UNTERSUCHUNG EINES KOLWEZIT-MINERALS

Kolwezit (Kolwezite) ist ein seltenes Mineral, das der chemischen Formel  (Cu,Co) CO3(OH)2 entspricht, also in etwa einem Kupfer-Cobalt-Carbonat.

Eine Verbindung von Kupfer und Cobalt als Hauptelemente gibt es nur in wenigen weiteren Mineralen (z.B.: Leverettit, Lindackerit). Kolwezit tritt  meist in der Form eines beige-grünen bis braunen, weichen, oft botryoidalen Belages auf. (Kristallsystem sonst: triklin)
Die größten Vorkommen des Minerals gibt es im Kongo und hier im namengebenden Revier "Kolwezi" in der Provinz "Katanga". Weitere Vorkommen sind im Bezirk Düsseldorf (!), in Attika/Griechenland und in Colorado/USA.

Die Mineralstufen, die ich unter dem Namen Kolwezite bei Ebay ersteigert habe, stammen allesamt aus der "Musonoi-Mine" im Kongo. Der Kolwezit liegt hier als halbkugeliger grünlicher Belag auf dem Cobalt-Calzit, bzw. dem Sphärocobaltit vor, der beeindruckende rosa- bis magentarote Kristalle bildet, die aus Cobaltcarbonat (CoCO3) bestehen.
Genausogut können aber Auflagerungen und Kristallformationen von Malachit mit der Matrix aus Cobaltcalzit/Sphärocobaltit vergesellschaftet sein. Malachit und Kolwezit sind "verwandte Mineralien"; zur Verwandtschaft gehören (je nach Systematik) außerdem: Azurit, Rosasit und Aurichalcit, um nur die bekanntesten zu nennen.

Anlass für meine Untersuchung war, daß die Kolwezit-Auflagerungen einer der "Kolwezit"-Stufen sehr "grün" im Vergleich zu den Photos im Mineralienatlas und zu meiner anderen Stufe sind und bei mir den Verdacht erweckten, daß es sich evtl. doch um "billiges" Malachit handeln könnte.

Zur Verwirrung trägt bei, daß im "Mineralienatlas", dieser kompetenten und maximal informativen Seite für Mineralieninteressierte, zwar die chemische Zusammensetzung des Kolwezit mit CuCo (CO3)(OH)2 angegeben, gleichzeitig aber eine stark davon abweichende chemische Analyse genannt wird, die besagt, daß in der Probe nur etwa halb soviel Co-Anteil vorhanden war, wie zu vermuten gewesen wäre.

Es musste also mikrochemisch möglichst quantitativ versucht werden, das etwa gleichgewichtete Vorhandensein von Cu und Co im Mineral nachzuweisen.

Einen halbquantitativen Hinweis auf die Zusammensetzung kann man vorab bekommen, wenn man sich zunutze macht, daß sowohl Cu (gelbe Nadeln) wie auch Co (tiefblaue Kristallformen) charakteristische Kristalle mit dem Reagenz Ammonium- bzw. Kalium-Thiocyanatomercurat ergeben, sofern störende andere Metalle (Fe u.a.) abwesend sind.

Im Folgenden, Bilder der untersuchten Mineralstufen, die vom Verkäufer beide als "KOLWEZITE" angeboten wurden. Das obere Bild zeigt Kristalle, die eher nach Malachitkristallen aussehen.

Darunter die eher typischen beige-grünen Kristalle des Kolwezit.

Aus den verschiedenen Kristallen wurden winzige Splitter  entnommen und mithilfe einer Cahn-Waage (siehe Kapitel: Waagen) auf mindestens 1 µg genau gewogen.

Im folgenden Bild einige Splitter auf dem Glastisch des Stereomikroskops. Oben rechts im Bild eine der Waagschalen der Cahn-Waage.

Darunter einige der Splitter bei der Wägung im Innenraum der Waage.

Bei dieser Wägung ergab sich zum Beispiel ein Gewicht von 1,639 mg.

Die Probe wird (hier) in etwa 50 µl 0,5m HCl aufgelöst.

Die semiquantitative Vorprobe (von II) zeigt schon ein starkes Vorherrschen von Kupfer gegenüber Cobalt in der Probe.

Eine Verteilung wie bei Kolwezit zu erwarten, müßte etwa so aussehen.

Eine quantitative Bestimmung von Cobalt neben Kupfer erfordert die vorherige Abtrennung des Cu, die hier mit einem Schnipsel aus Aluminium erfolgt.
Einzelheiten siehe im Chemieteil weiter unten.

Hier meine stark strapazierte Standardvorrichtung zur (Ultra-) Mikrotitration. Ein "Brummer" von Rolf (reblaus) und eine "Mikrospritze" (hier von Olaf)
Die Genauigkeit, mit der man so titrieren kann, setzt mich immer wieder in Erstaunen. (an Normallösungen verifizierbar)

Links das abgeschiedene und gewaschene Kupfer; rechts die Cobalt-Lösung, hier schon zur dreiwertigen Form oxidiert.

Rechts jetzt die gelbe Farbe des freigesetzten Jods, das mit Natriumthiosulfat-Normlösung titriert wird und das äquivalent zur Menge des Cobalt aus KJ freigesetzt wird. (Jodometrie)

Das Ergebnis zeigt, daß bei keiner meiner Proben ein erwartetes Cu/ Co-Verhältnis von etwa 1:1 erreicht wird.
Meine kleine Kolwezit-Stufe weist ein Verhältnis von etwa 30% Cu (29,35% zu erwarten), aber nur etwa 14% Co (27,2% zu erwarten), besteht also grob gesagt zur Hälfte aus Kolwezit, zur anderen Hälfte aus Malachit.
Meine zweite große Stufe enthält, wie befürchtet, nur Malachit. Das zeigt sich schon in der Vorprobe, in der sich keine blauen Kristalle der Co-Verbindung zeigten.
Inwieweit der Händler bewußt Malachit als Kolwezit verkauft, sei dahingestellt. Ich unterstelle es ihm aber nicht.
Ich frage mich aber auch sonst oft, wie die Händler bei schwierigen Mineralen wissen, was es nun wirklich ist, ohne jedesmal eine aufwändige Untersuchung zu veranlassen.

Für Chemie-Interessierte:
Den quantitativen Nachweis von Cobalt neben Kupfer könnte man als schwierig bezeichnen, zumindest wenn man Verfahren wie Ionenaustauscherchromatographie außen vor läßt.
In einem Großteil der bekannten Nachweisverfahren reagieren die beiden Metalle ähnlich oder stören sich aus anderen Gründen gegenseitig.
Ursprünglich hatte ich mir ausgedacht, den Kupferanteil jodometrisch zu bestimmen und dann in einer weiteren Probe auch Cobalt, nachdem dieses zunächst in Anwesenheit von Kaliumhydrogencarbonat (zur Bildung einer relativ stabilen olivgrünen Komplexverbindung) mithilfe von H2O2 in die dreiwertige Oxidationsstufe überführt wurde, sodaß dann in dieser Probe sowohl Kupfer wie auch Cobalt zusammen jodometrisch bestimmt werden könnten.
Leider ließen sich aber auf diese Weise keine konstanten Ergebnisse bei bekannten Proben erzielen, sodaß doch eine vorherige Abtrennung des Kupfers zur Cobaltbestimmung notwendig wurde.
Diese ist elegant mithilfe eines Aluminiumschnipsels möglich. (mit Zinkfolie werden auch Teile des Cobalts abgeschieden!) Nach Abtrennen des Filtrates mithilfe eines Filterstäbchens nach Emich wird dieses mit KHCO3 und 10 µl H2O2 versetzt. Nach mindestens 5 Minuten Wartezeit ist das Oxidationsmittel zersetzt und es werden einige Kristalle KJ zugesetzt.Nach Ansäuern mit 10% HCl bildet sich bei Anwesenheit von Co(III)sofort das freie Jod, das mit 0,05m Na-Thiosulfat-Lösung titriert werden kann.


Laitinen,H.A., Burdett, L.W. "Iodometric Determination of Cobalt"
Anal. Chem., 23, 1951