Hematita
Hematita (), também escrito como hematita, é um composto comum de óxido de ferro com a fórmula Fe2O3 e é amplamente encontrado em rochas e solos. Os cristais de hematita pertencem ao sistema de rede romboédrica que é designado como o polimorfo alfa de Fe
2O
3 . Tem a mesma estrutura cristalina do corindo (Al
2O
3) e ilmenite (FeTiO
3). Com isso forma uma solução sólida completa em temperaturas acima de 950 °C (1.740 °F).
A hematita ocorre naturalmente nas cores preto a aço ou cinza prateado, marrom a marrom avermelhado ou vermelho. É extraído como um importante minério de ferro. É eletricamente condutivo. Variedades de hematita incluem minério de rim, martita (pseudomorfos depois da magnetita), rosa de ferro e especularita (hematita especular). Embora essas formas variem, todas elas têm uma faixa vermelho-ferrugem. A hematita não é apenas mais dura que o ferro puro, mas também muito mais frágil. Maghemita é um polimorfo de hematita (γ-Fe
2O
3) com a mesma fórmula química, mas com uma estrutura de espinélio como a magnetita.
Grandes depósitos de hematita são encontrados em formações de ferro bandado. A hematita cinza é normalmente encontrada em locais com água parada ou fontes termais minerais, como as do Parque Nacional de Yellowstone, na América do Norte. O mineral pode precipitar na água e se acumular em camadas no fundo do lago, nascente ou outra água parada. A hematita também pode ocorrer na ausência de água, geralmente como resultado de atividade vulcânica.
Cristais de hematita do tamanho de argila também podem ocorrer como um mineral secundário formado por processos de intemperismo no solo e junto com outros óxidos de ferro ou oxihidróxidos, como a goethita, que é responsável pela cor vermelha de muitos minerais tropicais, antigos ou de outra forma altamente solos intemperizados.
Etimologia e história
O nome hematita é derivado da palavra grega para sangue αἷμα (haima), devido à coloração vermelha encontrada em algumas variedades de hematita. A cor da hematita é frequentemente usada como pigmento. O nome inglês da pedra é derivado do francês médio hématite pierre, que foi tirado do latim lapis haematites c. the século 15, que se originou do grego antigo αἱματίτης λίθος (haimatitēs lithos, "pedra vermelho-sangue").
Ocre é uma argila que é colorida por quantidades variáveis de hematita, variando entre 20% e 70%. O ocre vermelho contém hematita não hidratada, enquanto o ocre amarelo contém hematita hidratada (Fe2O3 · H2O). O principal uso do ocre é para tingir com uma cor permanente.
A escrita em giz vermelho deste mineral foi uma das primeiras da história humana. O mineral em pó foi usado pela primeira vez há 164.000 anos pelo homem de Pinnacle-Point, possivelmente para fins sociais. Resíduos de hematita também são encontrados em sepulturas de 80.000 anos atrás. Perto de Rydno, na Polônia, e de Lovas, na Hungria, foram encontradas minas de giz vermelho que datam de 5.000 a.C., pertencentes à cultura da Cerâmica Linear no Alto Reno.
Ricos depósitos de hematita foram encontrados na ilha de Elba que foram extraídos desde a época dos etruscos.
Magnetismo
A hematita mostra apenas uma resposta muito fraca a um campo magnético. Ao contrário da magnetita, ela não é visivelmente atraída por um ímã comum. A hematita é um material antiferromagnético abaixo da transição Morin a 250 K (-23 °C) e um antiferromagnético inclinado ou fracamente ferromagnético acima da transição Morin e abaixo de sua temperatura Néel a 948 K (675 °C), acima da qual é paramagnético.
A estrutura magnética da α-hematita foi objeto de considerável discussão e debate durante a década de 1950, pois parecia ser ferromagnética com uma temperatura Curie de aproximadamente 1.000 K (730 °C), mas com um momento magnético extremamente pequeno (0,002 Bohr magnetons). Para aumentar a surpresa, houve uma transição com uma diminuição na temperatura em torno de 260 K (-13 °C) para uma fase sem momento magnético líquido. Foi mostrado que o sistema é essencialmente antiferromagnético, mas que a baixa simetria dos sítios catiônicos permite que o acoplamento spin-órbita cause inclinação dos momentos quando eles estão no plano perpendicular ao eixo c. O desaparecimento do momento com a diminuição da temperatura em 260 K (-13 °C) é causado por uma mudança na anisotropia que faz com que os momentos se alinhem ao longo do eixo c. Nesta configuração, o spin canting não reduz a energia. As propriedades magnéticas da hematita a granel diferem de suas contrapartes em nanoescala. Por exemplo, a temperatura de transição Morin da hematita diminui com a diminuição do tamanho da partícula. A supressão desta transição foi observada em nanopartículas de hematita e é atribuída à presença de impurezas, moléculas de água e defeitos na rede cristalina. A hematita faz parte de um complexo sistema oxiidróxido de solução sólida com vários conteúdos de H2O (água), grupos hidroxila e substituições de vacância que afetam as propriedades químicas magnéticas e cristalinas do mineral. Dois outros membros finais são referidos como proto-hematita e hidro-hematita.
As coercividades magnéticas aprimoradas para a hematita foram obtidas por aquecimento a seco de um precursor de ferri-hidrita de duas linhas preparado a partir da solução. A hematita exibiu valores de coercividade magnética dependentes da temperatura variando de 289 a 5.027 oersteds (23–400 kA/m). A origem desses altos valores de coercividade foi interpretada como uma consequência da estrutura de subpartículas induzida pelas diferentes taxas de crescimento de tamanho de partícula e cristalito com o aumento da temperatura de recozimento. Essas diferenças nas taxas de crescimento são traduzidas em um desenvolvimento progressivo de uma estrutura de subpartículas em nanoescala (super pequena). Em temperaturas mais baixas (350–600 °C), as partículas individuais cristalizam. No entanto, em temperaturas mais altas (600–1000 °C), o crescimento de agregados cristalinos e uma estrutura de subpartículas é favorecido.
Uma imagem microscópica da hematita
Estrutura de cristal de hematita
Rejeitos de minas
A hematita está presente nos rejeitos das minas de ferro. Um processo recentemente desenvolvido, a magnetação, usa ímãs para colher resíduos de hematita de rejeitos de minas antigas no vasto distrito de ferro de Mesabi Range, em Minnesota. O vermelho Falu é um pigmento usado nas tintas tradicionais suecas para casas. Originalmente, era feito de rejeitos da mina de Falu.
Marte
A assinatura espectral da hematita foi vista no planeta Marte pelo espectrômetro infravermelho da NASA Mars Global Surveyor e da espaçonave 2001 Mars Odyssey em órbita ao redor de Marte. O mineral foi visto em abundância em dois locais do planeta, o sítio Terra Meridiani, perto do equador marciano a 0° de longitude, e o sítio Aram Chaos perto do Valles Marineris. Vários outros sites também mostraram hematita, como Aureum Chaos. Como a hematita terrestre é tipicamente um mineral formado em ambientes aquosos ou por alteração aquosa, essa detecção foi cientificamente interessante o suficiente para que o segundo dos dois Mars Exploration Rovers fosse enviado para um local na região da Terra Meridiani designada Meridiani Planum. As investigações in-situ do rover Opportunity mostraram uma quantidade significativa de hematita, grande parte na forma de pequenas "esférulas marcianas" que foram informalmente chamados de "mirtilos" pela equipe de ciências. A análise indica que essas esférulas são aparentemente concreções formadas a partir de uma solução aquosa. “Saber como a hematita em Marte foi formada nos ajudará a caracterizar o ambiente passado e determinar se aquele ambiente era favorável para a vida”.
Joias
A hematita já foi usada como joia de luto. Uma referência de 1923 descreve que "a hematita às vezes é usada como engaste em joias de luto". Certos tipos de argila rica em hematita ou óxido de ferro, especialmente o bolo armênio, têm sido usados em douramento. A hematita também é usada na arte, como na criação de gemas gravadas em entalhe. A hematina é um material sintético vendido como hematita magnética.
Galeria
Um raro hábito de cristal pseudoscalenohedral
Três cristais de quartzo jóia contendo inclusões brilhantes de ferrugem-vermelho de hematita, em um campo de hematita especular preto brilhante
Cristais aciculares dourados de rutilo radiando de um centro de hematita de platy
Cypro-Minoan cilindro selo (esquerda) feito de hematite com a impressão correspondente (direita), aproximadamente século XIV BC
Um conjunto de lâminas hematita de largura paralela, espelhada e dourada metálica do Brasil
Escultura hematita, 5 cm (2 in) de comprimento
Hematita, especularita variante (hematita vascular), com grão fino mostrado
Hematita vermelha da formação de ferro em banda em Wyoming
Hematita em Marte como encontrado em forma de "blueberries" (nomeado pela NASA)
Streak plate, mostrando que Hematite consistentemente deixa uma mancha vermelha de ferrugem.
Hematite no Microscópio Eletrônico Scanning, ampliação 100x.
Hematita milagrosa tirada com permissão de Kelly's Mine, Lustleigh, Devon UK
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