FMF - Foro de Mineralogía Formativa

[María Jesús M.]

Hola, he dudado mucho sobre el lugar en donde podría colgarse esto. Si consideráis que no es el idóneo, podéis cambiarlo sin problemas.
Por un lado, lo que muestro es el resultado de un simple experimento; por otro, este tipo de experimentos son los que nos enseñan la génesis de ciertos minerales.

El intercambio iónico es algo que se realiza con mucha frecuencia en la naturaleza. Por ejemplo, la mayor parte del carbonato precipitado en los océanos es carbonato de calcio (procedente de las conchas de los moluscos). Sin embargo, ese calcio se intercambia con facilidad por el magnesio que está disuelto en el océano, y ese es el origen de la mayor parte de las dolomías del planeta.

También sabemos que el calcio del aragonito puede intercambiarse con el cobalto, lo que es útil para diferenciar la calcita del aragonito: https://www.foro-minerales.com/forum/viewtopic.php?p=73601#73601

Por supuesto el calcio puede intercambiarse fácilmente con otros metales. Hace tiempo expuse el resultado de un experimento en el que el calcio de la calcita se intercambia con el cobre, a través de la reacción:

Carbonato-Ca + sulfato-Cu = carbonato-Cu + sulfato-Ca

En la foto 1 tenéis el resultado de esa reacción directa (el tono azul o verde del carbonato de cobre se consigue modificando el pH).
¿Hasta dónde llega el intercambio?; es decir, se trata de una sustitución superficial o, por el contrario, el cobre penetra en el interior de la calcita desplazando el calcio.

Para resolver el tema, cogí una pieza similar a la de la foto 1, la metí en sosa en caliente, para formar una capa de óxido de cobre negro superficial, lavé y sequé la pieza, y volví a introducirla en un baño (neutro) de sulfato de cobre puro (sin nada de calcio) durante 2 meses.
El resultado es el que veis en las fotos siguientes: en efecto, el cobre de la disolución continuó desplazando el calcio del interior de la pieza, cristalizando un yeso puro en superficie.

¿Qué interés puede tener esto? Bueno pues… puede explicarnos, por ejemplo, el origen del yeso asociado a los depósitos de sulfuros metálicos: El sulfuro se transforma en sulfato metálico y éste es arrastrado por el agua que discurre por rocas de carbonato, desplazando su calcio y formando yeso con él.

A mi me parece un resultado atractivo.

[Paolo Cazzari]

Que resultado mas bonito!

Paolo.

[Fernando Gascón]

Excelente, me encanta el experimento. Gracias por compartirlo con todos nosotros.

Fernando

[arturo shaw]

A mi me ha gustado mucho también, pero no nos has dado todas las reacciones...

Veo dos cristalitos marrones en la última foto ¿sabes de qué son?

Gracias

Arturo

[Lluís]

Buenas

Hasta donde servidor ha leído, la dolomita no se forma por intercambio iónico, si no por acción de bacterias.
https://blogs.scientificamerican.com/history-of-geology/2012/06/21/the-mysterious-microbial-origin-of-the-dolomite-mountains/
(enlace normalizado por FMF)

Lo del yeso de yacimientos de sulfuros, siempre había oído que se formaba ácido por la oxidación del sulfuro y este formaba el yeso si había calcita (o aragonito...) u otras cosas dependiendo de lo que anduviera por allí.
Por lo demás, me apareció el nombre del mensaje como intercambio *irónico*, que me dejó más bien, digamos que podrido....

Gracias a los administradores que ya lo arreglaron....
Los suizo hacen los relojes,,,,pero los administradores, las horas!

Un saludo

Lluís

[María Jesús M.]

Me alegra que os haya gustado a la mayoría.

Lo de intercambio “irónico” se mantuvo sólo unos segundos, me di cuenta y lo corregí de inmediato.

Arturo los cristalitos marrones no deberían estar ahí, porque puse una calcita (aparentemente pura) en sulfato de cobre (puro de laboratorio), después sosa (pura de laboratorio). Sin embargo, a tenor del resultado del experimento que expongo abajo, sospecho que la calcita poseía impurezas de hierro, que fue desplazado por el cobre, migrando a la superficie de la pieza, posiblemente como sulfato de hierro o sulfato mixto de hierro y calcio.

Luis el trabajo que presentas es muy interesante, y es cierto que los microorganismos son un factor esencial en un gran número de transformaciones minerales. Pero yo me refería simplemente a la dolomitización (sustitución de calcio por magnesio en las rocas carbonatadas), que es un proceso muy conocido y ampliamente documentado.

En relación a la formación de yeso en los depósitos de sulfuros:
1.- el sulfuro pasa a ácido sulfúrico (por acción de los microorganismos), pero el sulfúrico es un ácido muy reactivo y “no camina solo”, dado que se forma en los sulfuros (de metales de transición) el ácido arrastra esos metales con él (como sulfatos solubles).
2.- todos los sulfatos de los metales de transición (Fe, Cu, Co, etc.) son ácidos y su primer encontronazo con la calcita produce efervescencia y disolución parcial; evidentemente, esa disolución arrastra el calcio de la calcita como sulfato de calcio.
Esa es la razón por la que en mis experimentos formo el recubrimiento de óxido de cobre y lavo y seco la pieza bien, antes de someterla al baño de sulfato de cobre final: asegurarme de que no hay calcio en la disolución.

Lo único que sumo a ese panorama general es: si el carbonato continúa en contacto con el sulfato, se sigue produciendo el intercambio iónico en profundidad (que es lo que aprecio en mis experimentos), liberándose de esta forma mucho más calcio que el liberado con la simple disolución inicial.
Francamente, creo que carbonatos como la siderita, la azurita o la malaquita, que se encuentran cercanos a los yacimientos de sulfuros, deben haberse formado por mecanismos de intercambio iónico muy similares a los que expuse en mi experimento. De todos modos, no pretendo “sentar cátedra”, lo que digo es una simple hipótesis basada en la observación.

Para completar, os muestro el resultado de otro experimento.

Partí de una calcita que tenía impurezas de hierro y la traté como en el caso anterior: unos días con sulfato de cobre (para recubrirla de carbonato de cobre), seguido de un hervor con sosa (para formar el óxido de cobre), lavado y secado de la pieza. Y, por último, la dejé en un baño de sulfato de cobre puro durante dos meses.
La diferencia con el experimento anterior es que aquí no neutralicé el sulfato de cobre, por lo que la mayor parte del óxido negro se disolvió pasando a la disolución de sulfato. Lo que se ve:
1.- Los materiales verdosos son mayoritariamente carbonatos de cobre.
2.- El calcio se sustituyó por cobre en profundidad y ha salido al exterior formando yeso.
3.- El hierro de las impurezas de la calcita ha sido desplazado por el cobre, migrando a la superficie en donde está como sulfatos y carbonatos (probablemente mixtos con hierro/calcio o/y hierro/cobre). Parece que el hierro es el causante de los cristalitos marrones que comentaba Arturo y de las bolitas amarillentas que podéis ver en las últimas fotos.
4) Los tonos oscuros son restos del óxido de cobre inicial con algo de hierro.

Desde luego, bonito ha quedado muy bonito, pero ni yo me atrevo a asegurar lo que es cada cosa. Lo que si puedo asegurar es que el intercambio ha progresado en profundidad.

[Emilio Téllez]

Muy interesantes esos experimentos, aunque en la naturaleza son más complicados. Y¿de donde proviene el cobre y el resto de metales que forman los sulfuros en tu experimento?.

Por cierto, la formación de la dolomía, preciosa roca con aspecto sacaroso se forma a partir de sedimentos carbonatados afectados por flujos de aguas subterránas, generalmente en el tránsito y en las variaciones de agua dulce-agua salada, al menos esta es una de las teorías que me explicaron hace unos 30 años, no sé si habrá cambiado la cosa.

Todos esos minerales secundarios, de oxidación, carbonatación, hidratación se forman a partir de los sulfuros (habrá que explicar también por que estos están ahí) cuando cambian las condiciones del entorno, como por ejemplo la atmósfera, las aguas subterráneas. Existe un yacimiento típico de esta naturaleza, el "Gossan", que es como una especie de montera o gorro superficial sobre un yacimiento generalmente de sulfuros. Estas zonas de alteración son a veces más interesante desde el punto de vista de los yacimientos minerales ya que en ellas se acumulan metales preciosos como el oro y la plata. En España tenemos algunos ejemplos como Rio Tinto, donde esta zona puede tener un espesor de 40 o 50 m. En los últimos años de explotación cuando visité estas minas creo que rea lo único que explotaban (y las escombreras).

[María Jesús M.]

[Emilio Téllez]

María Jesús, yo también pasé por esto, hubo una época que tenía tarros con disoluciones por todos sitios de la casa, haciendo crecer los cristales. Ahora fundo metales y hago aleaciones, me gustaría convertir el plomo en plata o en oro, si encontrara la famosa sustancia X...