Mikrochemischer Nachweis von Niob im Mineral Koppit

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Seaborg
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Mikrochemischer Nachweis von Niob im Mineral Koppit

Beitrag von Seaborg »

Mikrochemischer Nachweis von Niob im Mineral Koppit


Das Mineral Koppit ist ein komplexes Niob-haltiges Mineral der Formel A2Nb2(O,OH)6 mit A = Na, Ca, Sn, Sr, Pb, Sb u.v.m.[4] und wird an den verschiedensten Orten der Welt gefunden, so z.B. auch am Kaiserstuhl in Deutschland. Es läßt sich, außer in Flusssäure, in keiner anderen Säure auflösen, und muss zu diesem Zwecke also einem Aufschluss mit Pottasche zum Opfer fallen. Wenn man nur wenige Milligramm des Minerals zur Verfügung hat, muss dieser Aufschluss darüberhinaus mit den Methoden der Mikrochemie durchgeführt werden.


Geräte:

Der "Mikroreaktor" (erdacht und für mich angefertigt von "Wilfried"/Mikroskopieforum): Er besteht aus einer Kanthalspirale, die mit einem Hochtemperatur-Zement umhüllt ist. Das Gerät erreicht Temperaturen von deutlich über 1000 °C und ist damit für die meisten Aufschlüsse im Mikrobereich geeignet

Kopp6.jpg

Platintiegel (~5 mm groß)
Durchlicht-Mikroskop, Objektträger (OT)


Chemikalien:

Kaliumcarbonat Warnhinweis: attn
Kalilauge (10 %) Warnhinweis: c Warnhinweis: attn
Natriumchlorid (fest; umkristallisiert)


Durchführung:

Einige, möglichst homogene der kleinen tief rotbraunen, vermutlichen Koppitkristalle wurden unter einem Stereomikroskop ausgesucht.
Die zur Verfügung stehende Gesamtmenge an Material:

Kopp5.jpg
Kopp3.jpg
Kopp11.jpg

Die Probe wurde dann mit der etwa 10-fachen Menge an Kaliumkarbonat in einem Achatmörser zerkleinert und vermischt, und die sehr hygroskopische Masse schnell auf ein Platinschälchen von etwa 5 mm Größe verbracht.

Kopp12.jpg

Dieses wurde dann mithilfe einer Pinzette in den kleinen Reaktor gestellt.
Kopp7.jpg

Der Reaktor wird mithilfe eines starken Labor-Netzteils auf Weißglut gebracht, bis man sieht, daß alles auf dem Blech zur Schmelze gekommen ist und nicht mehr brodelt.

Kopp8.jpg
Kopp4.jpg

Nach weiteren 10 Minuten läßt man abkühlen und entnimmt den Tiegel,

Kopp9.jpg
Kopp10.jpg

der nun in toto in einer möglichst geringen Menge verdünnter Kalilauge bei etwa 40 °C digeriert wird. 3 µl dieser Lösung werden auf einen OT gebracht und ein oder zwei kleine NaCl-Kristalle vom Rand her "eingeschoben". Nach kurzer Zeit bilden sich in großer Zahl die typischen Kristalle des Natriumniobats (Na8[Nb2O3(NbO4)4] ∗ 16 H2O)[1], das im Gegensatz zum Kaliumniobat in verdünnter Kalilauge schwer löslich ist.
Kopp13.jpg
Kopp1.jpg
Kopp2.jpg

Die Kristallform entspricht den Bildern in der Literatur [1],[2] und beweisen eine größere Menge Niob in den Kristallen. Eine Ähnlichkeit der Kristalle zu denen der entsprechenden Tantal-Verbindung ist gegeben. Nach meinem Wissen ist aber Tantal im Koppit des Kaiserstuhls nicht vorhanden.


Entsorgung:

Der Platintiegel wird in heißer Salpetersäure (etwa 30 %) gereinigt. Die µg und µL-Mengen an Chemikalien werden im Ausguß entsorgt


Erklärung:

Da die zum mikroskopischen Nachweis benutzten Kristalle der Natrium-Verbindung in Wasser kaum löslich sind, wäre der übliche Zusatz von Soda zum Aufschluß kontraproduktiv. Der Aufschluß wird also nur mit durchgeführt. Der Schmelzpunkt des Aufschlusses beträgt dann etwa 850°C- 900°C, während der "Soda-Pottasche-Aufschluss" nur auf eine Temperatur von 720°C gebracht werden muss.
Im Aufschluss mit Kaliumkarbonat sollen wohl Salze der Zusammensetzung 4K2O * 3 Nb2 O5 * 16 H2O[1] entstehen, die in Wasser und Kalilauge löslich sind, während die entsprechenden Natrium-Salze schwer löslich sind und charakteristische Nachweiskristalle bilden, wobei diese aber von den Tantal-Salzen nicht differenzierbar sind.


Literatur:

[1]Fresenius, Handbuch der Analytischen Chemie, Elemente Der Vierten Nebengruppe und Der Fünften Gruppe
[2]Geilmann, Bilder Zur Qualitativen Mikroanalyse Anorganischer Stoffe; 1954
[3]https://vfmg.de/2019/08/gewichtige-zwil ... nd-tantal/
[4]https://www.mineralienatlas.de/lexikon/ ... ral=Koppit
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immi07
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Re: Mikrochemischer Nachweis von Niob im Mineral Koppit

Beitrag von immi07 »

Hallo seaborg,

der link zur Entstehungsgeschichte des Ofens führt zur einer Login-Seite. :conf:

Gruß Thomas
Wenn Du ein Schiff bauen willst, dann rufe nicht die Menschen zusammen, um Pläne zu machen, Arbeit zu verteilen, Werkzeug zu holen und Holz zu schlagen, sondern lehre sie die Sehnsucht nach dem weiten, endlosen Meer. Dann bauen sie das Schiff von alleine.

Du hast eine Handvoll Brombeeren und wirfst sie zur Erde. Sie verbinden sich mit der Erde zu Erdbeeren. Und Brom wird frei.

Können ist, wenn "Glück gehabt" zur Gewohnheit wird.
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Seaborg
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Re: Mikrochemischer Nachweis von Niob im Mineral Koppit

Beitrag von Seaborg »

Hallo Thomas
tut mir leid. Habe nicht registriert, daß das nur für angemeldete Benutzer sichtbar ist. Schade.
Habe es gelöscht.
Gruß
Seaborg
SebastianV
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Re: Mikrochemischer Nachweis von Niob im Mineral Koppit

Beitrag von SebastianV »

Das ist ein süßes Tiegelchen. Aber kann man das nicht auch mit einem Lötbrennner machen?
Glaskocher
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Re: Mikrochemischer Nachweis von Niob im Mineral Koppit

Beitrag von Glaskocher »

Ich befürchte, daß der Lötbrenner das Blechfitzelchen einfach "weghustet" mit seiner Flamme. Außerdem ist die Flamme alles Andere als ein "Luftkurort", da sie vermutlich deutlich reduzierender ist, als die Raumluft.

Ich habe mal versucht, Aluminiumoxid-Pulver mit der Knallgasflamme zu schmelzen. Einfach mit der großen Flamme drauf "gehustet" fliegt mehr weg, als Schmelztemperatur erreicht. Erst mit einer Flamme von unter 2cm Länge klappte es dann, die Oberfläche zum Sintern zu "überreden".

Somit ist dieser "Tiegelwärmer" schon eine sinnvolle und geniale Konstruktion. Man muß nur darauf achten, daß die einzelnen Wendeln keine Berührung zu ihren Nachbarn bekommen. Der Ofenzement dient nicht nur der elektrischen Isolierung, sondern schützt die Außenseite auch (etwas) vor Wärmeverlust.
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Seaborg
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Re: Mikrochemischer Nachweis von Niob im Mineral Koppit

Beitrag von Seaborg »

Glaskocher hat geschrieben: Sonntag 19. März 2023, 22:48 Ich befürchte, daß der Lötbrenner das Blechfitzelchen einfach "weghustet" mit seiner Flamme. Außerdem ist die Flamme alles Andere als ein "Luftkurort", da sie vermutlich deutlich reduzierender ist, als die Raumluft.
Somit ist dieser "Tiegelwärmer" schon eine sinnvolle und geniale Konstruktion. Man muß nur darauf achten, daß die einzelnen Wendeln keine Berührung zu ihren Nachbarn bekommen. Der Ofenzement dient nicht nur der elektrischen Isolierung, sondern schützt die Außenseite auch (etwas) vor Wärmeverlust.
...zumal diese Konstruktion ja auch noch für viel kleinere Mengen im Submilligramm-Bereich zum Einsatz kommen könnte. Ein "Flammenwerfer" ist da weniger hilfreich.
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lemmi
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Re: Mikrochemischer Nachweis von Niob im Mineral Koppit

Beitrag von lemmi »

Tolle Methodik, ich bin beeindruckt!

Wie schwer löslich ist das Natriumniobat denn? Könnte man die Reaktion ggf. auch zum nasschemischen Nachweis von Natrium nutzen?

Und die Formel kommt mir etwas historisch ("berzelioid") vor... gibt es dafür keine andere?
"Alles sollte so einfach wie möglich gemacht werden. Aber nicht einfacher." (A. Einstein 1871 - 1955)

"Wer nur Chemie versteht, versteht auch die nicht recht!" (G.C. Lichtenberg, 1742 - 1799)

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Seaborg
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Re: Mikrochemischer Nachweis von Niob im Mineral Koppit

Beitrag von Seaborg »

lemmi hat geschrieben: Montag 20. März 2023, 16:08 Tolle Methodik, ich bin beeindruckt!
freut mich zu hören
Wie schwer löslich ist das Natriumniobat denn? Könnte man die Reaktion ggf. auch zum nasschemischen Nachweis von Natrium nutzen?
Ich denke schon, daß das ginge; aber leichter und sicherer dürfte der kristallchemische Nachweis mit 238-acetat sein. :)
Und die Formel kommt mir etwas historisch ("berzelioid") vor... gibt es dafür keine andere?
die stammt aus dem 1956 Fresenius; ich "cherchiere" mal.
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lemmi
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Re: Mikrochemischer Nachweis von Niob im Mineral Koppit

Beitrag von lemmi »

Laut Wikipedia ist die Formel angeblich einfach NaNbO3 :conf:
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Seaborg
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Re: Mikrochemischer Nachweis von Niob im Mineral Koppit

Beitrag von Seaborg »

In der (veralteten ?) Formel wäre dann ein Molekül Na2O überzählig.
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lemmi
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Re: Mikrochemischer Nachweis von Niob im Mineral Koppit

Beitrag von lemmi »

Augenscheinlich ja. Aber da auch scheinbar banale Salze gelegentlich komplizierter zusammengesetzt sind als man glaubt, würde ich deine Formel nicht gleich abservieren. Auf irgendeiner Analyse muss sie ja beruhen und das Buch ist von der Mitte des 20. Jahrhunderts, nicht des 19.

Die Schreibweise, bei der erst das Metalloxid und dann das Säureanhydrid geschrieben wird, stammt von Berzelius und wird in der Mineralogie gelegentlich bis heute verwendet. Sie hat dort vermutlich Vorteile, weil man die Stöchiometrie von komplexen Zusammensetzungen, wenn man mehrere Kationen und Anionen nebeneinander vorliegen hat, besser abbilden kann, als mit den üblichen Formeln.

Bezieht sich die Formel aus deiner Quelle definitiv auf das Reaktionsprodukt Natriumniobat, oder vielleicht doch auf ein Mineral "gleicher" Zusammensetzung?
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Heliumoxid
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Re: Mikrochemischer Nachweis von Niob im Mineral Koppit

Beitrag von Heliumoxid »

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Interessiert mich : wo finde ich die ?
Ich nehme an auf diesen Server - aber wo ?
Bei Heliumoxid, genauer Helium(II)- oxid, handelt es sich um eine Mischung aus Helium(I)- oxid und Helium(III)- oxid. Richtigerweise heisst es somit Helium(I,III)- oxid.
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Seaborg
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Re: Mikrochemischer Nachweis von Niob im Mineral Koppit

Beitrag von Seaborg »

Das war ein link auf die Seite im "Mikroskopieforum ", aber auf den Teil, den man nur einsehen kann, wenn man sich da anmeldet.
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Uranylacetat
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Re: Mikrochemischer Nachweis von Niob im Mineral Koppit

Beitrag von Uranylacetat »

Hallo Seaborg,

auch Deine mikrochemische Analytik beeindruckt mich immer wieder! 8) Auch das eigens dafür angefertigte „Mini-Schmelzöfchen“ gefällt mir.
"Der einfachste Versuch, den man selbst gemacht hat, ist besser als der schönste, den man nur sieht." (Michael Faraday 1791-1867)

Alles ist Chemie, sofern man es nur "probiret". (Johann Wolfgang von Goethe 1749-1832)

„Dosis sola facit venenum.“ (Theophrastus Bombastus von Hohenheim, genannt Paracelsus 1493-1541)

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lemmi
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Re: Mikrochemischer Nachweis von Niob im Mineral Koppit

Beitrag von lemmi »

[EDIT by lemmi:: korrekturgelesen, Formatierung angepasst, zum Verschieben vorbereitet]

@Seaborg bitte noch ein paar Sächelchen ändern:

1. in der Erklärung steht die Formel: K8[Nb2O3*Nb2O5)4]
Ist sie vollständig? Fehlt da nicht eine Klammer? Bitte möglichst auch eine Quelle angeben! (Fresenius?)

2.
entspricht den Bilderan im "Geilmann" und beweisen eine größere Menge Niob in den Kristallen
Bitte den Geilmann aus seinen Anführungszeichen befreien und als Literaturstelle am Ende des Artikels angeben

3. Koppit ist inder Wikipedia nicht zu finden. Hast du einen link zu einen anderen Forum oder eine Quelle, in der die Formel (zu Beginn deines Artikels) angegeben ist?
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