Lösen von Graphitflocken

[VaDa]

Hallo!
Ich habe von meiner Chemie-Lehrerin die Aufgabe bekommen,
Graphitflocken aus einem graphithaltigem Gestein herauszulösen.
Das Zerkleinern des Steins sollte kein Problem darstellen, allerdings weiß ich nicht,
wie bzw. womit ich die Graphitflocken von den restlichen  "Gesteins-Brösel" trennen kann.
Ich hab mal gehört, dass Graphit an Öl haften bleibt, jedoch bin ich mir da nicht mehr ganz sicher.
Deswegen versuche ich es einfach mal auf diesem Wege und hoffe, dass ihr mir
ein wenig weiterhelfen könnt.
Glück auf!
Valentin

[Krizu]

Hallo,

http://de.wikipedia.org/wiki/Flotation

und

http://kremer-pigmente.de/47700.htm

können da helfen. Also mahlen und mit dem Schaum abschöpfen.

MfG

Frank

[minuwe]

Hallo Valentin,

um welches Gestein handelt es sich? Welche Voraussetzungen (Labor oder eher Haushalt) bestehen? Sollen, wie geschrieben, einige Flocken heraus oder die Flocken (also fast alle) herausgelöst werden. Muss es ein pysikalisches oder eine chemisches Verfahren sein? In welcher Reinheit soll der C dann vorliegen?

Glück Auf
Uwe

[VaDa]

Erstmals vielen Dank für eure Hilfe!
@ Krizu
Die beiden Links haben mir schon weitergeholfen und nun weiß ich auch, dass dieses
Verfahren Flotation heißt.
@ minuwe
Das Gestein dürfte meines Wissens nach Granit sein...möglicherweise sagt
einem sogar das Bergwerk Kropfmühl etwas. Dieses ist seit ungefähr einem Jahr oder so
geschlossen. Mir stehen die Chemikalien der Schule zur Verfügung, wobei ich allerdings dazu sagen
muss, dass "Labor" doch etwas übertrieben wäre. Es sind lediglich die typischen (wenn man das
so sagen kann) Chemikalien für den Schulunterricht vorhanden.
Was die Reinheit betrifft, wäre es natürlich umso besser je reiner das gelöste Material ist,
also sollten - so gut es eben geht - DIE Flocken sein...also fast alle, wie du geschrieben hast.
Das Verfahren sollte ein chemisches sein, allerdings würden mich auch physikalische interessieren.
Danke nochmals und vielleicht kommen ja noch ein paar Tipps.
Glück auf!
Valentin

[berthold]

Hallo,

schau Dir mal diesen Link an:

http://www.geologiestudenten.de/graphit.html

Am Ende der Seite ist die Aufbereitung kurz beschrieben.

Gruß
Berthold

[minuwe]

Wo ist denn nu der neue Beitrag gelandet  , gesendet, aber nicht angekommen, es kam: Achtung - während Sie das Thema gelesen haben, wurde ein neuer Beitrag geschrieben

[minuwe]

(Zweiter Versuch)
Wahrscheinlich handelt es sich bei dem Stück um das im Vorkommen Kropfmühl bedeudenste Graphitgestein, den Cordieritgneis. Da der relativ hart ist, wirst du ihn gründlich zerschlagen und mit dem Mörser pulverisieren müssen, um die Graphitblättchen frei zu bekommen. Das Pulver dann in reichlich Wasser einrühren. Gesteinsmehl setzen lassen. Anschließend die schwarze Brühe durch ein Filtertuch gießen, wobei das Gesteinsmehl aufgrund der höheren Dichte (C=2,2 ; Gneis= 2,74) am Gefäßboden verbleibt. Dann den „Kuchen“ trocknen lassen. Filtervorgang mit dem Bodensatz ggf. mehrmals mit frischem Wasser wiederholen. Der Graphit ist nicht im Wasser gelöst, sondern die Blättchen schwimmen darin. Wenn du  Flotationsöl besorgen kannst, kannst du das in das erwärmte Wasser einrühren, und dann mittels Luft einblasen Schaum erzeugen, der dann C enthält. Dieser wird dann abgeschöpft und getrocknet.

Das richtigeFlotationsverfahren übersteigt die Möglichkeiten eines Schullabors und bei einer chemischen Methode bräuchte man starke und problematische Säuren. Dies ist auch viel zu aufwändig (Separieren des C usw.). Wie das chemisch und einfach gehen soll, bin ich überfragt. Auflösen kann man C glaub' ich nur in flüssigem Eisen/ Stahl  .

Eventuell hat hier jemand schon mal ähnliches gemacht.

Ein spannendes Thema wie ich finde, mit einem sehr interessanten Mineral. In meiner Gegend gibt es Graphit im Phyllitschiefer im Bereich hauchdünne Schichten bis ein Meter mächtige Lagen. Hier kann man den Graphit einfach vom Stein kratzen.

Glück Auf
Uwe

[Krizu]

Hallo,

mit dem Mörsern gebe ich Dir recht.
ABER: Die Säuren kenne ich nicht, meist sind es Tenside oder verseifte organische Säuren. Oder bist du bei der Laugung? Das ist etwas anderes.

Wenn du einen Dichteunterscheid hast, kannst du auch über Salzlösungen arbeiten. Die Dichte ist in weiten Bereichen einstellbar, schlimmstenfalls mit Natriumwolframat (oder so).

Falls Du Chemie machen willst: Stearinsäure zugeben und den pH variieren  und dabei immer mit einem Lindneholzausströmer (Aquarienhandel) und eine Aquarienluftpumpe einsetzen.

Mfg

Frank

[VaDa]

Hallo alle miteinander!
Nochmals vielen Dank für die zahlreichen Tipps.
Kann gut sein, dass ich mich in nächster Zeit noch öfter an euch wende,
bis meine Chemie-Facharbeit fertig ist. 
Da ich heute endlich wieder in den Genuss von Schule gekommen bin    ,
hab ich die Möglichkeit gleich wahrgenommen mit meiner Chemie-Lehrerin über den Versuch
zu sprechen. Ich finde alle Möglichkeiten sehr interessant, allerdings haben
wir uns darauf geeinigt, dass ich es wie in Kropfmühl (nur im kleineren Maßstab) versuchen
solle...also mit dem Flotationsöl in einem Wasserbad.

Ich möchte eigentlich nicht wegen jeder Kleinigkeit ein neues Thema beginnen,
deshalb frage ich bloß kurz, ob mir jemand Links oder auch direkt
Informationen zu den Kohlenstoff-Mineralien Chaoit und Lonsdaleit nennen kann?
Ich habe gelesen, dass der Lonsdaleit durch Schockereignisse zu Diamant umgewandelt
wird, jedoch die Kristallstruktur des Graphits beibehält. Schön und gut, allerdings
kann ich mit diesem Satz letzt endlich nicht viel anfangen, da ich doch wissen müsste,
was sich auf atomarer Ebene abspielt. Woher die zwischen Graphit und Diamant liegende
Härte kommt und wie das Mineral aufgebaut ist...ich kann es mir einfach nicht vorstellen,
was da genau abläuft.

Glück auf!
Valentin

[berthold]

Hallo,

Ich habe gelesen, dass der Lonsdaleit durch Schockereignisse zu Diamant umgewandelt
wird, jedoch die Kristallstruktur des Graphits beibehält. Schön und gut, allerdings
kann ich mit diesem Satz letzt endlich nicht viel anfangen, da ich doch wissen müsste,
was sich auf atomarer Ebene abspielt. Woher die zwischen Graphit und Diamant liegende
Härte kommt und wie das Mineral aufgebaut ist.

Genau die Kristallstruktur bleibt eben nicht erhalten und das macht den Unterschied. Diamant und Graphit sind Kohlenstoff-Modifikationen.

Infos zu den Kohlenstoff-Mineralien findest Du sicher hier im Lexikon.

Gruß
Berthold

[VaDa]

Tut mir leid, kann gut sein, dass ich etwas falsch verstanden habe
oder einfach auf der Leitung stehe,
aber was sagt die Kristallstruktur über das Kristallsystem, in das das Mineral einzuordnen ist, aus?
Lonsdaleit ist hexagonal, genau wie Graphit. Dass sich etwas ändern muss, ist mir schon klar,
schließlich ist Lonsdaleit bräunlichgelb, durscheinend und laut mineralienatlas wesentlich härter
als Graphit (7-8). Aber in wie fern ändert sich die Kristallstruktur? Und welche
Gemeinsamkeit besteht zwischen Lonsdaleit und Diamant...schließlich heißt ersteres ja
hexagonaler Diamant.
Im Lexikon von mineralienatlas erfährt man schon so manches über Lonsdaleit und Chaoit,
allerdings geht es mir mehr um den atomaren Aufbau und da kann ich leider nichts herauslesen,
was womöglich daran liegt, dass ich dem Diagramm bezüglich der Röntenstrukturanalyse
nicht entnehmen kann.
Auch sonst habe ich leider ziemlich wenig (besonders über Chaoit) im Internet gefunden.

Glück auf!
Valentin

[berthold]

Hallo,

die unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften hängen damit zusammen, wie die Kohlenstoff-Moleküle angeordnet sind und welche Bindungskräfte dadurch wirken. Schön sehen kann man das bei Unterschied von Diamant und Graphit: http://www.bris.ac.uk/Depts/Chemistry/MOTM/diamond/diamond.htm
Während Graphit einen schichtigen Aufbau hat -mit großen Schichtabständen und geringen Bindungskräften von Schicht zu Schicht- hat man bei den anderen Kohlenstoff-Modifikationen eine dichtere Anordnung. Ein Blick auf die Kristallstruktur von Lonsdaleit und Chaoit im Vergleich zu Graphit und Diamant wird Dir die Unterschiede zeigen. Es gibt übrigens verschiedene hexoagonale "Strickmuster", so erklärt sich der Unterschied von Graphit und Lonsdaleit.

Derzeit (seit 2005) sind acht allotrope Kohlenstoff-Modifikationen bekannt, eine sogar härter als Diamant (http://www.uni-protokolle.de/nachrichten/text/104566/)

Gruß
Berthold

[stollentroll]

Zum Chaoit und Lonsdaleit habe ich die Beiträge für die von Joe Mandarino geplante, aber noch nicht erschienene (schon lange überfällig) "Enzyclopedia of Minerals" geschrieben. Ich kann hier die Texte reinstellen, sie sind aber in englisch.

Erstmal Lonsdaleit:

Lonsdaleite

C

CRYSTALLOGRAPHY: hexagonal, space group P63/mmc.
   Unit cell data: a 2.51, c 4.12 Å, V 22.48 Å3, Z 4.
   Class 6/mmm, c:a =1.641:1.
   Morphology: No separate forms observed.
   Twinning:  not mentioned.
   Crystal structure: Wurtzite structure (Bundy and Kasper 1967).
   X-ray powder diffraction data: 2.18 (40) (100), 2.061 (100) (002), 1.933 (20) (101), 1.257 (60) (110), 1.075 (30) (112).
GENERAL APPEARANCE: Pseudomorphous after diamond cubes, intergrown with diamond, irregular and nodular aggregates.
PHYSICAL PROPERTIES:
   Adamantine; transparent; pale yellowish brown.
   Luminescence not mentioned.
   Hardness and tenacity not given.
   Cleavage none; fracture not given.
   Density: > 3.20 g/cm3 (meas.), 3.55 g/cm3 (calc.).
OPTICAL PROPERTIES: Uniaxial (+), measured index of refraction slightly higher than 2.404, faintly birefrigent.
CHEMICAL ANALYTICAL DATA: Electron-microprobe analysis gave no other elements than carbon (Frondel and Marvin 1967). The ideal formula requires: C 100.00 wt.%.
LOCALITIES: Canyon Diablo iron meteorite, Coconino County, Arizona, USA (Frondel and Marvin 1967). Allan Hills iron meteorite ALHA77283, Antarctica (Clarke et al. 1981). Ca-poor achondrite (ureilite) meteorites Novo Urei, Karamsinka (Russia), North Haig, Western Australia (Australia), Goalpara, Assam (India) (Vdovykin 1969), Haverö (Finland) (Vdovykin 1972), and Kenna, Roosevelt County, New Mexico (USA). Popigaï impakt structure, Northern Siberia, Russia (Boudeulle et al. 1999). In placers from unspecified localities in the southern and central parts of the Russian platform and Kazakhstan (Sokhor et al. 1973) and northern Yakutiya, Russia (Kaminskii et al. 1985). Shubino, Southern Ural and Sal’nyye Tundry, Kola Peninsula, Russia (Golovnya et al. 1977).
OCCURRENCE: Observed in the acid insoluble residue of the Canyon Diablo meteorite as pseudomorps after diamond cubes up to 0.7 mm in size, overgrown by graphite, and as microcrystalline nodular aggregates (carbonado), sometimes intergrown with diamond or graphite. The conversion to lonsdaleite is due to terrestrial or pre-terrestrial shock (Frondel and Marvin 1967). In microcrystalline aggregates as pre-terrestrial shock product in the ALHA77283 meteorite (Clarke et al. 1981). Intergrown with diamond, graphite and chaoite from the Haverö meteorite (Vdovykin 1972). Intergrown with diamond from strongly shocked gneiss clasts within impact melt rocks and suevites from the Popigaï structure (Boudeulle et al. 1999). From placers in Russia and Kazakhstan intergrown with diamond as irregular, flattened grains of 0.05 – 0.3 mm in size. Incorporated into the clastic sediments apparently as a result of the weathering of meteorites or the erosion of meteorite craters (Sokhor et al. 1973). From Southern Urals and Kola Peninsula in eclogites as flat or pseudohexagonal, polycrystalline grains up to 0.5 mm in size, apparently pseudomorphous after graphite, together with moissanite (Golovnya et al. 1977).
RELATIONSHIP TO OTHER SPECIES: Polymorphous (allotropic) with diamond, graphite, and chaoite. Wurtzite-like structure.
NAME: For Kathleen Lonsdale (1903-1971), crystallographer, professor at the University of London, England.
COMMENTS: IMA approved.
REFERENCES:
Boudeulle, M., Koeberl, C., Langenhorst, F. and Masaitis, V.L. (1999) Diamond-graphite phase transitions in impact diamonds from the Popigaï structure (Russia). Journal of Conference Abstracts 4(1), L06, 1B/27
Bundy, F.P. and Kasper, J.S. (1967) Hexagonal diamond – a new form of carbon. Journal of Chemical Physics 46, 3437-3446.
Clarke Jr., R.S., Appleman, D.E. and Ross, D.R. (1981) An Antarctic iron meteorite contains preterrestrial impact-produced diamond and lonsdaleite. Nature 291, 396-398
Frondel, C. and Marvin, U.B. (1967) Lonsdaleite, a hexagonal polymorph of diamond. Nature 214, 587-589.
Golovnya, S.V., Khvostova, V.P. and Makarov, E.S. (1977) Hexagonal modification of diamond (lonsdaleite) in the eclogites of metamorphic complexes. Geochemistry International 14, 82-84.
Kaminskii, F.V., Blinova, G.K., Galimov, E.M., Gurkina, G.A, Klyuev, Yu.A., Kodina, L.A., Koptil, B.I., Kroivonos, V.F., Frolova, L.N. and Khrenov, A.Ya. (1985) Polikristallicheskie agregatyi almaza s lonsdeilitom iz rossyipei Yakutii. Mineralogicheskii Zhurnal 7, No. 1, 27-36.
Sokhor, M.I., Polkanov, Yu.A. and Yeremenko, G.K. (1973) A find of hexagonal polymorph of diamond (lonsdaleite) in placers. Doklady Akademii Nauk SSSR 209, 118-121.
Vdovykin, G.P. (1969) Novaya geksagonal’naya modifikatsiya ugleroda v meteoritakh. Geokhimia, No. 9, 1145-1148.
Vdovykin, G.P. (1972) Forms of carbon in the new Haverö ureilite of Finland. Meteoritics 7, 547-552.
CONTRIBUTOR: Thomas Witzke, Aachen, Germany.

(c) Thomas Witzke, für Joe Mandarino (Ed.) Encyclopedia of Minerals

[stollentroll]

und noch der Chaoit:

Chaoite

C

CRYSTALLOGRAPHY: hexagonal, space group P6/mmm (?).
   Unit cell data: a 8.948, c 14.078 Å, V 976.16 Å3, Z 168 (?).
   Class 6/mmm, c:a = 1.573:1.
   Morphology: No separate forms observed.
   Twinning:  not mentioned.
   Crystal structure: .
   X-ray powder diffraction data: 4.47 (very very strong) (110), 4.26 (very very strong) (111), 4.12 (very strong) (103, impurity ?), 3.03 (strong) (203), 2.55 (strong) (301), 2.28 (strong) (205).
GENERAL APPEARANCE: Thin lamellae, alternating with graphite, and small particles.
PHYSICAL PROPERTIES:
   Metallic; opaque; megascopic color unknown, streak not given.
   Hardness weak, slightly harder than graphite; tenacity not given.
   Cleavage and fracture not given.
   Density: 3.43 g/cm3 (calc.).
OPTICAL PROPERTIES: In reflected light: grey to white, no anisotropism observed (probably due to the extremely small grain size), much more strongly reflecting than graphite.
CHEMICAL ANALYTICAL DATA: Electron-microprobe analysis gave carbon as the only major element detected, and traces of Si and Cl (due to contamination by the glass matrix and mounting material). The ideal formula requires: C total 100.00 wt.%.
LOCALITIES: Möttingen, Ries Crater, Bavaria, Germany (El Goresy and Donnay, 1968; El Goresy 1969). Ca-poor achondrite (ureilite) meteorites Novo Urei, Karamsinka, Russia (Vdovykin 1969) and Haverö, Finland (Vdovykin 1972). Murchison carbonaceous chondrite meteorite, Victoria, Australia (Gilkes et al. 1992).
OCCURRENCE: From the Ries Crater in shock-fused graphite gneisses, as thin lamellae (3 – 15 µm wide) alternating with graphite and perpendicular to the (001) face of graphite. Together with graphite, rutile, pseudobrookite, magnetite, pyrrhotite, and baddeleyite. From the Novo Urei meteorite in small diamond-graphite particles, together with chromite and kamacite. From the Murchison meteorite in small particles, typically 10 nm in size.
RELATIONSHIP TO OTHER SPECIES: Polymorphous (allotropic) with graphite, diamond, and lonsdaleite. Chaoite is regarded as a carbyne.
NAME: For Edward Ching-te Chao (born 1919), Petrologist, U.S. Geological Survey, for his work on the mineralogy and shock phenomena of the Ries Crater.
COMMENTS: IMA approved. As unnamed mineral described by El Goresy and Donnay (1968), as chaoite without new data by El Goresy (1969).
REFERENCES:
El Goresy, A. (1969) Eine neue Kohlenstoff-Modifikation aus dem Nördlinger Ries. Naturwissenschaften 56, 493-494.
El Goresy, A. and Donnay, G. (1968) A new allotropic form of carbon from the Ries Crater. Science 161, 363-364.
Gilkes, K.W.R., Gaskell, P.H., Russell, S.S., Arden, J.W. and Pillinger, C.T. (1992) Do carbynes exist as interstellar material after all ? Meteoritics 27, 224
Vdovykin, G.P. (1969) Novaya geksagonal’naya modifikatsiya ugleroda v meteoritakh. Geokhimia, No. 9, 1145-1148.
Vdovykin, G.P. (1972) Forms of carbon in the new Haverö ureilite of Finland. Meteoritics 7, 547-552.
CONTRIBUTOR: Thomas Witzke, Aachen, Germany.


(c) Thomas Witzke, für Joe Mandarino (Ed.) Encyclopedia of Minerals

[VaDa]

Hallo!
"Es gibt übrigens verschiedene hexagonale "Strickmuster", so erklärt sich der Unterschied von Graphit und Lonsdaleit."
...genau so eine Antwort habe ich gebraucht. Vielen Dank!
Hab es mir vorher nicht erklären können, weshalb Graphit und Lonsdaleit so unterschiedliche Eigenschaften haben.
@ stollentroll:
Ich glaube, das hilft mir auch einiges...muss ich mich mal mit dem Wörterbuch an den Text ranmachen.
Wirklich Wahnsinn, wie schnell und umfassend man hier Tipps und Informationen bekommt.
Anders hätte ich bestimmt noch ein paar Stunden/Tage im Internet surfen können und hätte
nicht diese Informationsfülle bekommen.

Glück auf!
Valentin