La delafosita es un mineral de óxido de hierro y cobre con fórmula CuFeO 2 o Cu 1+ Fe 3+ O 2 . Es un miembro del grupo mineral de la delafosita, que tiene la fórmula general ABO 2 , un grupo caracterizado por láminas de cationes A coordinados linealmente apilados entre capas octaédricas con aristas compartidas (BO 6 ). [5] La delafosita, junto con otros minerales del grupo ABO 2 , es conocida por su amplia gama de propiedades eléctricas, su conductividad varía de aislante a metálica. [5] La delafosita es generalmente un mineral secundario que cristaliza en asociación con cobre oxidado y rara vez se presenta como mineral primario. [5]
La fórmula química de la delafosita es CuFeO 2 , que fue determinada por primera vez a través del análisis químico del mineral puro por GS Bohart. [6] La relación que determinó fue muy cercana a Cu:Fe:O=1:1:2, con un poco más de hierro que de cobre. Rogers. [6] atribuyó este hecho a una pequeña cantidad de hematita en la muestra. Para determinar la composición de la delafosita, Rogers utilizó el proceso Ziervogel. El proceso Ziervogel se utiliza para comprobar la presencia de óxidos cuprosos buscando la "reacción de lentejuela" que produce finas láminas de plata metálica cuando el óxido cuproso se mezcla con sulfato de plata. Cuando Rogers calentó la delafosita en polvo con una solución de sulfato de plata, se produjo la reacción de lentejuela. Las únicas posibilidades de óxidos a considerar para la delafosita son el cobre cuproso y el hierro ferroso. Rogers concluyó que el hierro se combinaba con el oxígeno como un radical y que solo actuaba como radical. Esto indicó que el cobre en la delafosita estaba en forma cuprosa en lugar de cúprica. Por lo tanto, concluyó que la composición de la delafosita era probablemente metaferrita cuprosa, CuFe 3+ O 2 . Esta composición fue confirmada posteriormente por Pabst mediante la determinación de distancias interiónicas en la red cristalina . [7]
La estructura atómica de la delafosita y el grupo de la delafosita consiste en una lámina de cationes A coordinados linealmente apilados entre capas octaédricas con aristas compartidas (BO 6 ). En la estructura atómica de la delafosita hay dos capas planas alternas. Las dos capas consisten en una capa de cationes A con patrón triangular y una capa de octaedros BO 6 con aristas compartidas compactados con respecto al eje c. La estructura de la delafosita puede tener dos politipos según la orientación del apilamiento de capas planas. Los tipos 2H hexagonales que tienen un grupo espacial de P6 3 /mmc se forman cuando se apilan dos capas A con cada capa rotada 180° una con respecto a la otra. Alternativamente, cuando las capas se apilan cada capa en la misma dirección una con respecto a la otra, se forma un tipo 3R romboédrico con un grupo espacial de R 3 m. [5]
El color de la delafosita es negro, con una dureza de 5,5 y una clivaje imperfecto en la dirección {10 1 1}. [2] Pabst [8] calculó que la densidad de la delafosita era 5,52. Se ha observado maclado por contacto en la dirección {0001}. [2] Los parámetros de la celda unitaria se calcularon como a = 3,0351 Å, c = 17,166 Å, V = 136,94 Å 3 . [9] La delafosita tiene un hábito tabular a equidimensional y tiene una veta negra y un brillo metálico. [6] La delafosita tiene simetría hexagonal que puede tener los grupos espaciales R 3 m o P6 3 /mmc dependiendo del apilamiento de las capas de cationes A. Los compuestos de delafosita pueden tener propiedades magnéticas cuando los iones magnéticos están en la posición del catión B. [5] Los compuestos de delafosita también tienen propiedades relacionadas con la conductividad eléctrica, como el aislamiento y/o la conducción metálica. Los compuestos de delafosita pueden exhibir conductividad de tipo p o n según su composición. [5]
Propiedades romboédricas (3R), CuFeO 2 :
Propiedades hexagonales (2H), CuFeO 2 :
El 3R CuFeO 2 a menudo se sintetiza mediante reacciones en estado sólido, métodos sol-gel, deposición de vapor y síntesis hidrotermal.
El 2H CuFeO 2 puro y otros óxidos de tipo 2H delafossita son difíciles de sintetizar. Los únicos cristales de 2H CuFeO 2 puros eran nanoplacas de 2H CuFeO 2 puro con un espesor de aproximadamente 100 nm que se sintetizaron a temperaturas tan bajas como 100 °C a partir de CuI y FeCl 3 ·6H 2 O. [10]
Células solares : 2H CuFeO 2 tiene un intervalo de banda de 1,33 eV y un alto coeficiente de absorción de 3,8 × 104 cm −1 cerca del borde de la banda prohibida a 700 nm. Demostró un efecto fotovoltaico cuando se colocó enestructuras de película delgada compuestas de ITO / ZnO / 2H CuFeO 2 / grafito / negro de carbono. [10]
Otras aplicaciones: CuFeO 2 está hecho de elementos abundantes en la tierra y tiene buena estabilidad en ambientes acuosos , y como tal se investigó como fotocátodos para la reducción fotoelectroquímica de CO 2 , reducción de agua solar y como material de cátodo en baterías de litio . Mientras que la fase 3R fue algo caracterizada, solo la difracción de rayos X y el cálculo teórico de las ocupaciones e g y t 2g del Fe 3+ están disponibles para 2H CuFeO 2 . [10]
En 1873, Charles Friedel descubrió delafosita en una región de Ekaterinbug, Siberia . [11] Desde su descubrimiento, se ha identificado como un mineral bastante común que se encuentra en lugares como las minas de cobre de Bisbee, Arizona . [6] La delafosita suele ser un mineral secundario que se encuentra a menudo en áreas oxidadas de depósitos de cobre, aunque también puede ser un mineral primario. [2] [5] La delafosita se puede encontrar como cristales masivos y relativamente distintos en hematita. [6] Desde entonces, se ha encontrado delafosita en minas de todo el mundo, desde Alemania hasta Chile. [2]
La delafosita fue descubierta por primera vez por Charles Friedel en 1873 y se le asignó la composición Cu 2 O·Fe 2 O 3 . [6] El mineral recibió el nombre de delafosita en honor al mineralogista y cristalógrafo francés Gabriel Delafosse (1796-1878). [5] Delafosse es conocido por notar la estrecha relación entre la simetría del cristal y las propiedades físicas. [12]