoureusement à des températures plus élevées.

Si vous déposez une goutte d'acide chlorhydrique sur de la dolomie en poudre, une réaction visible se produira. En effet, la surface a été augmentée, ce qui permet à l’acide de disposer de plus de dolomie. (Vous pouvez facilement fabriquer de la poudre de dolomite en grattant un échantillon de dolomite sur une plaque à stries. Testez ensuite la poudre en plaçant une goutte d’acide chlorhydrique sur la poudre. Un autre moyen facile de produire une petite quantité de poudre minérale consiste à gratter l’échantillon avec un ongle.)

Différents minéraux carbonatés ont des réactions différentes à l'acide chlorhydrique.Une liste des minéraux carbonatés courants et occasionnellement rencontrés est donnée dans le tableau 1 avec leur composition chimique et leur réaction relative avec l'acide chlorhydrique froid et chaud.

Lorsqu'un minéral réagit faiblement à l'acide, vous devez être attentif et patient pour le voir. Par exemple, la magnésite a une réaction très faible avec le HCl froid. Si vous appliquez une petite quantité de magnésite sur une plaque de streak et y déposez une goutte d'acide, vous risquez de ne rien voir pendant plusieurs secondes. Ensuite, à mesure que de minuscules bulles commencent à se former sur les particules de magnésite, la goutte d'acide semble grossir. Cela se produit lorsque le dioxyde de carbone est libéré du minéral et déplace l'eau. Observer la formation de bulles avec une loupe peut être utile.

Dolostone: La dolomie est une roche sédimentaire composée principalement de la dolomie minérale, qui a une composition chimique en CaMg (CO₃)₂. La dolomite s’effervescent faiblement avec l’acide chlorhydrique froid, produisant quelques bulles. La réaction est plus perceptible lorsque l'acide est chaud et / ou que la pierre est en poudre. Le spécimen sur la photo mesure environ 10 cm de diamètre.

Le test d'acide sur les rochers

CALCAIRE, DOLOSTONE ET MARBRE

Certaines roches contiennent des minéraux carbonatés et le test de l’acide peut être utilisé pour aider à les identifier. Le calcaire est composé presque entièrement de calcite et produira un fizz vigoureux avec une goutte d'acide chlorhydrique. La dolomone est une roche composée presque entièrement de dolomite. Il produira un très faible pétillement quand une goutte d'acide chlorhydrique froid est placée dessus, un pétillant plus évident lorsque l'on testera de la dolomie en poudre et un pétillant plus fort lorsque de l'acide chlorhydrique chaud sera utilisé.

Le calcaire et la dolomie peuvent être un peu plus complexes. Ils sont parfois composés d'un mélange de calcite et de dolomie et ont des réactions acides trompeuses. Une dolomie peut contenir suffisamment de calcite pour vous inciter à l'appeler un calcaire. Pour ces roches, le test d’acidité n’est peut-être pas suffisant pour permettre une identification fiable - mais au moins, vous saurez que la roche contient un taux important de minéraux carbonatés.

Le marbre est un calcaire ou une dolomie qui a été métamorphosé. Il aura une réaction acide semblable au calcaire ou à la dolomie à partir duquel il s’est formé.

Autres applications du "test acide": Les géologues peuvent utiliser de l'acide chlorhydrique dilué pour aider à identifier l'agent de cimentation des grès. Ils déposent une goutte de HCl dilué sur le grès et l'observent de près. Si la cémentite est l'agent de cimentation, une effervescence se produira et une partie des grains de sable pourrait être libérée. Une lentille ou un petit microscope est utilisé pour faire les observations. La photo ci-dessus est une vue agrandie d'un morceau de grès Oriskany, une unité de roche du bassin des Appalaches datant de l'âge ordovicien, qui sert de réservoir de gaz naturel et de stockage de gaz naturel. Le grès d'Oriskany est souvent cimenté par de la calcite.

AUTRES ROCHES QUI FIZZ

Rappelez-vous toujours que "la calcite est omniprésente". (Omniprésent signifie qu'il se trouve presque partout.)

De nombreuses roches contiennent de petites quantités de calcite ou d'autres minéraux carbonatés. Tous ces éléments peuvent produire un effet pétillant même si le carbonate n’est qu’une partie mineure de la composition d’une roche. Ces roches peuvent contenir de petites veines ou des cristaux de minéraux carbonatés qui produisent un pétillement au contact de l’acide. Ces veines et cristaux peuvent être si minuscules qu'ils ne sont pas visibles à l'œil nu. Cette petite quantité de carbonate pourrait pétiller la première fois qu'une goutte d'acide est appliquée mais être épuisée et non pétillante si l'acide est appliqué une seconde fois au même endroit sur le rocher.

Certaines roches sédimentaires sont liées par de la calcite ou de la dolomite. Le grès, le siltstone et le conglomérat ont parfois un ciment de calcite qui produira un effet pétillant vigoureux avec l’acide chlorhydrique froid. Certains conglomérats et brèches contiennent des fragments de roches carbonatées ou de minéraux qui réagissent avec l’acide.

De nombreux schistes se sont déposés dans des environnements marins et contiennent suffisamment de carbonate de calcium pour produire un effet acide vigoureux. Ces schistes se sont formés lorsque la boue s'est déposée dans un environnement similaire ou adjacent au lieu de formation du calcaire. Ils sont composés de minéraux argileux sédimentaires mélangés à une petite quantité de calcite. Ils sont connus sous le nom de "schistes calcaires".

Ne laissez pas un fizz acide guider le processus d'identification. Dans de nombreux cas, cela ajoutera des détails à votre observation tels que: "calcaire schiste "ou" grès avec du ciment carbonate"C’est une information précieuse.

Le vinaigre peut être utilisé pour le test acide: Le vinaigre peut être un "acide" sûr, économique et facile à obtenir pour identifier la calcite et la dolomite. Le vinaigre est de l'acide acétique dilué qui produit une très faible réaction avec la calcite et la dolomite - mieux observé avec une lentille manuelle.

RÉACTIONS EXTRÊMES D'ACIDE

Quelques roches peuvent provoquer une réaction extrême avec l'acide chlorhydrique. Il s’agit généralement de roches composées de calcite ou d’aragonite à pores abondants ou de très grandes surfaces. Quelques spécimens de craie, coquina, oolite et tuf sont des exemples. Lorsqu'une goutte d'acide chlorhydrique dilué est déposée sur ces échantillons, une éruption de mousse acide peut s'élever de la roche et se propager à un diamètre inattendu. La réaction est très brève (et peut ne pas être reproductible), mais elle est si soudaine et vigoureuse qu'elle peut surprendre une personne inexpérimentée. Cette description concerne une goutte d'acide. Si vous utilisez plus, une réaction encore plus vigoureuse se produira. (Ces réactions extrêmes ne se produiront pas avec chaque échantillon de ces roches. Soyez prudent lorsque vous les testez ou que vous les présentez aux étudiants pour qu'ils les testent.)

La réaction extrêmement vigoureuse de l'acide chlorhydrique froid avec ces spécimens se produit parce que les roches sont très poreuses ou parce qu'elles ont une très grande surface spécifique sous une seule goutte d'acide.

ESSAI DE MATÉRIAU NON MOUILLÉ

La calcite et les autres minéraux carbonatés ont une faible résistance aux intempéries et peuvent être attaqués par les acides présents dans les eaux et les sols naturels. Lorsque vous testez un matériau qui a été exposé à la surface de la Terre, il est très important de tester un matériau non altéré. Une surface fraîche peut généralement être obtenue en brisant le rocher.

DÉCÉDÉ PAR LA POROSITÉ!

Certaines roches sont poreuses et contiennent un réservoir d'air. De petites quantités d'air s'échappant dans une goutte d'acide en dessous peuvent donner l'apparence d'une réaction acide douce. Ne soyez pas dupe. Si vous déposez une goutte d'acide sur des grès, quelques bulles vont sortir des pores. Ce n'est pas un ciment carbonate. Pour éviter ce problème, grattez la roche sur une plaque de strie et testez la poudre ou les grains produits.

La meilleure façon d'apprendre sur les minéraux est d'étudier avec une collection de petits spécimens que vous pouvez manipuler, examiner et observer pour en connaître les propriétés. Des collections de minéraux peu coûteux sont disponibles dans le magasin.

Contamination dans les laboratoires d'identification de minéraux

Lorsque les élèves doivent identifier des minéraux, deux situations peuvent entraîner des problèmes de travail.

1) Dans les laboratoires d’identification des minéraux, certains étudiants sont prêts à appeler tout minéral produisant une réaction acide "calcite" ou un autre carbonate. Cependant, la calcite est un minéral omniprésent et elle est souvent présente en tant que partie intime d'autres spécimens minéraux et de roches. Ceux-ci peuvent produire une fausse réaction acide. Pour éviter d’être induit en erreur, il est toujours recommandé aux étudiants de confirmer l’identité d’un spécimen avec plusieurs propriétés. Si un échantillon fume avec de l'acide mais a une dureté de Mohs de sept et se casse avec une fracture conchoïdale, alors ce n'est certainement pas de la calcite!

En fonction de l'expérience des élèves, des spécimens très fidèles à leurs propriétés peuvent être présentés à la classe ou des spécimens présentant des difficultés peuvent être utilisés. Beaucoup de minéraux trouvés sur le terrain ne seront pas absolument fidèles aux propriétés. Il vaut mieux apprendre cette leçon dans le laboratoire et aller sur le terrain avec sagesse.

2) La calcite étant l’un des minéraux index de l’échelle de dureté de Mohs, elle est souvent utilisée pour tester la dureté des échantillons de minéraux. Cela peut placer potentiellement de petites quantités de calcite sur chaque échantillon inconnu du laboratoire! Ne présumez pas qu'une réaction acide unique est correcte. Testez l'échantillon à un deuxième endroit si vous soupçonnez une contamination.

Dans un laboratoire d'identification de minéraux, la barite est souvent confondue avec la calcite en raison de la contamination. La baryte peut naturellement contenir de petites quantités de calcite, ou les tests de dureté d'un étudiant précédent peuvent avoir laissé de petites quantités de calcite sur un échantillon de baryte. Les étudiants sont souvent attirés par une identification en tant que "calcite" simplement à cause du test à l'acide. Si ce minéral présente un peu de clivage et n'est pas très dur, alors de nombreux étudiants arriveront à une identification incorrecte.

Limiter l'utilisation d'acide frivole dans les laboratoires

La plupart des étudiants sont intrigués par le test à l'acide et veulent l'essayer. Afin de limiter l'utilisation d'acide frivole, les étudiants doivent être informés qu'ils doivent utiliser une seule goutte d'acide pour le test et ne tester que les échantillons lorsque des minéraux carbonatés sont suspectés. Si cela n'est pas fait, certains étudiants utiliseront l'acide de façon frivole. Ce comportement est encouragé si la classe est équipée de grandes bouteilles d’acide remplies au maximum. Cependant, si les bouteilles d'acide sont petites et presque vides au début du cours, les étudiants rationnent généralement leur utilisation de l'acide aux quantités appropriées. De petites bouteilles presque vides réduisent la quantité d’acide disponible.

Bouteilles de dosage d'acide: Les petites bouteilles de dosage d'acide fonctionnent bien pour le test d'acide. Ils distribuent l'acide goutte à goutte et ne se renversent pas s'ils sont renversés. Si vous êtes un enseignant qui supervise le test d’acidité dans une salle de classe, donnez aux élèves de petites bouteilles presque vides. Cela réduira la quantité d'utilisation d'acide frivole qui pourrait autrement se produire. Étiquetez clairement les bouteilles et informez les élèves sur l'utilisation de l'acide avant de les mettre à disposition

Sélection de bouteilles d'acide

Le type de bouteille choisi pour la distribution de l'acide est important. Les magasins de fournitures de laboratoire vendent des bouteilles conçues pour la distribution d'acide une goutte à la fois. Le couvercle est toujours sur ces bouteilles (sauf lorsqu’elles sont nettoyées ou remplies à nouveau) et elles ne produisent pas de débordement lorsqu’elles sont renversées. Les bouteilles munies d'un couvercle amovible muni d'un distributeur à pinces squeeze seront parfois renversées lorsque le couvercle est ouvert si elles sont utilisées par des humains normaux.

Les bouteilles distributrices d'acide doivent être en plastique rigide avec une petite ouverture permettant une distribution facile de l'acide goutte à goutte. Des bouteilles distributrices souples ou des bouteilles avec une ouverture plus grande peuvent distribuer une grande quantité d'acide avec une compression accidentelle.

Sources d'acide chlorhydrique

L'acide chlorhydrique dilué dans une solution à 10% ne peut pas être acheté dans la plupart des communautés. Le meilleur endroit pour acheter des solutions préparées dans le commerce est auprès d’une entreprise de fournitures de laboratoire. L'achat prêt à l'emploi est le moyen recommandé pour l'obtenir. N'essayez pas de préparer votre propre solution si vous ne savez pas exactement ce que vous faites et si vous avez un laboratoire équipé. Votre département de chimie pourrait peut-être vous aider à commander de l'acide. Certains chimistes généreux prépareront une solution à 10% pour vous.

Spécimens minéraux en tant que "consommables"

Les échantillons de minéraux utilisés correctement dans la classe ou le laboratoire de sciences devront être remplacés fréquemment. Les étudiants les étudieront avec des tests de dureté, des tests de traînée, des tests d'acide et d'autres expériences. Tous ces tests endommagent l’échantillon et le rendent moins adapté au groupe d’élèves suivant. Pour que le test d’acide n’encrasse pas l’ensemble de votre collection, demandez aux étudiants de rincer les échantillons après l’analyse à l’acide et de limiter le test à la période requise.