La hematita ( / ˈ h iː m ə ˌ t aɪ t , ˈ h ɛ m ə - / ), también escrita como hematita , es un compuesto de óxido de hierro común con la fórmula, Fe 2 O 3 y se encuentra ampliamente en rocas y suelos . [6] Los cristales de hematita pertenecen al sistema reticular romboédrico que se designa como el polimorfo alfa de Fe
2Oh
3Tiene la misma estructura cristalina que el corindón ( Al
2Oh
3) y ilmenita ( FeTiO
3). Con esto se forma una solución sólida completa a temperaturas superiores a 950 °C (1.740 °F).
La hematita se presenta de forma natural en colores de negro a acero o gris plateado, marrón a marrón rojizo o rojo. Se extrae como un mineral importante de hierro . Es conductor de electricidad. [7] Las variedades de hematita incluyen mena de riñón , martita ( pseudomorfos de magnetita ), rosa de hierro y especularita ( hematita especular ). Si bien estas formas varían, todas tienen una veta de color rojo óxido. La hematita no solo es más dura que el hierro puro, sino también mucho más frágil . La maghemita es un polimorfo de la hematita (γ- Fe
2Oh
3) con la misma fórmula química, pero con una estructura de espinela como la magnetita.
Se encuentran grandes depósitos de hematita en formaciones de hierro bandeado . La hematita gris se encuentra típicamente en lugares que tienen agua estancada o fuentes termales minerales , como las 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 aparecer en ausencia de agua, generalmente como resultado de la actividad volcánica .
Los cristales de hematita del tamaño de arcilla también pueden aparecer 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 suelos tropicales , antiguos o altamente meteorizados.
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 hematita. [6] 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. el siglo XV, que se originó del griego antiguo αἱματίτης λίθος ( haimatitēs lithos , "piedra roja como la sangre").
El ocre es una arcilla que se colorea con cantidades variables de hematita, que varían entre el 20% y el 70%. [8] El ocre rojo contiene hematita no hidratada, mientras que el ocre amarillo contiene hematita hidratada ( Fe 2 O 3 · H 2 O ). El uso principal del ocre es para teñir con un color permanente. [8]
El uso de la tiza roja de este mineral de óxido de hierro en la escritura, el dibujo y la decoración se encuentra entre los más antiguos de la historia de la humanidad. Hasta la fecha, el uso humano más antiguo conocido de este mineral en polvo se remonta a hace 164.000 años por parte de los habitantes de las cuevas de Pinnacle Point , en lo que hoy es Sudáfrica, posiblemente con fines sociales. [9] También se han encontrado residuos de hematita en tumbas de hace 80.000 años. Cerca de Rydno, en Polonia , y de Lovas , en Hungría, se han encontrado minas de tiza roja que datan del año 5000 a. C. y que pertenecen a la cultura de la cerámica lineal del Alto Rin . [10]
En la isla de Elba se han encontrado ricos yacimientos de hematita que se han explotado desde la época de los etruscos . [11]
La extracción subterránea de hematita está clasificada como un riesgo cancerígeno para los seres humanos. [12]
La hematita muestra una respuesta muy débil a un campo magnético . A diferencia de la magnetita, no se siente atraída de forma notable 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 paramagnética .
La estructura magnética de la α-hematita fue objeto de considerables discusiones y debates 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 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 cause 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) es causada por un cambio en la anisotropía que hace que los momentos se alineen a lo largo del eje c . En esta configuración, la inclinación del espín no reduce la energía. [13] [14] Las propiedades magnéticas de la hematita a granel difieren de las de sus contrapartes a escala nanométrica. Por ejemplo, la temperatura de transición de Morin de la hematita disminuye con una disminución del tamaño de partícula. La supresión de esta transición se ha observado en nanopartículas de hematita 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 en 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. [15] Otros dos miembros finales se denominan protohematita e hidrohematita.
Se han logrado coercividades magnéticas mejoradas para la hematita mediante el calentamiento en seco de un precursor de ferrihidrita de dos líneas preparado a partir de una solución. La hematita exhibió valores de coercividad magnética dependientes de la temperatura que oscilaron entre 289 y 5027 oersteds (23–400 kA/m). El origen de estos altos valores de coercividad se ha interpretado como una consecuencia de la estructura de subpartícula inducida por las diferentes tasas de crecimiento del tamaño de partícula y cristalito al aumentar la temperatura de recocido. Estas diferencias en las tasas de crecimiento se traducen en un desarrollo progresivo de una estructura de subpartícula 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 subpartícula. [16]
La hematita está presente en los desechos de las minas de hierro . Un proceso desarrollado recientemente, la magnetización , utiliza imanes para extraer hematita de desechos de los desechos de las antiguas minas de relaves en el vasto distrito de hierro Mesabi Range de Minnesota . [17] El rojo Falu es un pigmento utilizado en las pinturas tradicionales suecas para casas. Originalmente, se fabricaba a partir de los desechos de la mina Falu. [18]
La firma espectral de la hematita fue vista en el planeta Marte por el espectrómetro infrarrojo de la sonda espacial Mars Global Surveyor [19] y 2001 Mars Odyssey [20] de la NASA en órbita alrededor de Marte. El mineral fue visto en abundancia en dos sitios [21] en el planeta, el sitio Terra Meridiani , cerca del ecuador marciano a 0° de longitud, y el sitio Aram Chaos cerca de Valles Marineris . [22] Varios otros sitios también mostraron hematita, como Aureum Chaos . [23] Debido a que la hematita terrestre es típicamente un mineral formado en ambientes acuosos o por alteración acuosa, esta detección fue lo suficientemente interesante científicamente como para que el segundo de los dos Mars Exploration Rovers fuera enviado a un sitio en la región Terra Meridiani designado Meridiani Planum . Las investigaciones in situ realizadas por el rover Opportunity han revelado una cantidad significativa de hematita, gran parte de ella en forma de pequeñas " esferulas marcianas " que el equipo científico ha bautizado informalmente como "arándanos". Los análisis indican que estas esferulas 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". [24]
La hematita se utiliza a menudo para hacer cuentas, piedras pulidas y otros componentes de joyería. [25] La hematita se utilizaba antiguamente como joyería de luto. [26] [7] Ciertos tipos de arcilla rica en hematita u óxido de hierro, especialmente el bole armenio , se han utilizado para dorar . La hematita también se utiliza en el arte, como en la creación de gemas grabadas en hueco . La hematita es un material sintético que se vende como hematita magnética . [27]
La hematita se ha utilizado para fabricar pigmentos desde los orígenes más remotos de las representaciones pictóricas humanas, como en los revestimientos de las cuevas y otras superficies, y se ha empleado continuamente en obras de arte a lo largo de las épocas. En la época romana, el pigmento obtenido moliendo finamente la hematita se conocía como sil atticum . Otros nombres para el mineral cuando se utiliza en pintura incluyen colcotar y caput mortuum . En español, se llama almagre o almagra , del árabe al-maghrah , tierra roja, que pasó al inglés y al portugués. Otros nombres antiguos para el pigmento incluyen ochra hispanica , sil atticum antiquorum y marrón español . [28] Forma la base de los pigmentos de óxido de hierro rojos, morados y marrones, además de ser un componente importante de los pigmentos ocre, siena y sombra. [29] El principal productor de hematita para la industria de los pigmentos es la India, seguido de lejos por España.
Como se mencionó anteriormente, la hematita es un mineral importante para la mena de hierro. Las propiedades físicas de la hematita también se emplean en las áreas de equipos médicos, industrias navieras y producción de carbón. Al tener una alta densidad y ser capaz de actuar como una barrera eficaz contra el paso de rayos X, a menudo se incorpora en el blindaje contra la radiación. Al igual que con otros minerales de hierro, a menudo es un componente de los lastres de los barcos debido a su densidad y economía. En la industria del carbón, se puede formar en una solución de alta densidad específica, para ayudar a separar el polvo de carbón de las impurezas. [30]
