Hematites
Hematita (), también escrito como hematita, es un compuesto de óxido de hierro común con la fórmula Fe2O3 y se encuentra ampliamente en rocas y suelos. Los cristales de hematita pertenecen al sistema de red romboédrica que se designa como el polimorfo alfa de Fe
2O
3 . Tiene la misma estructura cristalina que el corindón (Al
2O
3) y ilmenita (FeTiO
3). Con esto forma una solución sólida completa a temperaturas superiores a 950 °C (1740 °F).
La hematita se presenta naturalmente en colores negro a acero o gris plateado, marrón a marrón rojizo o rojo. Se extrae como un importante mineral de hierro. Es eléctricamente conductor. Las variedades de hematites incluyen mineral de riñón, martita (pseudomorfos después de magnetita), rosa de hierro y especularita (hematita especular). Si bien estas formas varían, todas tienen una raya de color rojo óxido. La hematita no solo es más dura que el hierro puro, sino también mucho más frágil. Maghemite es un polimorfo de hematita (γ-Fe
2O
3) con la misma fórmula química, pero con una estructura de espinela como la magnetita.
Grandes depósitos de hematites se encuentran en formaciones de bandas de hierro. La hematita gris se encuentra típicamente en lugares que tienen agua estancada o manantiales termales minerales, como los del Parque Nacional de Yellowstone en América del Norte. El mineral puede precipitarse en el agua y acumularse en capas en el fondo del lago, manantial u otra agua estancada. La hematita también puede ocurrir en ausencia de agua, generalmente como resultado de la actividad volcánica.
Los cristales de hematita del tamaño de una arcilla también pueden presentarse como un mineral secundario formado por procesos de meteorización en el suelo, y junto con otros óxidos de hierro u oxihidróxidos como la goethita, que es responsable del color rojo de muchos minerales tropicales, antiguos o altamente suelos meteorizados.
Etimología e historia
El nombre hematita se deriva de la palabra griega para sangre αἷμα (haima), debido a la coloración roja que se encuentra en algunas variedades de hematites. El color de la hematita se usa a menudo como pigmento. El nombre en inglés de la piedra se deriva del francés medio hématite pierre, que se tomó del latín lapis haematites c. the siglo XV, que se originó a partir del griego antiguo αἱματίτης λίθος (haimatitēs lithos, "piedra roja sangre").
El ocre es una arcilla coloreada por cantidades variables de hematites, que oscilan entre el 20 % y el 70 %. El ocre rojo contiene hematites sin hidratar, mientras que el ocre amarillo contiene hematites hidratados (Fe2O3 · H2O). El uso principal del ocre es para teñir con un color permanente.
La escritura con tiza roja de este mineral fue una de las primeras en la historia humana. El mineral en polvo fue utilizado por primera vez hace 164.000 años por el hombre de Pinnacle-Point, posiblemente con fines sociales. También se encuentran residuos de hematites en tumbas de hace 80.000 años. Cerca de Rydno en Polonia y Lovas en Hungría se han encontrado minas de tiza roja que datan del año 5000 a.C., pertenecientes a la cultura de la cerámica lineal en el Alto Rin.
En la isla de Elba se han encontrado ricos yacimientos de hematites que se explotan desde la época de los etruscos.
Magnetismo
La hematita muestra solo una respuesta muy débil a un campo magnético. A diferencia de la magnetita, no se siente atraída por un imán ordinario. La hematita es un material antiferromagnético por debajo de la transición de Morin a 250 K (−23 °C), y un antiferromagnético inclinado o débilmente ferromagnético por encima de la transición de Morin y por debajo de su temperatura de Néel a 948 K (675 °C), por encima de la cual es paramagnético.
La estructura magnética de la α-hematita fue objeto de considerable discusión y debate durante la década de 1950, ya que parecía ser ferromagnética con una temperatura de Curie de aproximadamente 1000 K (730 °C), pero con un momento magnético extremadamente pequeño (0,002 magnetones de Bohr). A la sorpresa se sumó una transición con una disminución de la temperatura de alrededor de 260 K (−13 °C) a una fase sin momento magnético neto. Se demostró que el sistema es esencialmente antiferromagnético, pero que la baja simetría de los sitios de cationes permite que el acoplamiento espín-órbita provoque la inclinación de los momentos cuando están en el plano perpendicular al eje c. La desaparición del momento con una disminución de la temperatura a 260 K (−13 °C) se debe a un cambio en la anisotropía que hace que los momentos se alineen a lo largo del eje c. En esta configuración, el giro inclinado no reduce la energía. Las propiedades magnéticas de la hematita a granel difieren de sus contrapartes a nanoescala. Por ejemplo, la temperatura de transición de Morin de la hematita disminuye con la disminución del tamaño de partícula. La supresión de esta transición se ha observado en nanopartículas de hematites y se atribuye a la presencia de impurezas, moléculas de agua y defectos en la red cristalina. La hematita es parte de un sistema complejo de oxihidróxido de solución sólida que tiene varios contenidos de H2O (agua), grupos hidroxilo y sustituciones de vacantes que afectan las propiedades químicas magnéticas y cristalinas del mineral. Otros dos miembros finales se denominan protohematites e hidrohematites.
Se lograron coercitividades magnéticas mejoradas para la hematita calentando en seco un precursor de ferrihidrita de dos líneas preparado a partir de una solución. La hematita exhibió valores de coercitividad magnética dependientes de la temperatura que oscilaron entre 289 y 5027 oersteds (23–400 kA/m). El origen de estos altos valores de coercitividad se ha interpretado como una consecuencia de la estructura de las subpartículas inducida por las diferentes tasas de crecimiento del tamaño de las partículas y los cristalitos al aumentar la temperatura de recocido. Estas diferencias en las tasas de crecimiento se traducen en un desarrollo progresivo de una estructura de subpartículas a escala nanométrica (superpequeña). A temperaturas más bajas (350–600 °C), las partículas individuales cristalizan. Sin embargo, a temperaturas más altas (600-1000 °C), se favorece el crecimiento de agregados cristalinos y una estructura de subpartículas.
Una imagen microscópica de hematita
Estructura de cristal de hematita
Relaves de mina
La hematita está presente en los desechos de las minas de hierro. Un proceso desarrollado recientemente, la magnetización, utiliza imanes para extraer hematites de desecho de los antiguos relaves mineros en el vasto distrito de hierro Mesabi Range de Minnesota. El rojo Falu es un pigmento que se utiliza en las pinturas de casas suecas tradicionales. Originalmente, estaba hecho de relaves de la mina Falu.
Marte
La firma espectral de la hematita fue vista en el planeta Marte por el espectrómetro infrarrojo en la nave espacial Mars Global Surveyor y 2001 Mars Odyssey de la NASA en órbita alrededor de Marte. El mineral se vio en abundancia en dos sitios del planeta, el sitio de Terra Meridiani, cerca del ecuador marciano a 0° de longitud, y el sitio de Aram Chaos cerca de Valles Marineris. Varios otros sitios también mostraron hematites, como Aureum Chaos. Debido a que la hematita terrestre es típicamente un mineral formado en ambientes acuosos o por alteración acuosa, esta detección fue lo suficientemente interesante desde el punto de vista científico como para que el segundo de los dos Mars Exploration Rovers se enviara a un sitio en la región de Terra Meridiani designado como Meridiani Planum. Las investigaciones in situ realizadas por el rover Opportunity mostraron una cantidad significativa de hematita, gran parte en forma de pequeñas "esférulas marcianas" que se llamaron informalmente "arándanos" por el equipo científico. El análisis indica que estas esférulas son aparentemente concreciones formadas a partir de una solución acuosa. "Saber cómo se formó la hematita en Marte nos ayudará a caracterizar el entorno pasado y determinar si ese entorno era favorable para la vida".
Joyas
La hematita se usó una vez como joyería de luto. Una referencia de 1923 describe que "la hematita se usa a veces como engaste en joyas de luto". Ciertos tipos de arcilla rica en hematites u óxido de hierro, especialmente el bole armenio, se han utilizado para dorar. La hematita también se usa en el arte, como en la creación de gemas grabadas en huecograbado. La hematina es un material sintético vendido como hematita magnética.
Galería
Un raro hábito de cristal pseudoescalaedral
Tres cristales de cuarzo gemmy que contienen inclusiones brillantes de rojo oxidado de hematita, en un campo de hematita especular brillantemente negro
Cristales aciculares dorados de radiante rutilo de un centro de hematita platita
Cipro-Minoan cilindro sello (izquierda) hecho de hematita con la impresión correspondiente (derecha), aproximadamente el siglo XIV BC
Un cúmulo de hojas hematitas de color amarillo-crecimiento, espejo-bright, metalizado-gray de Brasil
tallado hematito, 5 cm (2 en) largo
Hematita, variante especular (hematita espelar), con grano fino
Hematita roja de formación de hierro en Wyoming
Hematite on Mars como se encuentra en forma de "blueberries" (nombre de NASA)
Placa de estrado, mostrando que Hematite deja consistentemente una racha oxidada.
Hematita en Microscopio de electrones escaneados, magnificación 100x.
Hematita micaceosa tomada con permiso de Kelly's Mine, Lustleigh, Devon UK
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