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Autor Thema: Cu oxidation/weathering question  (Gelesen 609 mal)

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Offline jennifercindrich

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Cu oxidation/weathering question
« am: 09 Dez 19, 20:49 »
Hallo,

I digging in a location that has a natural outcrop of a quartz vein. The location is central texas in the llano uplift near packsaddle mountain. The vein contains pyrite and chalcopyrite. The pyrite has mostly altered to lots of jarosite, relics of pyrite in the quartz are rarely seen. Chalcopyrite is present, unaltered and transformed to covellite.
My question is: Why would it seem that the final products of weathering are almost absent, as I see no malachite, brochantite, or chrysocolla?
The climatic condition of the area is semi-arid.

Thank you for any help.

Jennifer

Offline smaragd123

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Re: Cu oxidation/weathering question
« Antwort #1 am: 09 Dez 19, 21:00 »
There was probably no intrusion of carbonate containing water which would alter the chalcopyrite and cause it to react to copper carbonates.

Offline harzgeist

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Re: Cu oxidation/weathering question
« Antwort #2 am: 09 Dez 19, 21:26 »
Interesting question!
Should'nt the atmospheric CO2 enaugh to form copper carbonates - assuming the pH isn't too low. In that case one should expect brochantite to be formed, in analogy to the forming of the jarosite, that obviously happens.

Thomas

Online Fabian99

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Re: Cu oxidation/weathering question
« Antwort #3 am: 10 Dez 19, 08:47 »
Hi there,

I think that's it.

Jarosit growths at a pH round about 3, Carbonates need more than 4 to be stable.

BR

Offline smaragd123

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Re: Cu oxidation/weathering question
« Antwort #4 am: 11 Dez 19, 13:40 »
Can anyone tell me the reaction equation for the formation of malachite?


Offline harzgeist

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Re: Cu oxidation/weathering question
« Antwort #5 am: 11 Dez 19, 15:20 »
Noah,

You can it imagine as follows, starting with a solution of copper sulfate.
The copper sulfate with calcium carbonate (calcite) forms copper carbonate  in a (hypothetical) interim step. This (neutral) copper carbonate decomposes with water due to (partial) hydrolysis to malachite or azurite and carbon dioxide. The pH value and the concentration of CO2 are responsible whether malachite or azurite will be formed preferably.
Knowing this, you will be easily able to write down the equations yourself  ;D

Thomas

Offline smaragd123

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Re: Cu oxidation/weathering question
« Antwort #6 am: 11 Dez 19, 17:11 »
Maybe at Jennifers Location is no Calcite and so the Environment ist to acidic to form Malachite.

Offline jennifercindrich

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Re: Cu oxidation/weathering question
« Antwort #7 am: 11 Dez 19, 17:20 »
Yes this would be true indeed. This area has no calcite. These answers make sense and have been very helpful.

Thank you everyone!

Jennifer

Offline harzgeist

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Re: Cu oxidation/weathering question
« Antwort #8 am: 11 Dez 19, 18:27 »
Hi Noah

Zitat
Maybe at Jennifers Location is no Calcite and so the Environment ist to acidic to form Malachite.

Yes, that will be the case, due to much decomposing pyrite, mainly. So why just pyrite?
The pyrite is composed of Fe and S in the ratio of 1:2. The most oxydated product of weathering is iron(III)sulfate with a ratio of 2:3. With other words, pyrite contains more S than be bound by the contained iron. The overstanding S causes an acidic environment.

As to the equations you asked for
First let us use an other scription
for malachite CuCO3*Cu(OH)2
for azurite 2CuCO3*Cu(OH)2

Both are composed compounds of copper carbonate and copper hydroxide.
Copper carbonate can be formed from copper sulfate and calcite

CuSO4+CaCO3 <-> CuCO3+CaSO4

Copper carbonate decomposes hydrolytic

CuCO3+H2O <-> Cu(OH)2+CO2

This equations can run in both directions and are in an equilibrium state. According to the rules of the lae of mass action a low pH value and/or a high concentration of CO2 shift this equilibrium to the left side and prefers the forming of azurite.

Thomas

Offline smaragd123

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Re: Cu oxidation/weathering question
« Antwort #9 am: 11 Dez 19, 19:11 »
OK thank you.

Aber werden Malachit und Azurit in den meisten Fällen nicht durch primäre Sulfide gebildet. Um aus denen Kupfercarbonat entstehen zu lassen braucht man doch ein saures Mileu, bzw. Schwefelsäure oder?
 


Online Fabian99

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Re: Cu oxidation/weathering question
« Antwort #10 am: 11 Dez 19, 20:02 »
Hallo,

erster Schritt:
Oxidation der Sulfide, in etwa.
CuS + O + H2O -> Cu(OH)2 + HSO3

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/9d/Cu-pourbaix-diagram.svg
unter ca pH<5 bleibt das Kupfer gelöst, darüber fällt das Hydroxid.

Die weiteren Reaktionen zu Azurit oder Malachit hängen dann wieder von der Temperatur, pH und Konzentration von CO3-- HCO3- etc ab.
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0016703784902187
sagt vielleicht mehr dazu...

LG

Offline harzgeist

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Re: Cu oxidation/weathering question
« Antwort #11 am: 11 Dez 19, 21:32 »
Aber werden Malachit und Azurit in den meisten Fällen nicht durch primäre Sulfide gebildet. Um aus denen Kupfercarbonat entstehen zu lassen braucht man doch ein saures Mileu, bzw. Schwefelsäure oder?
Nein, so kann man das nicht ausdrücken.
Bei der Verwitterung von primären Sulfiden wird (letztendlich) Schwefelsäure gebildet, während sie Metalle in ihren stabile Ladungszahl überführt werden.
Dabei kann die produzierte Säuremenge gerade ausreichen um vom Metall neutralisiert zu werden. (neutral)
CuS+4O -> CuSO4
 
Oder nicht ausreichen (basisch)
Cu2S+5O -> CuSO4+CuO
   
Oder im Überschuss sein (sauer)
2FeS2+15O+H2O -> Fe2(SO4)3+H2SO4

Offline cmd.powell

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Re: Cu oxidation/weathering question
« Antwort #12 am: 12 Dez 19, 03:14 »
Moin

Azurit und Malachit sind keine einfachen, sondern basische Carbonate. Reines Kupfercarbonat (CuCO3) ist - soweit ich weiß - noch nie synthetisiert worden (siehe z.B. Wikipedia). Die basischen Carbonate sind schon aufgrund ihres Namens basischer Natur und auch nur im pH-Bereich >7 stabil. Daher zersetzen sie sich auch sehr leicht in z.B. Salzsäure.

Auch Brochantit oder Langit sind basische Kupfersalze, in diesem Falle Sulfate. Das reine Kupfersulfat, der Chalkantit, ist dagegen sauer und den wird man daher auch kaum in der Nähe von Azurit oder Malachit finden. Im neutralen Bereich (pH 7) bilden sich in Kupfersulfatlösung bereits die ersten basischen Sulfate. Damit sich Azurit oder Malachit aus Chalkopyrit (oder einem anderen Cu-Sulfid) bilden können, muss die entstehende Schwefelsäure immer neutralisiert werden. Kalkstein ist dabei immer sehr hilfreich, Luft-CO2 schafft das mit Sicherheit nicht.

Offline harzgeist

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Re: Cu oxidation/weathering question
« Antwort #13 am: 12 Dez 19, 06:05 »
Hallo Markus

Zitat
Die basischen Carbonate sind schon aufgrund ihres Namens basischer Natur und auch nur im pH-Bereich >7 stabil.
Einspruch euer Ehren! 
Auch wenn sie wegen ihrer enthaltenen Hydroxylgruppen 'basisch' genannt werden, sagt das noch nichts über ihren  Stabilitätsbereich aus. Siehe das angehängte Eh/pH Diagramm. Wie man sehen kann, liegt das Stabilitätsfeld für Azurit im (leicht)  sauren Bereich.

Thomas

Offline cmd.powell

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Re: Cu oxidation/weathering question
« Antwort #14 am: 12 Dez 19, 23:06 »
Moin Thomas

Bei pH 6 solltest Du das leicht nicht in Klammern sondern Fett schreiben...

 

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