Pyriet onderzoeken

Datum:  Juni 2019

Inleiding:

Het mineraal pyriet (FeS2) onderzoeken.

Materiaal:

  • Pyrietmonsters
  • Magneet / Kompas
  • Toetssteen
  • Gloeibuis
  • Hardheidsschaal van Mohs mineraalverzameling
  • Lakmoespapier
  • Wit papier
  • Tang
  • Spiritusbrander
  • Mortier en vijzel
  • Zoutzuuroplossing (10%)
  • Demi-water
  • pH papiertjes
  • Regeerbuis
  • Horlogeglas
  • Objectglaasjes
  • Dekglaasjes
  • UV lamp
  • Pincet
  • Reageerbuisknijper
  • Statief
  • Balans
  • Maatcylinder
  • Snijmes
  • Pipet
  • Contactlijm
  • Afdichtringen
  • Nagelverharder
  • Euparal
  • Multimeter
  • Microsoop met camera
  • Digitale microscoop (Dino-Lite AM4815ZT)

 
 

Uitvoering:

Naked Eye Inspection (NEI)
  • Observeer het mineraal
  • Noteer de kleur
 
Streepkleur bepalen
  • Neem het mineraal en trek een streep over de toetssteen
  • Trek een streep over een stuk wit papier
  • Noteer de kleur van de streep
 
Magnetisch onderzoek
  • Plaats wat brokjes pyriet in een buisje
  • Houdt er een magneet/kompas naast
  • Observeer
 
Elektrische geleidbaarheid bepalen
  • Zet de multimeter aan en schakel deze naar weerstandsmeting
  • Leg de meetpennen op het brok pyriet
  • Observeer
 
Fluorescentie
  • Plaats het mineraal in een donkere ruimte
  • Beschijn het met een UV lamp
  • Observeer
 
Oplosbaarheid in zoutzuur
  • Neem een reageerbuis en voeg een beetje zoutzuur toe
  • Plaats een korrel pyriet in de reageerbuis
  • Observeer
 
Vlamkleur bepalen
  • Steek de spiritusbrander aan
  • Houdt met een tangetje (pincet) een klein stukje pyriet in de vlam
  • Observeer of de vlamkleur veranderd
 
Dichtheid bepalen
  • Gebruik de balans om de massa van het brok pyriet te bepalen
  • Vul een maatcilinder gedeeltelijk met water, voldoende om er zeker van te zijn dat het hele brok onder water kan staan
  • Noteer het waterniveau
  • Plaats voorzichtig het brok pyriet in de maatcilinder
  • Noteer het niveau
  • Bereken de dichtheid in g/ml.
 
Hardheidsschaal van Mohs
Bij de bepaling van de hardheid gaan we uit van het volgende principe: Als je met het ene mineraal een kras kunt maken in een ander mineraal dan is dat eerste harder.
  • Neem een stukje pyriet op met een pincet en bepaal wel mineraal je nog net wel en welk je nog net niet kunt krassen.
 
Microscopisch onderzoek - macroscopisch
  • Breek wat kleine brokjes pyriet af en maak er een preparaat van
  • Lijm een afdichtring op een objectglaasje m.b.v. contact lijm
  • Schud er wat kristallen in
  • Lijm een dekglaasje vast m.b.v. nagelverharder
  • Bestudeer het mineraal zelf en de kleine brokjes onder de Dino-Lite microscoop
 
Microscopisch onderzoek - polarisatiemicroscoop
  • Neem wat fijn materiaal en schud dat uit op een objectglaasje
  • Voeg enkele druppels Euparal toe als insluitmiddel
  • Plaats een dekglaasje
  • Observeer onder de polarisatiemicroscoop
 
Chemisch onderzoek
  • Maal wat pyriet korrels fijn met mortier en vijzel
  • Plaats een beetje poeder in de gloeibuis
  • Steek de spiritusbrander aan
  • houdt de gloeibuis onder een hoek van 30į boven de spiritus vlam
  • Stop me verwarmen zodra zich een neerslag vormt
  • Observeer
  • Bevochtig een pH papiertje en steek dit in het bovenste deel van het buisje
  • Vouw het laatste stuk over het buiseinde
  • Verwarm nogmaals voorzichtig
  • Observeer
  • Schud het poeder uit het buisje uit op een horlogeglas en laat het afkoelen
  • Houdt er een magneet bij

Resultaten:

Naked Eye Inspection
Brok kleine pyriet kristallen Groot kristal pyriet
Het pyriet heet een metallische,  messinggele kleur met tussenkleuren.
Pyrietkristallen in stuk rots  
 
Streepkleur bepalen
  • Het pyriet laat geen streep achter op wit papier
  • Het pyriet laat een zwarte streep na op de toetssteen
 
Streepkleur

Boven: auripigment, pyriet, cinnaber.
Onder: hematiet, azuriet, malachiet
 
Magnetisch onderzoek
  • De kompasnaald reageert niet hetgeen impliceert dat Pyriet niet magnetisch is. Het materiaal reageert ook niet als men er een magneet naast houdt.
 
Elektrische geleidbaarheid bepalen
De multimeter geeft een weerstandswaarde aan hetgeen impliceert dat het materiaal elektriciteit geleid.
 
Fluorescentie
  • Fluorescentie is niet waarneembaar
 
Oplosbaarheid in zoutzuur
  • Het brokje pyriet lost niet op in de zoutzuur oplossing.
    Ook niet na enkele dagen in het zoutzuur.
 
Vlamkleur bepalen
  • De kleur van de vlam veranderd niet als men er een stukje pyriet in plaatst
 
Dichtheid bepalen
Massa: 58.82 g
Volume: 51-40 = 11 ml
Dichtheid: ca. 5.3 g/ml

Volgens de literatuur is de dichtheid van pyriet: 5.0 g/ml

 
Hardheidsschaal van Mohs
  • Apatiet - Hardheid 5 - Kras

  • Veldspaat - Hardheid 6 - Krassig ?

  • Kwarts - Hardheid 7 - Geen kras

  • Conclusie Hardheid 6

Volgens de literatuur:

  • Pyriet - hardheid 6 - 6.5

 
Microscopisch onderzoek - preparaten
 
Microscopisch onderzoek - macroscopisch - Dono-Lite
In nevenstaande foto wordt het preparaat weergegeven. In onderstaande foto de brok opgebouwd uit kleine kristallen. We zien verschillende kristalvormen.
 
Splijtbaarheid
Veel mineralen hebben een karakteristiek splijtbaarheid. Als men er met een hamer op slaat vallen ze uiteen in brokstukken met vlakke kanten. Deze vlakke kanten (breukvlakken) lopen parallel aan de kristalvlakken. Voor de beoordeling van splijtvlakken geldt de volgende regel: hoe makkelijker breukvlakken ontstaan en hoe gelijkmatig en gladder ze zijn, des te beter is de splijtbaarheid. Mineralen die niet zo goed splijtbaar zijn hebben een ongelijkmatig, schelpachtig  of schilferig breukvlak.
Zoals men in bovenstaande foto's kan zien laat pyriet geen duidelijk splijtvlak zien.
 
Microscopisch onderzoek - polarisatiemicroscoop
Euromex ML 2000, Luckyzoom YW500 HD 5MP USB Cmos Camera Electronic Digital Eyepiece, Objectief 4x
De kristallen zijn donker onder doorvallend licht en laten geen interferentiepatronen zien bij gekruiste polarisatoren.
 
Chemisch onderzoek
Men kan zien dat zich op de buis een oranje rood neerslag vormt. Bij afkoelen wordt deze geel. Het pyriet ontleedt en slaat neer als zwavel (sublimaat, geel) tegen de koudere glaswand.
Het bevochtigde pH papiertje kleurt rood, een teken dat er een zuur gevormd wordt.
 
 
Korrels uit gloeibuis onder de Dino-Lite (200x)
Men kan een kleurverschil zien tussen de resterende pyrietdeeltjes (metallische schijn) en het ijzer (dof) dat zich gevormd heeft
 
Korrels uit gloeibuis - magnetisme
Een gedeelte van het geteste materiaal wordt aangetrokken door de mageneet. Het is magnetisch geworden, een teken dat het omgezet is naar ijzer.

Discussie en conclusie:

Pyriet of ijzerkies is een ijzerhoudend erts dat grotendeels uit FeS2 bestaat. Pyriet is een disulfide met zwavelparen (S2)2- en Fe2+ ionen. Het is het rijkste ertshoudende mineraal. Omdat pyriet uiterlijk veel op goud lijkt, wordt het ook wel "het goud der dwazenĒ of "nepgoud" genoemd. Naast kwarts en kalksteen is het een van de meest voorkomende mineralen.

Het vormt kubische kristallen maar wordt ook gevonden als octaŽder of pyritoŽder (pentagon-dodecaŽder, opgebouwd uit wel 12 (dodeka) vijfhoekige (pentagon) vlakken (-eder). Als een mineraal zoals pyriet in meer dan een kristalstructuur kan voorkomen dan spreekt men van polymorfisme.

Pyriet wordt veel gevonden in de natuur, in allerlei gesteenten. Het ontstaat tijdens mineraalvormende processen van bijna ieder type. Het wordt afgescheiden uit het stollende magma en vormt vaak insluitingen in vele stollingsgesteenten. Zowel ijzer als zwavel zijn vaak aanwezig in gesteenten in een omgeving waar niet veel zuurstof aanwezig is, omstandigheden waarbij pyriet gevormd kan worden. In Nederland komt pyriet voor in de kalksteengroeves in Winterswijk.
Pyriet is niet stabiel, blootgesteld aan lucht ontleedt het langzaam in ijzer en zwavel.
Kenmerken pyriet:

Chemische groep: sulfiden
Formule: FeS2
Zwavelgehalte: Maximaal 53%
Kristalstructuur: Kubisch, pentagondodecaŽders, octaŽders
Hardheid: 6 - 6.5
Soortelijk gewicht: 5 - 5.2 g/ml
Splijting: geen, slecht
Kleur: kopergeel, messinggeel
Breuk: schelpvormig, ruw, bros
Glans: metaalachtig
Transparant: ondoorzichtig
Streepkleur: Groenig zwart tot bruinig zwart
Fluorescentie: Geen
Magnetisch: Nee
Elektrische geleidbaarheid: Ja

Veel van bovenstaande kenmerken hebben we in bovenstaande experimenten ook gevonden. De dichtheid is iets te hoog maar dan kan toegeschreven worden aan onzuiverheden of een niet zo exacte bepalingsmethode.
Bij verhitting ontleedt het pyriet volgens onderstaande vergelijking:

FeS2 --> Fe + 2S

Het zwavel kunnen we waarnemen als een geel/oranje neerslag. Bij verhitten reageert het zwavel met zuurtsof uit de lucht onder vorming van zwaveldioxide dat een penetrante geur heeft.

S + O2 --> SO2 (zwaveldioxde)

Als het SO2 in aanraking komt met water wordt zwavelig zuur gevormd dat het pH papiertje rood laat kleuren.

SO2 + H2O --> H2SO3 (zwavelig zuur)

De ijzervorming tonen we aan doordat we een magnetisch materiaal gevormd hebben. Dat de structuur van het gevormde product ander is dan pyriet kunnen we ook onder de microscoop waarnemen.

Opmerkingen:

  • De gebruikte zoutzuur koopt men bij een supermarkt of bouwmarkt. Koop bij voorkeur kleurloos zoutzuur (schoner).
  • Een toetssteen is een ongeglazuurd porseleinen plaatje dat men gebruikt om de streepkleur van een mineraal te bepalen.

Literatuur:

  • Philips ; "Handleiding voor Mineralogie CE1460"; 1978
  • Ole Johnson ; "Veldgids Mineralen"; KNNV; 2003 (2000); ISBN 9050111734; p. 114-118.
  • Jaroslav Svenek; "Mineralen"; Bookmail; 1992 (1987); p. 68-69.
  • Norbert Schuster; "Mineralbestimmung"; Christian Weise Verlag; 2007; ISBN 978921656693.
  • Paul Tambuyser; "Mineralen herkennen"; Paul Tambuyser; 2003; ISBN 9090167145.
  • Walter Schumann; "Praktische Gids Stenen Verzamelen"; Het Spectrum; 1985; ISBN 9027498180.
  • E.S. Dana, W.E. Ford; "A Textbook of Mineralogy" John Wiley & Sons; 4th Ed.; 1949 (1898); ISBN 0471193054; p. 433-436.

Relevante websites:

Minder relevante websites:

Achtergrondinformatie:

Gebruik
Pyriet wordt gebruikt voor het maken van verfsoorten, vernissen, blauw en groen zwavelzuur en fijne poetsmiddel. In het verleden werd het ook gebruikt om sieraden te maken. Tegenwoordig worden de grootste hoeveelheden gebruikt om zwavelzuur te produceren. Het wordt ook gebruikt in de elektrochemie en bij de winning van ertsen en ruwe olie.
Vuur slaan  m.b.v. pyriet
In het verleden maakten mensen vuur m.b.v.  een vuursteen. Daarvoor heeft men drie dingen nodig: een vuursteen, pyriet en een tondel of tonderzwam, materiaal dat heel snel brandt. Als men de vuursteen tegen het pyriet slaat, ontstaan er kleine vonkjes waardoor de tondel gaat branden. Vuursteen is een silicaat dat voornamelijk in kalksteen wordt gevormd. Om silica als Ďvuursteení te gebruiken, heb je een tweede materiaal nodig dat versplintert en ontbrandt. In de prehistorie was dat vooral pyriet, ook wel bekend als nepgoud. Pyriet was makkelijk te vinden door zijn specifieke glimmende kleur. Het stond ook bekend onder de naam "nepgoud". Dit principe van vuur maken gaat bijvoorbeeld ook met ijzer. Men kan twee stukken ijzer tegen elkaar slaan, of twee stukken pyriet. Vuursteen werd gebruikt omdat het zo hard is. Vuursteen zelf geeft dus geen vonken. Materialen zoals pyriet en ijzer wťl.
 
Mohs hardheidsschaal
 
Typische gloeibuis test resultaten
 

16/06/2019