MAGNETITA
La Magnetita Fe3O4 es un mineral de hierro constituido por un óxido mixto de Fe+2 y Fe+3. Contiene el 31.03% de FeO y el 68.97% Fe2O3.
También es conocido como la piedra imán, ya que algunos ejemplares actúan como minerales naturales.
La magnetita es uno de los óxidos más extendidos por la corteza terrestre, puede encontrarse en diferente tipo de rocas ígneas, metamórficas y sedimentarias, hasta en algunos meteoritos. La mayoría de las rocas ígneas que se forman en las profundidades contienen una pequeña cantidad de cristales de magnetita. La magnetita también puede encontrarse es las rocas metamórficas que se formaron de las rocas sedimentarias ricas en hierro.
Propiedades físicas:
| Color | Negro |
| Raya | Negro |
| Brillo | Metálico |
| Transparencia | Opaco |
| Dureza | 5 a 6.5 |
| Tenacidad | Quebradizo |
| Densidad | 5.2 g/cm3 |
| Sistema cristalino | Cúbico |
| Formas | Frecuentemente en cristales octaédricos, raramente en dodecaédricos. Masivo o diseminado en agregados gránulos compactos, también en arenas sueltas magnéticas |
La Magnetita pertenece al grupo de las espinelas. La fórmula básica para la espinela es A2+B23+O4, donde A y B son iones metálicos. Los iones del oxígeno forman una red FCC y los iones A y B se pueden encontrar en los sitios tetraédricos y octaédricos, dependiendo de la espinela en particular. En concreto, la magnetita es una espinela inversa, ya que el catión divalente Fe+2 se encuentra en los huecos octaédricos, mientras que el catión trivalente Fe+3 se encuentra en los huecos tetraédricos y octaédricos.
[Fe+2]t [Fe+2, Fe+3]o O4
Si comparamos la energía de estabilización del campo cristalino (EECC) que tendrían el Fe+2 y Fe+3 si se encontraran en un entorno octaédrico, veríamos que el Fe+3 al ser un d5 no tendría EECC mientras que el Fe+2 al ser un d6 si que tendría, en este caso Δo= -1,20. Si se encontraran en un entorno tetraédrico, en este caso el Fe+3 seguiría sin tener EECC y el Fe+2 tendría una Δo= -0,60. Como se puede comprobar el hecho de que el Fe+2 ocupe la mitad de los huecos octaédricos proporciona una energía de estabilización adicional. Este es el motivo por el cuál el Fe+2 tiende a ocupar los huecos octaédricos y por tanto sea una espinela inversa.
Por cada n átomos de oxígeno la espinela presenta 4 n huecos octaédricos y 8 n huecos tetraédricos. De estos, sólo se ocupan 1/2 de los huecos octaédricos y 1/8 de los huecos tetraédricos.
MAGNETISMO
Con respecto a sus propiedades magnéticas
Su fuerte magnetismo se debe a un fenómeno de ferrimagnetismo: los momentos magnéticos de los distintos cationes de hierro del sistema se encuentran fuertemente acoplados, por interacciones antiferromagnéticas, pero de forma que en cada celda unidad resulta un momento magnético no compensado. La suma de estos momentos magnéticos no compensados, fuertemente acoplados entre sí, es la responsable de que la magnetita sea un imán.
El ferrimagnetismo es un tipo de magnetización permanente que poseen algunos materiales cerámicos. Los principios del ferrimagnetismo se ilustran para el caso de las ferritas cúbicas. El prototipo de ferrita es el Fe3O4, el mineral magnetita, a veces denominado piedra imán.En la magnetita los iones Fe existen en los estados de valencia +2 y +3 en una proporción 1:2.Para cada uno de los iones Fe2+ y Fe3+ existe un momento magnético el cual corresponde a 4 y 5 magnetones de Bohr, respectivamente, para ambos tipos de iones. Además, los iones O2- son magnéticamente neutros. Entre los iones Fe se producen interacciones de acoplamiento de los espines en las direcciones antiparalelas, similares a las que se producen en el caso del antiferromagnetismo. Sin embargo, se produce un momento ferrimagnético neto debido a que los momentos de espín no se cancelan completamente.
INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA EN EL COMPORTAMIENTO MAGNÉTICO
La temperatura puede también influir en las características magnéticas de los materiales. Al aumentar la temperatura de un sólido se produce un aumento en la magnitud de las vibraciones térmicas de los átomos. Los momentos magnéticos atómicos pueden girar; por lo que al aumentar el incremento en la agitación térmica de los átomos tiende a desalinear los momentos.
Para los materiales ferrimagnéticos, los movimientos térmicos atómicos contrarrestan las fuerzas de acoplamiento entre los dipolos atómicos adyacentes, produciendo cierto desalineamiento, independientemente de si hay campo externo aplicado. Esto produce una disminución en la magnetización de saturación para los materiales ferromagnéticos y antiferromagnéticos. La magnetización de saturación es máxima a 0º K, temperatura a la cual las vibraciones térmicas son mínimas. Al aumentar la temperatura, la magnetización de saturación disminuye gradualmente y después desciende abruptamente a cero, a la llamada temperatura de Curie TC.
A Tc las fuerzas de acoplamiento de espín son completamente destruidas, de manera que para temperaturas superiores a la Tc tanto los materiales ferromagnéticos como los ferrimagnéticos son paramagnéticos. La magnitud de la temperatura de Curie varía de un material a otro, para el Fe3O4 el valor es 585ºC.
APLICACIONES
- Como mineral: junto con la hematita es una de las menas más importantes, al contener un 72% de hierro (es el mineral con más contenido en hierro).- En seres vivos: la magnetita es usada por diferentes animales para orientarse en el campo magnético de la tierra. Entre ellas las abejas y los moluscos. Las palomas tienen en el pico pequeños granos de magnetita que determinan la dirección del campo magnético y les permiten orientarse. También pequeñas bacterias tienen cristales de magnetita de 40 hasta 100 nm en su interior, rodeadas de una membrana dispuestas de modo que forman una especie de brújula y permiten a las bacterias nadar siguiendo líneas del campo magnético.
- La primera aplicación tecnológica de la magnetita fue la brújula.
- Como material de construcción: se usa como añadido natural de alta densidad (4,65 hasta 4,80 kg/l) en hormigones, especialmente para protección radiológica.
- También se emplea para la peletización de menas en siderurgia, para tratamiento de aguas residuales y para fabricación de pigmentos
- En calderas industriales: la magnetita es un compuesto muy estable a altas temperaturas, aunque a temperaturas bajas o en presencia de aire húmedo a temperatura ambiente se oxide lentamente y forme óxido férrico. Esta estabilidad de la magnetita a altas temperaturas hace que sea un buen protector del interior de los tubos de la caldera. Es por ello que se hacen tratamientos químicos en las calderas industriales que persiguen formar en el interior de los tubos capas continuas de magnetita.
- También hay que decir que las ferritas, siendo materiales cerámicos, son buenos aisladores eléctricos. Por tanto se emplea en algunas aplicaciones magnéticas, tales como transformadores de alta frecuencia, en las que se requiere una baja conductividad eléctrica.
No hay comentarios:
Publicar un comentario