Schwerflüssigkeit

Als Schwerflüssigkeit bezeichnet man, vor allem in der Mineralogie, eine Flüssigkeit mit hoher Dichte. Sie werden in der Mineralogie zur Dichtebestimmung und zur Trennung von Mineralgemischen verwendet.

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Schweretrennung (Sink-Schwimm-Aufbereitung)

Schwerflüssigkeiten werden in der Mineralogie zur Schweretrennung von Mineralien verwendet. Dazu wird das zu trennende heterogene Material zunächst vorsichtig zerkleinert. Dabei ist es zu vermeiden, dass die einzelnen Mineralbestandteile selbst zerbrechen. Das zerkleinerte Material wird nun in die Schwerflüssigkeit gegeben. Dabei setzen sich die Mineralien mit einer Dichte die höher als die der verwendeten Flüssigkeit sind, am Boden des Gefäßes ab, während die leichteren Bestandteile aufschwimmen. Lediglich die Mineralien deren Dichte der der Flüssigkeit entspricht, bleiben in der Schwebe. Eine Auftrennung in zwei bzw. drei Fraktionen ist somit recht einfach möglich. Durch Änderung der Dichte der Schwerflüssigkeit, beispielsweise durch Abmischen mit einer anderen Flüssigkeit, kann eine andere Dichte eingestellt werden und die erhaltenen Fraktionen können ggf. weiter fraktioniert werden.

Das Verfahren ist prinzipiell der großtechnisch angewendeten Flotation sehr ähnlich.

Dichtebestimmung (Schwebemethode)

Dazu wird das zu untersuchende Mineral in einer Schwerflüssigkeit mit hoher Dichte vorgelegt. Zu Beginn der Bestimmung sollte das Mineral dabei auf der Schwerflüssigkeit aufschwimmen. Durch langsame Zugabe einer Flüssigkeit mit niedrigerer Dichte und gleichzeitigem Rühren, beispielsweise mit Hilfe eines Magnetrührers wird die Dichte der Schwerflüssigkeit sukzessive erniedrigt. An dem Punkt, an dem das zu untersuchende Mineral in der Schwebe bleibt, sind die Dichte des Minerals und die der Flüssigkeit gleich. An diesem Punkt kann die Dichte der Flüssigkeit und somit die des zu untersuchenden Minerals, beispielsweise in einem Pyknometer, sehr genau bestimmt werden. Das Verfahren ist recht empfindlich und auch für Spuren von Mineralien im Bereich < 1 mg geeignet.

Toxizität

Die klassischen, in der Mineralogie verwendeten, Schwerflüssigkeiten, wie beispielsweise 1,1,2,2-Tetrabromethan (Muthmanns Flüssigkeit), Kaliumtetraiodomercurat(II) (Thoulets Lösung), Bromoform oder Methyleniodid sind ausgesprochen toxisch. Prinzipiell kann und sollte heute auf diese Flüssigkeiten verzichtet werden, da mit untoxischen wässrigen Natriumpolywolframat-Lösungen^[1] ein Dichtebereich von 2,5-3,1 g·cm^-3 mit niedriger Viskosität eingestellt werden kann. Durch den Zusatz von feinstteiligem Wolframcarbid-Pulver kann die Dichte sogar auf bis 4,6 g·cm^-3 erhöht werden.^[2]

Auswahl klassischer Schwerflüssigkeiten mit einer Dichte >2,0 g·cm^-3

Einzelnachweise

1. ↑ Callahan J, A non-toxic heavy liquid and inexpensive filters for separation of mineral grains, in Journal of Sedimentary Petrology, 57/1987, S.765-6.
2. ↑ CD Römpp Chemie Lexikon – Version 1.0: Schwerflüssigkeiten, Georg Thieme Verlag, 1995
3. ↑ Dichte verschiedener Flüssigkeiten, abgerufen am 4. Juli 2007

Literatur

• Schnitzer W, Zur Problematik der Schwermineralanalyse am Beispiel triassischer Sedimentgesteine, in International Journal of Earth Sciences, 72/1983, S.67–75, ISSN 1437-3254 (Print) 1437-3262 (Online)
• Boenigk, Schwermineralanalyse, S.6–15, Stuttgart: Enke, 1983.
• Ney, Gesteinsaufbereitung im Labor, S.92–113, Stuttgart: Enke, 1986.