Linha de ressonância da radiação gama e estrutura hiperfina do 57Fe em minerais de uma jazida de manganês e em óxidos de ferro de um sistema natural magnetita-hematita

• Autor(a) principal: Cassius Klay Nascimento
• Data de Publicação: 2013
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/SFSA-98YTW2
• topic: Óxidos de ferro; Hematita; Espectroscopia de Mossbauer; Minérios de manganes; Difraçãode raios X; Magnetita; Raios X Difração; Físico-química; Mossbauer, Espectroscopia de; Minerios de manganes; Compostos de ferro; Magnetita; Hematita Minas Gerais; Ressonancia

Este trabalho é divido em duas partes maiores: a primeira, teórica, sobre a forma algébrica da linha de ressonância gama nuclear, do efeito Mössbauer; a segunda, de caráter experimental, trata da medida dos parâmetros hiperfinos em minerais ferruginosos de uma mina sob exploração comercial de manganês e de um estudo detalhado sobre um sistema natural de óxido de ferro magnético e de seus produtos da transformação cristalográfico- e magnético-estrutural, no geoambiente original, em litologia de filito ematítico. Da primeira parte do trabalho, linhas de emissão e de absorção gama têm forma lorentziana, com largura natural ..n. Demonstra-se que a linha de ressonância Mössbauer é, também, uma lorentziana, com largura igual a 2..n. Os fundamentos teóricos são postos de modo a oferecer um caminho dedutivo mais diretamente alcançável, em alternativa aos argumentos bem mais complexos, encontrados na literatura científica. A segunda parte, de caráter experimental, do trabalho teve dois focos principais. Inicialmente, amostras selecionadas de minério de manganês, contendo minerais ferruginosos e descritos como oriundo de uma rocha sílico-carbonatada, denominada queluzito, da Mineração Morro da Mina, em Conselheiro Lafaiete, Minas Gerais, foram caracterizadas, dos pontos de vista das estruturas química, cristalográfica e hiperfina Mössbauer do 57Fe. Depois, um segundo problema envolvendo um complexo sistema mineralógico, formado de cristais típicos de magnetita de um filito hematítico da região de Diamantina, Minas Gerais. Amostras desses cristais foram pormenorizadamente analisadas, também dos pontos de vista químico, cristalográfico, hiperfino e magnético, na busca de evidências experimentais que sustentassem um modelo plausível de transformação da magnetita precursora em hematita, no geoambiente original. O acervo de dados experimentais obtidos revelam que a mina de manganês tem, pelo menos, duas formas de siderita, uma mais pura (FeCO 3) e outra com substituição isomórfica de ferro por cálcio Fe1- x Ca,Mg..xCO3 , espessartita ( (Fe2+ ,Mn2+)3 Al (SiO4)3 ), rodocrosita MnCO3 e rodonita (Fe2+ ,Mn2+ ,Ca) SiO3 e goethita alpha - FeOOH. O sistema mineralógico magnetita - hematita tem algumas características muito especiais: são cristais octaédricos milimétricos, característicos de magnetita, e são magnéticos, embora o valor da magnetização de saturação .. .. 1,2 J T kg-1 seja bem menor do que o característico da magnetita pura (.. >90 J T kg-1). No entanto, os padrões difratométricos do pó dos cristais revelam a existência de hematita, unicamente. Os espectros Mössbauer também correspondem a parâmetros hiperfinos característicos de hematita. A origem da magnetização do material, tanto dos cristais preservados na forma quanto pulverizados, ainda não é claramente elucidável, mas os presentes resultados, de difração de raios X, de espectroscopia Mössbauer e de medidas magnéticas, oferecem dados novos aos até então reportados na literatura científica, para que se possa construir um modelo físico capaz de explicar as transformações (i) cristalográfico-estrutural, de uma célula cúbica, da magnetita, para a trigonal hexagonal, da hematita, e (ii) magnético-estrutural, do precursor ferrimagnético para uma fracamente ferromagnética, da hematita, ou alguma outra estrutura magnética intermediária, que acompanharia a mudança de fase cristalográfica. Dos dois casos tratados experimentalmente, os dados hiperfinos Mössbauer valorizam extraordinariamente a interpretação física e a modelagem estrutural dos sistemas estudados, na medida em que permitem acessar e obter informações locais da estrutura hiperfina, pela sonda nuclear do 57Fe.