De metallische elementen in de mineralen J. Tichelman. M i n e r a l e n zijn, behoudens de sporadisch vrij voorkomende elementen, samengesteld uit verbindingen v a n verschillende elementen. In de lijst van elementen nemen de metalen een belangrijke plaats i n . Interessant is het eens na te gaan hoe en i n welke mate de belangrijkste metalen i n de diverse mineralen voorkomen. D a t ik mij i n dit artikel beperk tot de voornaamste metalen en niet alle elementen i n de beschouwing betrek, heeft tweeerlei oorzaak: i n de eerste plaats behandelen we i n het laatste geval een te omvangrijk terrein i n te klein bestek, en ten tweede zijn juist de metalen - en ik denk hier niet aan hun economisch belang - voor de (amateur-)mineraloog zeer interessant. D e metalen immers vormen de bouwstenen voor veelal fraai gekristalliseerde mineralen, die voor de verzamelaar gewilde en, v i a de mijnbouw, relatief gemakkelijk verkrijgbare verzamelstukken opleveren. Beginnen we met een nadere d e f i n i ë r i n g v a n het begrip metalen. D e elementen worden gewoonlijk verdeeld i n de n i e t - m e t a l e n , de m e t a l l o i d e n en de m e t a l e n . D e eerstgenoemde niet-metallische elementen zijn - voorzover ze niet i n vloeibare of gasvormige toestand voorkomen - bros, dikwijls doorzichtig, en slechte geleiders v a n warmte en electriciteit. In een eenvoudige samenstelling vertegenwoordigen ze veelal het „ n e g a t i e v e " deel. Voorbeelden: zuurstof, waterstof, fluor, zwafel, fosfor, silicium, selenium, e.v.a. D e metalen hebben de tegenovergestelde eigenschappen: ze zijn meestal vast, pletbaar. goede geleiders van warmte en electriciteit. en vertonen de typische metaalglans. E e n kleine groep elementen tenslotte, de m e t a l l o ï d e n , bezit kenmerken-eigenschappen v a n metalen zowel als v a n niet-metalen. Voorbeelden: antimoon, arsenicum, bismuth en t e l l u r i u m . In het algemeen is vrijwel een ieder die beroepsmatig met deze materie niets heeft uit te staan, geneigd de volgende metalen als de meest belangrijke en „ d u s " de meest voorkomende aan te merken: ijzer, koper, nikkel, lood, zink, t i n , a l u m i n i u m , chroom, z i l v e r en goud. Misschien onbewust verkeren we i n de veronderstelling dat deze bekendste metalen ook de i n de aardkorst meest voorkomende zijn, maar geconfronteerd met een staatje v a n de percentuele vertegenwoordiging v a n alle metalen i n de aardkorst, zullen ons enige verrassingen niet bespaard blijven. Z o treffen we bijv. titanium op de zevende plaats op de ranglijst der metalen. E n dat bij alle moeite die het ons mineralogen kost om enigermate representatieve exemplaren v a n bekende T i - m i n e r a l e n als rutiel ( T i 0 ) , ilmeniet ( F e T i 0 ) en spheen ( C a T i S i O ) voor onze collectie te verkrijgen. 2
3
Percentuele vertegenwoordiging der metalen i n de aardkorst zeewater) )
s
(niet
ingebrepen
!
metaal Silicium Aluminium Ijzer
50
percentage 27.7 8.1 5.0
Calcium Natrium Kalium Magnesium Titanium Mangaan Barium Chroom Zirkonium Nikkei Vanadium metaal Koper Wolfraam Lithium Zink Tantalium Hafnium Thorium Lood Cobalt Beryllium Strontium Uranium
3.6 2.85 2.6 1.9 0.6 0.5 0.05 0.037 0.026 0.020 0.017 percentage 0.010 0.005 0.004 0.004 0.003 0.003 0.002 0.002 0.001 0.001 0.001 0.001
Het meest „ o n g e r i j m d " is wellicht de lage plaatsing v a n veel g e ë x p l o i t e e r d e metalen als koper en vooral lood. E e n en ander vindt zijn oorzaak i n de omstandigheid dat deze metalen op diverse plaatsen ter wereld i n zeer sterke concentratie, dus gemakkelijk exploitabel, voorkomen, terwijl op zich minder zeldzame metalen als titanium en zirconium geografisch meer verspreid, maar zelden i n sterke concentratie worden aangetroffen, hetgeen dan exploitatie op grote schaal i n de weg staat. In hoeverre deze situatie te wijten is aan toevallige omstandigheden of i n hoeverre hiervoor plausibele verklaringen kunnen worden aangevoerd, heb ik niet kunnen achterhalen. Natuurlijk dragen ook beperktere praktische toepassingsmogelijkheden en de per m i n i r a a l verschillende kosten v a n de uitsmeltingsp r o c e d é ' s er toe bij dat bepaalde metalen ons minder vertrouwd zijn dan andere. V o o r de mineraloog zeer opmerkelijk is het hafnium: dit metaal komt alleen, als verontreiniging, i n andere (zirkonium)mineralen voor. Misschien worden we door onze belangstelling voor de mineralogie nog eens extra misleid door de omstandigheid dat koper-, lood- en z i n k - m i n e r a l c n i n rijke variatie te verkrijgen zijn, terwijl daarentegen l i t h i u m - , chroom- en wolfraam-mineralen i n een veel kleinere verscheidenheid plegen voor te komen; het ene metaal verbindt zich kennelijk gemakkelijker met andere elementen dan het andere. In welk een betrekkelijke mate het aantal soorten mineralen, w a a r i n een bepaald metaal vertegenwoordigd is, een indicatie geeft inzake de plaats v a n dit metaal op onze eerste ranglijst, blijkt wel uit onderstaande overzicht.
51
A a n t a l mineralen per m e t a a l ) 2
metaal Aluminium Barium Beryllium Cadmium Caesium Calcium Cerium Chroom Cobalt Koper Goud Ijzer Lithium Lood Magnesium Mangaan Molybdenium Kwikzilver Nikkel metaal Kalium Platina Natrium Strontium Thallium Thorium Tin Titanium Wolfraam Uranium Vanadium Yttrium Zilver Zink Zirkonium
aantal mineralen 135 23 19 3 2 275 45 11 17 150 7 265 13 150 150 140 7 15 35 aantal mineralen 60 3 140 10 3 13 11 45 11 52 33 27 55 55 12
D e totaliter i n de aardkorst aanwezige voorraad v a n elk metaal is uiteraard niet gelijkelijk over a l haar mineralen verdeeld. M e e r dan 50 °/o v a n a l het lood komt voor i n galeniet (PbS); het restant v a n de nog niet ontgonnen wereld-loodvoorraad is voornamelijk over de 149 overblijvende lood-mineralen verdeeld. E e n ander voorbeeld: ca 7 0 % v a n alle tin wordt gevonden i n het Kassiteriet ( S n 0 ) , de rest i n de andere tin-mineralen. W e l k e metalen zijn nu voor de verzamelaar het meest belangwekkend? E r v a n uitgaande dat de meeste verzamelaars met name de vormen- en kleurenrijkdom v a n het mineralen-rijk tot u i t d r u k k i n g zullen w i l l e n laten komen, dienen 2
52
we i n eerste instantie te zoeken naar metalen die v e e l v u l d i g , althans i n ieder geval geografisch sterk geconcentreerd, plegen voor te komen, zodat we automatisch weer bij de meest g e ë x p l o i t e e r d e metalen terecht komen. Bovendien heeft de verzamelaar meer armslag bij metalen die een niet te k l e i n scala v a n eigen mineralen kennen. D e minder bekende metalen immers danken hun geringere bekendheid veelal aan de omstandigheid dat er vrijwel geen mineralen bestaan w a a r i n ze een hoofdbestanddeel vormen. Geen v a n de l i t h i u m - m i n e r a l e n bijv. bevat 50 °/o L i . H e t voornaamste L i - m i n e r a a l , spodumeen ( L i A l ( S i 0 ) ) , bevat 27. °/o A l en 8.5 °/o L i en is dus meer een A l - dan een L i - m i n e r a a l . E e n analoog voorbeeld: Caesium met als voornaamste mineraal het polluciet (H Cs Al4(Si03)9) komt h i e r i n met 36 % C s 0 voor, hetgeen voor een hoofdmineraal toch betrekkelijk w e i n i g is. P e r saldo komen dergelijke metalen meer als verontreiniging dan i n eigen mineralen voor, reden waarom ze niet, of als bijproduct gewonnen worden. I n de sporadische gevallen dat minder bekende metalen w e l een (chemisch) uitgesproken hoofdmineraal kennen, komt dit mineraal gewoonlijk zo zeldzaam en zo zelden i n gave kristallen v a n enige grootte voor, dat we langzaam aan op het terrein v a n de mineralogische curiositeiten als v a n a d i u m - en w o l f r a a m - o x y d e n verzeild geraken. O f deze en dergelijke zeldzaamheden voor de gemiddelde a m a teur-mineraloog w e l de meest interessante specima vormen, w a a g ik te betwijfelen. E e n geheel ander beeld treffen bij de ons uit het dagelijks leven meer bekende metalen. Deze kennen a l l e n wel enige niet zeldzame mineralen w a a r i n ze voor een hoog percentage vertegenwoordigd zijn. D e voornaamste laten we i n een overzichtje volgen. H e t is duidelijk dat mineralen met w e i n i g componenten de rijkste ertsen zijn. 3
2
2
4
2
metaal Ijzer Lood Koper Zink Tin Kwikzilver Aluminium Mangaan Nikkel mineraal hematiet, F e 0 galeniet, P b S cerussiet, P b C 0 cupriet, C u 0 chalcociet, C u S malachiet, C u C 0 sphaleriet, Z n S cassiteriet, S n 0 cinnaber, H g S calomel, H k C l K o r u n d , A 1 0 (robijn, saphier) pyrolusiet, M n 0 Milleriet, N i S 2
3
3
2
2
3
2
2
3
2
°/o v . h. metaal 70 87 70 89 80 60 67 79 86 85 53 63 64
53
T o t zover een kleine greep; talloos zijn de mineralen v a n bovenstaande metalen met een metaalgehalte v a n 30 a 40 % . Koper, kwik, goud en zilver komen niet zelden gedegen - dus 1 0 0 % - i n de natuur voor; gedegen goud is zelfs het belangrijkste goud-mineraal. D i t i n gedegen toestand voorkomen treffen we ook veel aan bij de m e t a l l o ï d e n (As, B i , T e , Sb). W e gaan afscheid nemen v a n onze metalen. W e l l i c h t k a n het bovenstaande mede als uitgangspunt voor hem die i n zijn collectie enige systematiek aan w i l brengen; de „ g r o t e " metalen kunnen hierbij een geschikte kern vormen. N o g te dikwijls zien we dat de mineralen uitsluitend op andere aspecten dan chemische samenstelling beoordeeld worden. W a n n e e r ook deze i n het oog gehouden wordt, k a n dit alleen maar ons inzicht i n de mineralogie verdiepen.
GERAADPLEEGDE LITERATUUR: E. S. Dana, A textbook of mineralogy. Dr. F. Zirkel, Elemente der Mineralogie. G . S. Brady, Materials Handbook. E. H . Kraus, W . F. Hunt en L . S. Ramsdell, Mineralogy.
) Een dergelijk overzicht is aan steekproeven ontleend; vandaar ook dat bij verschillende auteurs niet geheel gelijk luidende opgaven voorkomen. Naarmate de metalen zeldzamer worden, wordt het moeilijker om een juiste rangorde te verkrijgen. Een binnen zekere grenzen toch exacte opgave van een percentage is dan helemaal ondoenlijk. Vandaar waarschijnlijk dat ik een geheel volledige opgave met alle metalen nergens heb kunnen vinden. ) Alleen opgenomen zijn die mineralen waarin het betreffende metaal in minstens enkele procenten aanwezig is. „Verontreinigingen" zijn niet ingecalculeerd. Alleen voor A l is de grens iets krapper gesteld. !
2
54
Schalenblende. I n het bovenstaande stuk dat afkomstig is van Moresnet, België, treffen we vier belangrijke mineralen bij elkaar aan. Sphaleriet (ZnS), P y r i e t (FeS ), Hematiet ( F e 0 ) en Galeniet (PbS). W a r e grootte: 1 4 X 7 cm. Verzameling: J . Tichelman, Zwolle. Foto: D . J . Booy, A r n h e m . 2
2
3
Chalcopyriet, C u F e S . K n o l v o r m i g e , aggregaten op matrix, aan zwart geoxydeerd. V i n d p l a a t s : C o r n w a l l , verm. Redruth. W a r e grootte: 12 X 8 cm. Verzameling: J . Tichelman, Zwolle. Foto: D . J . Booy, A r n h e m . 2
de
buitenzijde
55
Galeniet, PbS, met licht groene fluoriet, C a F . V i n d p l a a t s : Treece, Kansas, U . S . A . I n de mineralenwereld komen we het regelmatig tegen dat twee chemisch v o l komen verschillende mineralen dikwijls als eikaars begeleiders optreden. E e n voorbeeld h i e r v a n hierboven: waar galeniet gevonden wordt, is fluoriet niet zelden i n de nabijheid. W a r e grootte v a n de kristalgroep: 10 X 7 cm. Verzameling: J . Tichelman, Zwolle. Foto: D . J . Booy, A r n h e m . 2
56
JU O
N d
.
ga
li .. o c
o
> fa 6 ai
^
"S *> ë 5
o -2 O J2
^i. g
G
83 t co W
K
57
W u l f e n i e t , P b ( M o 0 ) . H e l d e r oranje, tafelige kristallen op matrix. V i n d p l a a t s : A h u m a d a M i n e , Cerro de los Lamentos, M e x i c o . W a r e grootte: 7 X 6 cm. Foto: D . J . Booy, A r n h e m . 4
Hemimorphiet, H Z n S i 0 . Doorschijnende kleurloze kristallen op limoniet. V i n d p l a a t s : O j u e l a M i n e , M a p i m i , Durango, M e x i c o . D e e l v a n een grote kristalgroep; ware grootte v a n het afgebeelde gedeelte 7 X 8 cm. Verzameling: J . Tichelman, Zwolle. Foto: D . J . Booy, A r n h e m . 2
58
2
5
Pyriet, (FeS ). D e hier afgebeelde kristalgroep is afkomstig v a n R i o M a r i n o , E l b a , w e l l i c h t de beroemdste vindplaats v a n pyriet ter wereld. W a r e grootte: 13 X 9 cm. Verzameling: J . Tichelman, Zwolle. Foto: D . J . Booy, A r n h e m . 2
59
Gedegen koper. K o p e r , z i l v e r en goud zijn de enige metalen die regelmatig i n gedegen toestand i n de natuur gevonden worden. H e t hier afgebeelde stuk is afkomstig v a n M i c h i g a n , é é n der rijkste vindplaatsen ter w e r e l d v a n gedegen koper. W a r e grootte: 1 2 X 6 cm. Verzameling: J . Tichelman, Zwolle. Foto: D . J . Booy, A r n h e m .
Kassiteriet, ( S n 0 ) . Ehrenfriedersdorf, Saksen. Z w a r t e kristallen v a n het belangrijkste t i n - m i n e r a a l . W a r e grootte: 9 X 9 cm. Verzameling: J . Tichelman, Zwolle. Foto: D . J . Booy, A r n h e m . 2
60
E
V
a
u
.S
a
J i g i
*
^
u
o
g^
N
g -
C
C
O
£ -a
S
c
8 13 .2
^
.
co
-2
e * o 3 & .2 S S U
5
O
2
O rQ
C
^
S *
.
4 >
«s C
Jg
7
o
c
c
.is
«
v
L H1
t-
i
•
J •§ -§ -S I -c « *> « i J B
8 .£, S -g"
a g ï g ï g > E
I> Sb^iJ .
I a 2
2 Ü
« S
Org d -8 .3 >
C/D
-
v£r
T3
u
3 X 13 2
~ £ jj S « -
S
o
§' g-s 3 1 & s
•§ S | o ö i l |
61
&
Pyrophylliet, A l ( O H ) S i O ) . G o u d b r u i n , radicaal gekristalliseerde aggregaten. V i n d p l a a t s : Tres Gerritos, M a r i p o s a Country. U . S . A . W a r e grootte: 1 0 X 9 cm. Verzameling: J . Tichelman, Zwolle. Foto: D . J . Booy, A r n h e m . 2
62
2
1 0
