Tip van de maand

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

Tip 31: microchemie deel 10: bismut (Bi) aantonen

een tip van Paul Mestrom



Dit verhaal begint in feite op 29 januari 2017. Samen met Herwig Pelckmans bezocht ik de Blue Bell mine in California, USA. Over die dag en de opmerkelijke vondsten die we er de deden is onlangs uitvoerig bericht in Geonieuws (P. Mestrom, 2018).
Een van de mineralen die we er vonden was periet: PbBiO₂Cl. Voor we echter konden vaststellen dat het inderdaad periet was, moesten er analyses gedaan worden. Voornaamste uitdaging daarbij was het vinden van een eenvoudige manier om het bismut-ion (Bi³⁺) in dit mineraal aan te tonen. Na heel veel zoeken en testen leverde uiteindelijk het boek Microchimie (C. Demaret, 2017) de nodige informatie voor een goed werkende microchemische test. Deze werkt alleen bij mineralen die oplosbaar zijn in salpeterzuur. Daar hoort b.v. ook mixiet (Wittichen!) bij.
Sommige andere ionen kunnen de reactie storen. Daarover verderop meer.

Benodigdheden:

• salpeterzuur (10%)
• thioureum-oplossing (10%)

Werkwijze:

• breng een kleine hoeveelheid mineraal op een microscopeerglaasje op de houder voor microchemische reacties (zie tip 3)
• voeg een druppel salpeterzuur toe en wacht geduldig tot het mineraal opgelost is
• breng naast deze oplossing een druppel thioureum-oplossing
• verbind beide oplossingen met elkaar
  Bij aanwezigheid van bismut kleurt de oplossing geel (zie foto hierboven).

NB:
Als er ook andere ionen aanwezig zijn, kan dat storen. Verderop meer daarover. In het geval van periet (Pb²⁺ als storende factor) en mixiet (Cu²⁺ als storende factor) betekent dit dat de gele kleur niet of maar heel vaag verschijnt omdat de storende ionen de thioureum verbruiken. Je ziet dan veel wit neerslag of kleurloze kristallen ontstaan. Door na een minuut of tien wachten een extra druppel thioureum-oplossing toe te voegen wordt de gele kleur wel goed zichtbaar zoals de foto hierboven duidelijk laat zien.

De reactie:
De aanwezige bismut-ionen vormen met thioureum SC(NH₂)₂ een complex met een helder gele kleur:
Bi³⁺ + 3 SC(NH₂)₂ ➞ {Bi[SC(NH₂)₂]₃ }³⁺
Als er veel nitraat aanwezig is kan er een neerslag (vaste stof) ontstaan:
Bi³⁺ + 3 SC(NH₂)₂ + 3 NO₃^- ➞ {Bi[SC(NH₂)₂]₃ }(NO₃)₃
De vorming van gele vaste stof heb ik bij mijn experimenten maar één keer waargenomen.

Interferentie:
Veel metaalionen kunnen op een vergelijkbare manier reageren. In Microchimie worden bij de beschrijving met name Hg⁺, Ag⁺, Sb³⁺, Fe³⁺ en het chromaat-ion als storend genoemd. Elders in dit boek valt te lezen dat ook Ce⁴⁺, Cu²⁺, IrCl₄^2-, OsO₅^2-, Pb²⁺, Pd²⁺, Ru³⁺, SeO₃^2- en Tl⁺ kunnen storen.
De meeste van deze ionen kom je in mineralen niet vaak tegen en zullen dus ook geen probleem vormen. Zo komt de combinatie Bi en Sb maar in 22 mineralen voor (Mindat 16-01-2018). De meeste daarvan zijn extreem zeldzaam en bovendien in salpeterzuur niet eenvoudig oplosbaar.
Vier elementen wil ik toch even apart bespreken:
Fe³⁺: wil je uitsluiten dat dit element aanwezig is, gebruik dan tip 6 (microchemie deel 2).
Ag⁺: dit ion vormt een donker neerslag. De gele kleur blijft daartussen zichtbaar.
Pb²⁺: dit ion is aanwezig in periet, het mineraal waar dit verhaal mee begon. Het vormt kleurloze kristallen. Daarnaast is de gele kleur goed te zien. Bij “Werkwijze” is al beschreven hoe je kunt zorgen dat dit geen probleem wordt.
Cu²⁺: dit ion kom je b.v. tegen in mixiet. Ook dit ion vormt kleurloze kristallen en de gele kleur blijft ook hier goed te zien. Ook voor dit ion is bij “Werkwijze” al beschreven hoe je kunt zorgen dat dit geen probleem wordt. Hoe het er uit kan zien toont de foto hieronder.



Tot slot, als altijd: vergeet niet de nodige voorzorgsmaatregelen nemen om verantwoord en veilig te werken!

Referenties:
1. Paul Mestrom, Chemie en determinatie van van Periet, Geonieuws 43 (7), september 2018
2. Cristian Demaret, Microchimie, appliquée à la détermination de minéraux par voie humide, Cercle Geologique de Hainaut, 2017