Z wielkim zainteresowaniem obserwuję dyskusję, jak wywiązała się ostatnio na temat chalkantytu. Zauważyłem, że imponujące okazy dużych kryształów, oferowane na giełdzie e-bay [1], pochodzące, według deklaracji sprzedawcy, z kopalń polskiego zagłębia miedziowego, bardzo kontrastują ze skromnymi okazami pochodzącymi z innych źródeł. Nie chciałbym w żadnym przypadku poddawać pod wątpliwość prawdomówność osoby oferującej te okazy, jednak ich ogląd dał mi asumpt do, być może ciekawej, analizy warunków, w jakich mogły powstać tak duże kryształy chalkantytu. Tak się składa, że właściwości siarczanu miedzi są mi bardzo dobrze znane, bowiem jest to najczęściej używany związek miedzi, zarówno w praktyce laboratoryjnej, jak i w technologii chemicznej.
Na początek niezbędna będzie choćby minimalna dawka teorii. W trakcie krystalizacji pomiędzy kryształami, a roztworem, ustala się stan równowagi termodynamicznej pomiędzy procesami krystalizacji i rozpuszczania. Pozornie nic się nie dzieje, jednak w każdej sekundzie do roztworu przechodzi taka sama masa substancji, jak z niego krystalizuje. W stanie równowagi termodynamicznej zachodzi również ciekawe zjawisko, polegające na narastaniu grubych kryształów kosztem mniejszych, ponieważ te mniejsze, wskutek większego stosunku powierzchni do objętości, mają większą tzw. energię swobodną. Zatem wielkie kryształy okazów z e-bay mogłyby być skutkiem długotrwałego pozostawania układu kryształy – roztwór w stanie równowagi termodynamicznej, to jest w stałej temperaturze, ciśnieniu i przy braku wymiany masy z otoczeniem (zmianie stężenia). Zmiana powyższych parametrów powoduje zachwianie stanu równowagi. Zgodnie z tzw. „regułą przekory” układ będzie dążył do osiągnięcia nowego stanu równowagi poprzez rozpuszczenie części kryształów (wzrost temperatury, dodanie rozpuszczalnika), bądź przez wzrost kryształów (spadek temperatury, odparowanie rozpuszczalnika). Duże kryształy powstają w warunkach niewielkich zachwiań stanów równowagi termodynamicznej, to jest przy powolnym chłodzeniu roztworu lub odparowaniu rozpuszczalnika. Można przyjąć, że podziemia kopalni, z powodu stabilnych warunków temperatury i wilgotności, będą sprzyjać wzrostowi dużych kryształów.
Następnym zagadnieniem jest układ i pokrój kryształów prezentowanych okazów. Siarczan miedzi krystalizuje w układzie trójskośnym. Z własnego doświadczenia wiem, że pokrój kryształów zależy od warunków krystalizacji. Kryształy powstające z ochładzanego roztworu mają pokrój słupkowy, natomiast powstające w warunkach powolnego odparowania rozpuszczalnika – pokrój płytkowy. Co więcej, słupkowe kryształy powstałe na początku procesu hodowli, w miarę narastania przybierają pokrój płytkowy. Pokazane na aukcji e-bay wielkie kryształy miały w większości przypadków pokrój słupkowy, co wskazywałoby na ich powstanie w warunkach szybkiego ochładzania roztworu. Należy przy tym zauważyć, że inne, skromne okazy, mają (o ile mogę to dokładnie stwierdzić na podstawie niezbyt dobrych fotografii) pokrój tabliczkowy lub postać drobnokrystalicznych nacieków i naskorupień. Zatem słupkowy pokrój większości oferowanych na e-bay okazów wskazywałby na to, że powstały one w warunkach szybkiego ochładzania roztworu, co nie ma raczej miejsca w stabilnych warunkach podziemia kopalni.
Ostatnim , najpoważniejszym chyba zagadnieniem jest problem osiągnięcia w warunkach kopalni odpowiedniego stężenia roztworu. Siarczan miedzi jest wdzięcznym obiektem do hodowli kryształów, ponieważ charakteryzuje się dobrą rozpuszczalnością w wodzie oraz bardzo dużą zmianą rozpuszczalności w zależności od temperatury. Poniżej podaję odpowiednie dane , temperatura, rozpuszczalność w g/100 g wody [2]: 0 – 14,3; 10 – 17,4; 20 – 20,7; 30 – 25; 40 – 28,5; 50 – 33,3; 60 – 40; 80 – 55; 100 – 75,4. Kryształy siarczanu miedzi rosną szybko, zarówno przy ochładzaniu roztworu, jak i przy jego odparowaniu. Chalkantyt jest pospolity w strefach utleniania siarczkowych rud miedzi [3]. Jednak trudno mi sobie wyobrazić mechanizm takiego wzbogacania roztworu siarczanu miedzi, aby jego stężenie osiągnęło stan nasycenia w warunkach panujących w kopalni. Nie mam dokładnych wiadomości na temat panujących tam warunków temperatury i wilgotności, lecz nawet osiągnięcie stanu nasycenia w temperaturze 10 st. celsjusza wymagałoby bardzo poważnego wzbogacenia roztworu. Takie wzbogacenie wymagałoby długotrwałego krążenia wód podziemnych w złożu rudy i wielokrotnemu ługowaniu złoża przez ten sam roztwór. Trudno mi sobie wyobrazić, w jaki sposób miało by to przebiegać.
Reasumując, moim zdaniem na rzecz autentyczności okazów chalkantytu z polskiego zagłębia miedziowego przemawia fakt stabilnych warunków panujących w podziemiach kopalni, umożliwiających wzrost dużych kryształów. Przeciwko zaś, można przytoczyć dwa fakty: słupkowaty pokrój kryształów, charakterystyczny dla krystalizacji z szybko ochładzanego roztworu, oraz dobrą rozpuszczalność siarczanu miedzi w wodzie, co powoduje konieczność bardzo znacznego wzbogacenia roztworu do osiągnięcia nasycenia nawet w stosunkowo niskich temperaturach.
Bardzo jestem ciekaw zdania szanownego koleżeństwa na temat okazów chalkantytu z polskiego zagłębia miedziowego. Może ktoś zna dokładniej warunki i mechanizm powstawania tego minerału w warunkach kopalni? Będę bardzo zadowolony, jeśli uda mi się wywołać jakąś interesującą dyskusję.
[1] [http://search.ebay.com/chalcanthite_W0QQfkrZ1QQfromZR8]
[2] J. Supniewski, Preparatyka nieorganiczna, PWN 1958
[3] [http://www.teberia.pl/encyklopedia.php?a=ArtShow&ArtId=3547].
Received on Sun Jul 30 08:13:15 2006
To archiwum zostało wygenerowane przez hypermail 2.1.8 : Sun 30 Jul 2006 - 08:32:00 MET DST