Solubility of Two High-Mg and Two High-Fe Chlorites Using Multiple Equilibria

Abstract

High-Mg chlorites from Vermont and Quebec and high-Fe chlorites from Michigan and New Mexico were equilibrated at room temperature in the near-neutral pH range. Gibbsite, kaolinite, and hematite of known stability were added to the samples to control unmeasurable variables at calculable levels. Equilibrium solution compositions were obtained from undersaturation and from supersaturation. Other indicators of equilibrium were good agreement between successive analyses over a long period of time, between duplicate samples, between independent systems, and between independent measures of equilibrium. All four chlorites were stable relative to brucite and, with a few exceptions, relative to talc under the conditions of study. When in equilibrium with gibbsite, the pH − ½Mg²⁺ value of the chlorites ranged from 6.3 to 6.5, at a pH₄SiO₄ value of 4.0. These values are in good agreement with prior estimates of chlorite stability. The calculated standard free energy of formation of the chlorites is dependent upon solution Fe²⁺ calculated from the sample Eh and assumed equilibrium with hematite, with the assumption that the Fe²⁺-Fe³⁺ couple is at the same Eh as the sample.

Резюме

Высоко-Mg хлориты из Вермонта и Квебека и высоко-Ре хлориты из Мичигана и Новой Мексики уравновешивались при комнатной температуре в почти нейтральном диапазоне pH. Гиббсит, каолинит и гематит о известной стабильности были добавлены к образцам, чтобы контролировать неизмеряемые переменные на уровнях, поддающихся исчислению. Составы равновесного раствора определялись путем ненасыщения и перенасыщения. Другие индикаторы равновесия были в хорошем согласии между последующими анализами в течение длинного времени, между спаренными образцами, между независимыми системами и между независимыми измерениями равновесия. Bce четыре хлориты были стабильны по отношению к бруциту и, за несколькими исключениями, по отношению к тальку в условиях проведения исследования. B случае равновесия с гиббситом величина pH − 1/2Mg²⁺ хлоритов изменялась от 6,3 до 6,5 при величине pH₄SiO₄ равной 4,0. Эти величины хорошо согласуются с прежними оценками стабильности хлоритов. Рассчитанная стандартная свободная энергия образования хлоритов зависит от растворения Fe²⁺, вычисленного для ЕЬ образца при предположении равновесия с гематитом, а также при допущении, что пара Fe²⁺-Fe³⁺ имеет такое ЕЬ как образец. [E.C.]

Resümee

Mg-reiche Chlorite von Vermont und Quebec und Fe-reiche Chlorite von Michigan und New Mexico wurden bei Raumtemperatur im neutralen pH-Bereich ins Gleichgewicht gebracht. Den Proben wurden Gibbsit, Kaolinit, und Haematit mit bekannter Stabilität hinzugefügt, um den Einfluß unmeßbarer Variablen unter Kontrolle zu halten. Die Gleichgewichtszusammensetzungen der Lösungen wurden aus der Untersättigung und Übersättigung ermittelt. Weitere Hinweise für Gleichgewicht waren eine gute Übereinstimmung von anfeinanderfolgenden Analysen übereinen langen Zeitraum zwischen Parallelproben, zwischen unabhängigen Systemen und zwischen unabhängigen Gleichgewichtsmessungen. Alle vier Chlorite waren unter den untersuchten Bedingungen in Bezug auf Brucit und—mit wenigen Ausnahmen—auch in Bezug auf Talk stabil. Im Gleichgewicht mit Gibbsit lag bei einem pH₄SiO₄ von 0,4 der pH − ½ Mg²⁺ der Chlorite zwischen 6,3 und 6,5. Diese Werte stimmen gut mit früheren Schätzungen der Chloritstabilität überein. Die berechnete Freie Standartsbildungsenergie der Chlorite hängt vom Fe²⁺-Gehalt der Lösung ab, wie aus dem Eh der Probe berechnet wurde und sich auch aus dem Gleichgewicht mit Haematit ergab. Voraussetzung dafür ist, daß das Fe²⁺-Fe³⁺ Paar den gleichen Eh wie die Probe hat. [U.W.]

Résumé

Des chlorites à contenu élevé en Mg du Vermont et du Québec, et des chlorites à contenu élevé en Fe de Michigan et de New Mexico ont été équilibrées à température ambiante à un pH quasiment neutre. De la gibbsite, de la kaolinite et de l'hématite de stabilité connue ont été ajoutées aux échantillons pour contrôler des variables non-mesurables à des niveaux calculables. Des compositions de solution équilibrée ont été obtenues par sousaturation et supersaturation. D'autres indicateurs d’équilibre étaient la correspondance d'analyses successives pendant une longue durée, d’échantillons répetées, de systèmes indépendants, et de mesures indépendantes d’équilibre. Les quatre chlorites étaient stables relatives à la brucite, et, avec quelques exceptions, au talc sous les conditions de l’étude. Lorsque les chlorites étaient en équilibre avec la gibbsite, leurs pH − ½Mg²⁺ s’étageaient de 6,3 à 6,5, à une valeur pour pH₄SiO₄ de 4,0. Ces valeurs s'accordent bien avec des estimations précédentes de stabilité pour les chlorites. L’énergie libre standard calculée pour la formation des chlorites dépend de la solution Fe²⁺ calculée à partir de l’échantillon Eh et de l’équilibre supposé avec l'hématite, en supposant que le couple Fe²⁺-Fe³⁺ a le même Eh que l’échantillon. [D.J.]