Tip van de maand

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

Tip 30: chemisch reinigen deel 2: dithioniet voor “ijzertroep”

een tip van Paul Mestrom
 

4 cm groot stukje kwarts, gereinigd met dithioniet.
Gries-gletsjes, Nufenen-regio, Ulrichen, Goms, Wallis, Zwitserland


Vaak zijn kristallen bedekt met een dun roestbruin laagje dat ik meestal “ijzertroep” of roest noem. Zo’n laagje ontstaat door de verwering van ijzermineralen uit de omgeving. Wil je deze “ijzertroep” kwijt raken, dan kun je je steen bewerken met zoutzuur. De “ijzertroep” lost op en veel andere mineralen worden aangetast (zie tip 29). Meestal is dat dus niet zo’n goed idee.

Daarom werken we liever met de dithioniet-methode:
  1. maak een oplossing (ook wel “Waller-solution” genoemd) die per liter bevat:
    • 1 gram natriumbicarbonaat of beter natriumwaterstofcarbonaat: NaHCO3
    • 2,4 gram natriumdithioniet: Na2S2O4
    • 8,4 gram natriumcitraat: Na3C6H5O7.2H2O
    Deze oplossing is slechts heel beperkt houdbaar (officieel niet meer dan 24 uur).
    Uiteraard hoef je geen hele liter oplossing te maken. Voor kleinere hoeveelheden pas je de op te lossen hoeveelheden stof evenredig aan

  2. leg je steentje in een bekertje met de oplossing en wacht geduldig (!!!) af. Meestal laat ik het te reinigen steentje één of twee dagen in de oplossing liggen. Langer heeft, gezien de beperkte houdbaarheid van de oplossing, geen zin.
    Mogelijk moet de bewerking herhaald worden met een verse hoeveelheid oplossing

  3. spoel de steen grondig met kraanwater en daarna met gedemineraliseerd water.

Opmerkingen:
  • de foto’s hierboven illustreren het resultaat. De “ijzertroep” die niet op maar in de kwarts zat (aan de bovenkant van het specimen) was niet bereikbaar voor de chemicaliën en blijft daardoor zichtbaar
  • als ik kleinere hoeveelheden oplossing maak, gebruik ik meestal concentraties die twee of drie keer zo hoog zijn. Dat werkt minstens even goed
  • het bekertje af en toe in een ultrasoon-badje plaatsen schijnt te helpen (lit. 1)
  • neem de nodige (gebruikelijke) veiligheidsmaatregelen!
  • voer deze test alleen uit in een goed geventileerde ruimte en zeker niet in de huiskamer. Er kan een beetje (stinkend en licht giftig) SO2-gas vrijkomen
  • vanwege het voorafgaande: beter niet verwarmen!
  • gebruik eerst “waardeloos” materiaal om de test beter te leren kennen en om te zien of de overige mineralen op je specimen niet aangetast worden

Theoretische achtergronden:

1. Het ontstaan van de “ijzertroep”.

Een laagje “ijzertroep” kan ontstaan door de verwering van ijzermineralen uit de omgeving. Door inwerking van water en zuurstof kunnen daarbij ijzer-ionen ontstaan.
Van Fe2+ hebben we meestal geen of weinig last, maar de Fe3+-ionen kunnen zorgen voor de genoemde “ijzertroep”.
In oplossing zijn die ionen gehydrateerd en een correcte schrijfwijze voor die ionen is dan Fe3+(aq). In dit geval zitten er zes watermoleculen vrij stevig om het ijzer-ion. We schrijven dan beter: Fe(H2O)63+.
Als het milieu waarin de ijzer-ionen zich bevinden zwak basisch wordt, dan ontstaat er vast ijzer(III)hydroxide:
Fe(H2O)63+ + 3 OH- ➞ Fe(OH)3(H2O)3 + 3 H2O
Door het nog in dit ijzer(III)hydroxide aanwezige water is dit een gelei-achtig materiaal dat zich kan afzetten op onze mooie kristallen.
Hieruit kan vervolgens door dehydratatie uiteindelijk limoniet/goethiet ontstaan:
Fe(OH)3(H2O)3 ➞ FeOOH + 4 H2O

Willen we deze “ijzertroep” ( Fe(OH)3(H2O)3, FeOOH en eventuele andere ijzerhoudende stoffen) kwijtraken, dan kun je je steen bewerken met zoutzuur. De “ijzertroep” lost dan meestal wel goed op, maar veel andere mineralen worden ook aangetast (zie tip 29).

2. De werking van de dithioniet-methode.

In de “ijzertroep” zijn, zoals hiervoor aangegeven, Fe3+-ionen aanwezig. Door het dithioniet worden deze ionen omgezet in Fe2+ :

In neutraal of zwak basisch milieu is de reactie:
2 FeOOH + S2O42- + 2 H2O ➞ 2 Fe2+ + 2 SO32- + 2 OH-

In zuur milieu:
2 FeOOH + S2O42- + 2 H+ ➞ 2 Fe2+ + 2 SO32- + 2 H2O

Omdat werken in zuur milieu het risico van aantasting van andere mineralen groter maak, werken we liever in een neutrale of zwak basische omgeving. Daar dient het toegevoegde natriumwaterstofcarbonaat voor. Het heeft een bufferende werking en bindt de vrijkomende OH--ionen. Dat voorkomt dat de oplossing te basisch kan worden (waardoor weer andere mineralen aangetast kunnen worden).

Het citraat wordt toegevoegd om de vrijkomende Fe2+-ionen complex te binden, zodat die na afloop met het spoelwater netjes afgevoerd worden.

Bij de bewerking kan, zoals hiervoor vermeld, SO2 vrijkomen. Dit kan ontstaan uit water en het bij de reactie gevormde sulfiet ( SO32- ):
SO32- + H2O ➞ SO2 + 2 OH-

3. Alternatieven

Van het “recept” van de te gebruiken oplossing zijn veel verschillende versies in omloop. Kennelijk is nauwkeurig afwegen niet zo heel belangrijk! Een paar voorbeelden:
John Betts (lit. 1) beveelt (per liter) aan:

• 8.4 gram natriumwaterstofcarbonaat
• 17.4 gram natriumdithioniet
• 5.9 gram natriumcitraat

Vooral de extra grote hoeveelheid dithioniet valt hierbij op. Die kan zeker geen kwaad, maar onnodig veel chemicaliën gebruiken is niet goed voor ons milieu. Als ik zie dat de “ijzertroep” niet vlot genoeg naar mijn zin verdwijnt, strooi ik wat extra dithioniet als poeder op de roestige delen van mijn steentje. Dat werkt meestal prima.

Daniel Nichols (lit. 3) beveelt weer andere hoeveelheden (per liter) aan:

• 28 gram natriumwaterstofcarbonaat
• 33 gram natriumdithioniet
• 5.9 gram natriumcitraat

Hier valt de erg grote hoeveelheid natriumwaterstofcarbonaat op. Extra buffer kan zeker geen kwaad, maar ook hier geldt: onnodig veel chemicaliën gebruiken is niet goed voor ons milieu.

Het complexe binden van de ontstane Fe2+-ionen kan ook gebeuren met EDTA. Dat kan dus eventueel het citraat in de oplossing vervangen.

Duthaler en Weiss (lit 2) gebruiken voor hun oplossing per liter:

• 2 gram natriumdithioniet
• 7,5 gram EDTA
• 1,7 gram natriumwaterstofcarbonaat.


Tot slot een aanvulling (september 2023):

In een aantal gevallen, met name bij mineralen uit alpiene rekspleten, kan het ook veel simpeler. Daarover lees je in tip 82: De wijze les van professor Martin.


Literatuur:

1) John Betts:
http://www.johnbetts-fineminerals.com/jhbnyc/articles/minclean.htm
2) Rudolf Duthaler & Stefan Weiss, Mineralien reinigen und aufbewahren, Christian Weise Verlag, München, 1999, ISBN 3-9216565-51-6
3) Daniel Nichols:
http://www.canoncitygeologyclub.com/uploads/4/5/5/2/45523343/how_to_clean_minerals_and_crystals.pdf
 
image