©2003 GeoNord. Fluorit, Spanien.

Rengöring av mineralstuffer med natriumditionit-natriumcitrat lösning

© 1995 Anders Zetterqvist- Berg & Mineral nr. 11, 1995
Stockholms Amatörgeologiska Sällskap

Har din tvådecimeters gyllen gula ögonsten från Malmberget en sneslig rostbeläggning i toppen? eller är din rodokrositkristallgrupp från Kalahari belaggd med en svart hinna av mangansvärta? Här får du tips på hur du kan bli av med rost och mangansvärta från dina stuffer utan att syrakänsliga mineral påverkas.

De flesta rostborttagningsmedlen innehåller en syra och utnyttjar det faktum att FeOOH (rost) går i lösning vid sänkt pH, ofta i samverkan med att lösliga komplexbildare binder till de trevärda järnjonerna och bringar dem i lösning. Tyvärr finns det en hel del mineral som inte tål denna behandling med syra utan löses upp eller på annat sätt bliva förstörda. Fram för allt är det karbonater och sulfider som tar skada men även vissa silikater (speciellt zeoliter), oxider, fluorider, fosfater och arsenater kan påverkas.
Natriumditionit-natriumcitrat lösningen tar därimot bort rost och mangansvärta effektivt vid ett svagt alkaliskt pH och kan därför med fördel användas på stuffer som inte tål syror.

Utförande

Blanda 59 gram natriumcitrat och 28 gram natriumvätekarbonat per liter vatten, lösningen förvaras lämpligtvis i flaska. Vid användande strör man i 1g natriumditionit per 30 ml lösning (Otto J och Senf L 1992). Observera att natriumditioniten förstörs (oxideras) efter några dagar i lösningen och därför ej bör blandas i lösningen förens vid användningsögonblicket. En halvtimmes behandling brukar räcka för tunnare beläggningar, en till två för tjockare. Om man värmer lösningen lite försiktigt går reaktionen fortare men försiktighet bör iaktas. När behandlingen är klar sköljes stuffen av och lägges i stor vattenfylld hink över natten. Blötläggningen görs för att man skall bli av med salter som sugits in i stuffen.
Receptet ovan fungerar även med ungefärlig dosering.

Kemisk funktion

Rost är en förening mellan trevärt järn, en oxid- och en hydroxid-grupp, den kemisk formeln är FeOOH (motsvaras av Fe(OH)3 i fig 1). Under normala betingelser är denna förening mycket svårlöslig men med kemins hjälp så kan den bringas i lösning och på så sätt avlägsnas från stuffen. De tre kemiska knep man använder sig av för att lösa upp rost och manganoxid-hydroxidföreningar är

1/ Sänka pH (= tillsätta syra) så att rostens oxid- och hydroxid-grupper bildar vatten i den höga vätejonkoncentrationen och det trevärda järnet övergår i fria och vattenlöslig Fe3+ joner (Motsvaras av pil 1 i fig 1).

2/ Sänka oxidationstalet med något reduktionsmedel så att det fasta trevärda järnet övergår i vattenlösligt tvåvärt dito. En hög koncentration av den lösliga Fe2+ jonen är stabil även vid neutralt pH till skillnad från det trevärda järnets motsvarighet (pil 2 i fig 1).

3/ Komplexbinda järnjonerna. En lösning innehållande ett kraftigt komplexbindande ämne tillsätts provet. Det komplexbindande ämnet har en mycket stor benägenhet att binda till järnet och kan konkurera ut en del oxid- och hydroxid-grupper och överföra järnet i ett vattenlösligt komplex.

Rostborttagningsmedel av lite bättre klass utnyttjar alltid fler än en av dessa metoder. Oxalsyra sänker pH men oxalatjonerna fungera också som en kraftig komplexbindare samtidigt som det också är reducerande och har förmåga att reducera trevärt järn till tvåvärt vid höga oxalat- koncentrationer. Således är det svårt att hitta en bättre rostlösare än oxalsyra. Det finns dock en del mineral som ej klarar av lågt pH (sur miljö) och det är vid rengöring av sådana mineral som ditionit-citrat metoden kommer till användning. Ditionitgruppen i natriumditioniten fungerar här som reduktionsmedel (metod 2), citratgruppenl natriumcitratet fungerar som komplexbindare (metod 3) och vätekarbonatgruppen i natriumvätekarbonatet stabiliserar karbonater och håller pH (ca 8) vid en för komplexbildaren lämplig nivå.


 Fig. 1. Förenklat Pourbaix diagram för 1 M järnlösning.

Heldraget streck (ex. a) separerar föreningar som är beroende av syra-bas jämnvikter;
heldragna dubbellinjer (ex b oeh e) separerar föreningar som är beroende av reduktionsoxidations jämnvikter;
långkort-streckad linje (ex. d, f)omsluter det teoretiska, ocb kort-streckad linje (ex. e, g) omsluter det praktiska omtådet för vattens stabilitet med avseende på oxidation och reduktion. (aq)=i vattenlösning. (s)=fast ämne. Från Wulfaberg (1991).
Pil 1 motsvarar vad som händer när rost behandlas med syra.
Pil 2 motsvarar vad som händer när rost behandlas med ett reducerande ämne.

 

Begränsningar

Det viktigaste man bör beakta vid användning av denna rostborttagningsmetod är att natriumditionit är ett reducerande ämne och reducerar således föreningar som är oxiderade. Detta gör att man bör iakta stor försiktighet vid rostborttagning på mineral som innehåller kraftigt oxiderade komponenter, ex. s.k. oxidationsmineral och en stor del av Långbantyp-mineralen. Av egen erfarehet har jag dock upptäckt att mineral som borde påverkas inte har gjort det och Sandström F (1995) har raporterat att manganosit (MnO) löses upp vid behandlingen, vilket inte kan vara ditionitens verk utan troligen är ett resultat av citratets kraftiga komplexbindande förmåga.
Eftersom ett flertal komplicerade kemiska effekter avgör om provet löses upp eller ej så bör väl slutsatsen härav bli att den som inte är rackarns duktig på kemi bör pröva en liten testbit före användning på finare stuffer, så slipper man besvikelser.

Egna erfarenheter

Har här sammanställt en tabell efter olika påverkan med denna rostborttagningsmetod med hjälp av de mineral jag själv har provat metoden på.

1/ mineral utan synlig påverkan: bixbyit, fluorit, strengit, wavellit, babingtonit, blyglans, kopparkis, zinkblände, koboltglans, kalcit OBS Sandström F 1995 har raporterat att kalcit till viss del påverkas vid längre behandling!?

2/ osäkert om påverkan: hollandit.

3/ blir förstörda: barysilit, krysokolla, manganosit (Sandström F 1995).

Var får jag tag på kemikalierna

Natriumditionit kallas i handeln för natriumhydrosulfit. Köpte själv en burk(450 gram) för ca 70-80 kr hösten -94 på Dekorima i city. 450 gram gör man inte av med i första taget så det kan vara lämpligt att gå i hop några stycken och dela på en burk. På samma sätt bör man göra med natriumcitratet, som också säljs i storförpacknng, 1 kg och har en begränsad hållbarhet. Natriumcitrat säljs förövrigt av apoteket.
Natriumvätekarbonat kallas i handeln för bikarbonat och finns i närmsta matvarubutik.

Tips till användaren

Som vid all rostborttagning bör man vid användande på ett nytt material först pröva en liten testbit av mindre värde, innan man stoppar i gobitarna. Även om man vet att det intressanta mineralet inte påverkas så kan ju matrixen göra det. Det kan ju även tänkas att det som kommer fram under rosten är ännu fulare än ursprunget.
Skall man ta bort större mängder rost från stuffer som tål syra så går det nog både fortare och blir billigare med oxalsyra. Svappavaara-strengit påverkas vad jag har erfarenhet av ej men ibland sitter strengiten på ett underlag av limonit, vilket kan resultera i en hög med lösa strengitkulor och en värdelös stuff efter behandlingen.

Litteratur:

Otto J. och Senf L. Reinigen, präparieren und konservieren von mineralstufen. Lapis Nr 4 april 1992 p 29-35. OBS! Natriumcitrat har här felaktigt förväxlats med natriumnitrat.
Sandström F. Rengöring och preparering av mineral och fossil. Litofilen Nr 1 Jan 1995.
Wulfsberg G. 1991: Principles of descriptive inorganic chemistry.




©2001- GeoNord