Tip van de maand

nuttige wenken en praktische tips voor de mineralenverzamelaar
voor vragen of suggesties, email tips@minerant.org

Tip 66: microchemie deel 14: mangaan (Mn²⁺) aantonen

een tip van Paul Mestrom

Het element mangaan komt in maar liefst 681 mineralen voor (mindat, juli 2021). Het kan daarbij verschillende ladingen hebben. Meestal gaat het om Mn²⁺ of Mn⁴⁺, en in sommige gevallen om Mn³⁺.
Vierwaardig mangaan komt vooral voor in bruinsteenmineralen, waarover in tip 33 (microchemie deel 11) uitvoerig bericht is. In deze tip gaat het over tweewaardig mangaan: Mn²⁺.
Dat komt onder andere voor in rhodochrosiet en rhodoniet, mineralen die hun naam danken aan hun meestal roze kleur. Die roze kleur wordt veroorzaakt door Mn²⁺.

Van rhodochrosiet kennen we vooral de prachtige intens roze gekleurde kristallen van vindplaatsen als de Sweet Home mine in Colorado, USA en de Uchucchacua mijn in Peru. Daarnaast zijn ook de agaat-achtige stenen uit Argentinië zeer bekend en geliefd.
In veel gevallen heeft rhodochrosiet echter niet die intens roze kleur. Het kan bijna wit of zelfs bruinachtig zijn. Dan is het veel moeilijker te herkennen. Daarom hier een microchemische analyse voor tweewaardig mangaan.

Voor deze test heb je nodig:

• salpeterzuur (HNO₃, 10%)
• natriumbismuthaat

Werkwijze:
Deze is in principe heel simpel:

1. voeg aan het fijngepoederde mineraal een druppel salpeterzuur 10% toe
2. voeg een speldenknopgrote hoeveelheid natriumbismuthaat toe

Indien mangaan als Mn²⁺ aanwezig is, ontstaat een violette kleur. Dat gebeurt vaak heel langzaam, met name als de oplosbaarheid van het mineraal niet groot is.
Bij verwarming ontstaat de kleur sneller, maar er kunnen dan ook bruine of zwarte mangaanoxiden ontstaan.

Directe aanleiding tot het schrijven van dit verhaal was het verzoek van een van onze leden om een stukje met mogelijk witte rhodochrosiet te onderzoeken. Bij dat onderzoek heb ik de werkwijze een beetje aangepast. Bij een eerste test bleek dit mineraal namelijk al te bruisen met zoutzuur. Het was dus vermoedelijk calciet, mogelijk mangaan-houdend. Ik heb het mineraal toen niet vermalen, maar meteen in een druppel salpeterzuur gebracht en vervolgens het natriumbismuthaat toegevoegd.
Er ontstond meteen een paarse kleur. Het was dus inderdaad zeer waarschijnlijk mangaanhoudende calciet.

In een van mijn tests heb ik een niet fijngepoederd kristalletje rhodochrosiet gebruikt. Na kort verwarmen heb ik het natriumbismuthaat toegevoegd.
De violette kleur ontstond vrijwel meteen rond het toegevoegde natriumbismuthaat.
Dat is te zien op de foto hieronder. Links is de nog onopgeloste rest van het rhodochrosiet zichtbaar.



Bij mineralen die zeer slecht (zo goed als niet) oplossen in salpeterzuur, werkt de test uiteraard niet. Zo kreeg ik bij rhodoniet (een silicaat: CaMn₃Mn[Si₅O₁₅] ) ook na 10 minuten nog geen paarse kleur te zien, ook niet bij verwarmen.
Mede daarom is het (zoals overigens altijd) van groot belang deze testen altijd ook uit te voeren met materiaal waarvan zeker is welk mineraal het is.

Opmerkingen:

1. de test kan niet uitgevoerd worden met zoutzuur, omdat het chloride-ion de test verstoort
2. Demaret (Lit. 1) vermeldt bij deze test dat geen verstoring van de test optreedt in aanwezigheid van Ag, As, Au, Bi, Cd, Co, Cu, Cr, Fe, Hg, Ni, Pb, Sb, Sn, Te en Zn. Se zorgt ervoor dat de kleur minder intens wordt
3. Köster-Pflugmacher (Lit. 2) vermeldt dat veel fosfaat leidt tot een complex van Mn³⁺ of Mn⁴⁺ hiermee. Dat is gelukkig ook violet! Cr en Ce zorgen voor een zwak-gele kleur van de oplossing, maar die stoort niet

De chemie achter deze test:
Bij het oplossen van nariumbismuthaat in water ontstaan bismuthaat-ionen: BiO₃^-
Deze oxideren het Mn²⁺ tot het paarse permanganaat-ion: MnO₄^-
5 BiO₃^- + 14 H⁺ + 2 Mn²⁺ → 5 Bi³⁺ + 7H₂O + 2 MnO₄^-

Tot slot nog de altijd geldende opmerkingen:

1. vergeet niet de nodige voorzorgsmaatregelen nemen om verantwoord en veilig te werken!
2. begin met “waardeloos” rest-materiaal
3. test altijd ook met bekende mineralen om te kunnen vergelijken met de waarnemingen bij het te onderzoeken mineraal

Literatuur:

1. Demaret Cristian: Microchimie, appliquée à la détermination de minéraux par voie humide, Cercle Geologique de Hainaut, 2017
2. Annelore Köster-Pflugmacher: Qualitative Schnellanalyse der Kationen und Anionen, Walter de Gruyter, Berlin, 1976, ISBN 3-11-004795-0