Catalytic Action of Copper on the Oxidation of Structural Iron in Vermiculitized Biotite

Abstract

The ferrous iron content of two vermiculitized biotites decreased by treatment with 0.1 N salts of copper at 70°C from 9.1–14% to 1.8–2.6%. Presumably, interlayer copper ions acted as a catalyst (here, an electron carrier) for the oxidation of iron by dissolved oxygen. The oxidized iron was ejected from the structure and formed crystalline iron minerals, such as hematite and goethite. Weight loss determinations, chemical, and X-ray powder diffraction data suggest that Cu(II) ions were polymerized to hydroxy-hydrous compounds in the interlayer space. Poor exchangeability of the resultant complex is attributed to the formation of strong electrostatic attractions between OH groups of the interlayer complexes and silicate oxygens.

Резюме

Содержание железистого железа двух вермикулитиризованных биотитов уменьшалось после обработки 0,1 N медными солями при 70°С и концентрациях от 9,1–14% до 1,8-2,6%. Возможно, что межслойные ионы меди действовали как катализатор (в этом случае как носитель электронов) при окислении железа растворенным кислородом. Окисленное железо было выброшено из структуры и образовало кристаллические минералы, такие как гематит и гетит. По определению потери веса и данным химического анализа и порошковой рентгеновской дифракции можно предпологать, что ион Сu²⁺ был полимеризирован в гидрокси-водные соединения в межслойной области. Плохая обменная способность полученного комплекса приписывается образованию сильного электростатического притяжения между группами ОН межслойных комплексов и атомами кислорода силиката, а также присутствию протоноотобранных групп ОН. [Е.С.]

Resümee

Der Fe²⁺-Gehalt von zwei vermiculitisierten Biotiten nahm nach der Behandlung mit 0,1 n Cu-Salzlösungen bei 70°C von 9,1–14% auf 1,8–2,6% ab. Es wird angenommen, daß die Kupferionen in den Zwischenschichten als ein Katalysator (in diesem Fall als Elektronenträger) für die Oxidation des Eisens durch gelösten Sauerstoff wirkten. Das oxidierte Eisen wurde freigesetzt und bildete Eisenminerale, wie z.B. Haematit und Goethit. Gewichtsverlustbestimmungen, chemische Untersuchungen, und Röntgenpulverdiffraktometeraufnahmen deuten darauf hin, daß das Cu²⁺ zu Hydroxy-Aqua-Verbindungen in der Zwischenschicht polymerisierte. Die geringe Austauschbarkeit des entstehenden Komplexes wird auf die Bildung einer starken elektrostatischen Wechselwirkung zwischen der OH-Gruppe der Zwischenschichtkomplexe und den Sauerstoffen des Silikates zurückgeführt und anßerdem auf das Vorhandensein deprotonierter OH-Gruppen. [U.W.]

Résumé

Le contenu en fer de deux biotites vermiculitizées a diminué de 9,1–14% à 1,8–2,6% après traitement avec 0,1 N sels de cuivre à 70°C. On présume que les ions de cuivre intercouche se sont comportés comme un catalyste (ici un porteur d'electrons) pour l'oxidation du fer par oxygène dissolu. Le fer oxide était éjecté de la structure et a formé des minéraux ferreux cristallins tels l'hématite et la goethite. Des déterminations de perte de poids, et des données chimiques et de diffraction poudrée aux rayons-X suggèrent que Cu²⁺ a été polymerizé en composés hydroxy-aquo dans l'espace intercouche. La capacité d’échange du complexe résultant est attribué à la formation de fortes attractions électrostatiques entre les groupes OH des complexes intercouche et les oxygènes silicates, et à l'existence de groupes OH déprotonatés. [D.J.]