Rösten sulfidischer Erze

Das Erhitzen von Erzen an der Luft wird als "Rösten" bezeichnet. Hierbei oxidiert der als Sulfid gebundene Schwefel zu gasförmigem Schwefeldioxid. Als Beispiel sei das Rösten des Pyrits genannt:
4 FeS₂ + 11 O₂ 2 Fe₂O₃ + 8 SO₂
Chemisch gebundenes Wasser ("Kristallwasser") oder im Kristall eingeschlossene Feuchtigkeit entweicht. Es finden Sublimations- und Kondensationsvorgänge statt. Der Röstvorgang kann auch im Mikromaßstab durchgeführt werden. Die dabei beobachtbaren Erscheinungen lassen Rückschlüsse auf die chemische Zusammensetzung einer Mineralprobe zu. Die "Röstprobe", auch als "Erhitzen im beiderseits offenen Rohr" bezeichnet, dient in der klassischen Mineralanalytik insbesondere als Vorprobe bei sulfidischen Mineralien. Es können hierbei kleine Substanzmengen verwendet werden. Erkannt werden können die Elemente Schwefel, Arsen, Antimon, Tellur, Selen, eventuell Bismut, Blei und Quecksilber.

Geräte

Röstrohr bzw. Glasrohr mit 6 - 9 mm Innendurchmesser
Gasbrenner oder Microbrenner
Wäscheklammer aus Holz

Chemikalien

Pyrit oder Kupferkies
(Für Schülerversuche sollten nur Proben mit sehr geringen Gehalten an Arsen, Quecksilber, Antimon, Selen oder Tellur Verwendung finden.)
Braunsteinpapier

Durchführung

Zunächst stellt man sich ein "Röstrohr" aus einem ca. 12 cm langen Glasrohrabschnitt her. Bei etwa einem Drittel der Länge wird das Glas über der Gasbrennerflamme unter ständiger Drehbewegung bis zum Erweichen erwärmt. Dann nimmt man schnell das heiße Glas aus der Flamme, hält das eine Ende des Rohres zu, bläst vom anderen Ende her etwas Luft in das Rohr und biegt es unter Aufrechterhaltung des Luftdrucks in einem Winkel von ca. 30° ab.

Die fein gepulverte Substanzprobe – eine kleine Menge genügt! – wird in den Knick des Röstrohres gebracht. Man hält das Röstrohr mit einer hölzernen Wäscheklammer. Die üblichen Reagenzglasklammern sind wegen ihrer zu großen lichten Weite ungeeignet. In das obere Ende des Röstrohrs steckt man einen angefeuchteten Streifen Braunstein-papier, dessen herausragendes Ende abgeknickt und damit gegen Verrutschen gesichert wird. Das Papier darf keinesfalls so feucht sein, dass Wasser heraustropfen kann, was zum Platzen des Glasrohres führen würde.

Die Substanzprobe wird zunächst schwach erhitzt. Tritt keine Reaktion ein, dann kann auch stärker erhitzt werden. Spätestens dann, wenn das Glasrohr so weit erwärmt ist, dass es abzuknicken beginnt, muss es aus der Flamme herausgenommen werden. Wichtig ist, dass man das Röstrohr immer so hält, dass – bedingt durch die Kaminwirkung – die warme Luft nach oben steigen kann und so eine ständige Zufuhr von Sauerstoff zur Probe gewährleistet. Auch vom unteren Ende her bis zum Knick des Röstrohres muss ein beständiges Aufsteigen gewährleistet sein!

Auswertung

Schwefel:
Wenn die Probe Sulfide enthielt, so entfärbt das entstandene Schwefeldioxid das Braunsteinpapier am oberen Röstrohrende.
Arsen:
Arsenverbindungen (Arsenide) ergeben einen weißen Ring aus Arsen(III)-oxid im Rohr, der sich bei erneutem Erhitzen weitertreiben lässt. Es ist unbedingt zu beachten, dass Arsenverbindungen sehr giftig sind!
Antimon:
Antimonhaltige Sulfide lassen einen weißen Rauch von Antimon(III)-oxid entstehen, der sich weiter im Röstrohr hinzieht und sich vorwiegend unten absetzt. Bei Versuch des Weitertreibens oxidiert das Antimon(III)-oxid Sb₂O₃ zu Antimon(IV)-oxid Sb₂O₄, das bei den Bedingungen im Rohr aber nicht weiter flüchtig ist und in heißem Zustand gelblich-weiß erscheint. Dadurch können Arsen und Antimon unterschieden werden.
Bismut:
Es kann sich bei Anwesenheit von Bismut ein Sublimat aus weißem Bismutsulfat bilden, das bei weiterem Erhitzen zu braunen Tröpfchen schmilzt. Diese nehmen beim Erkalten eine gelbliche Farbe an. Mit der Röstrohrprobe kann Bismut nicht sicher nachgewiesen werden.
Tellur:
Tellur liefert beim Rösten ein weißes Sublimat von Tellur(IV)-oxid TeO₂, das beim erneuten Erhitzen zu Tropfen schmilzt.
Selen:
Das giftige und recht selten vorkommende Selen riecht nach fauligem Rettich.
Quecksilber:
Quecksilbergehalte in der Probe lassen graue Quecksilbertröpfchen oder einen Metallspiegel an der Röstrohrwand entstehen.
Blei:
Um die Probe herum zeigt sich gelbes Blei(II)-oxid, bei viel Blei und starkem Erhitzen kann sich auch weißes Blei(II)-sulfat bilden. Blei kann mit der Röstrohrprobe nicht sicher nachgewiesen werden.