La hematita ( / ˈ h iː m ə ˌ t aɪ t , ˈ h ɛ m ə - / ), también escrita como hematita , es un compuesto común de óxido de hierro 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 denomina polimorfo alfa de Fe .
2oh
3. Tiene la misma estructura cristalina que el corindón ( Al
2oh
3) e 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, de marrón a marrón rojizo o rojo. Se extrae como un importante mineral de hierro . Es conductor de electricidad. [7] Las variedades de hematita incluyen mineral de riñón , martita ( pseudomorfos 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 sólo es más dura que el hierro puro, sino también mucho más quebradiza . La maghemita es un polimorfo de hematita (γ- Fe
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3) con la misma fórmula química, pero con estructura de espinela como la magnetita.
Grandes depósitos de hematita se encuentran en formaciones de hierro en bandas . La hematita gris se encuentra típicamente en lugares que tienen agua estancada o manantiales termales minerales , como los del Parque Nacional 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, normalmente como resultado de la actividad volcánica .
Los cristales de hematita del tamaño de una arcilla también pueden aparecer como un mineral secundario formado por procesos de erosión en el suelo , y junto con otros óxidos u oxihidróxidos de hierro como la goetita , que es responsable del color rojo de muchos suelos tropicales , antiguos o muy erosionados.
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 utiliza a menudo como pigmento . El nombre inglés de la piedra se deriva del francés medio hématite pierre , que se tomó del latín lapis haematites c. del siglo XV, que se originó en el griego antiguo αἱματίτης λίθος ( haimatitēs lithos , "piedra roja 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 teñir con un color permanente. [8]
La escritura con tiza roja de este mineral fue una de las más antiguas de la historia de la humanidad. El mineral en polvo fue utilizado por primera vez hace 164.000 años por el hombre de Pinnacle-Point , posiblemente con fines sociales. [9] También se encuentran restos de hematita 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 . [10]
En la isla de Elba se han encontrado ricos yacimientos de hematita que han sido extraídos desde la época de los etruscos . [11]
La hematita muestra sólo una respuesta muy débil a un campo magnético . A diferencia de la magnetita, no se siente atraída notablemente por un imán común. 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 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 catiónicos 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, la inclinación del giro no reduce la energía. [12] [13] 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 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 diversos contenidos de H2O (agua), grupos hidroxilo y sustituciones de vacantes que afectan las propiedades químicas magnéticas y cristalinas del mineral. [14] Otros dos miembros finales se denominan protohematita e hidrohematita.
Se han logrado 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 oscilaban entre 289 y 5027 oersteds (23 a 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. [15]
La hematita está presente en los relaves de las minas de hierro . Un proceso desarrollado recientemente, la magnetización , utiliza imanes para recoger hematita residual de antiguos relaves mineros en el vasto distrito de hierro Mesabi Range de Minnesota . [16] El rojo Falu es un pigmento utilizado en las pinturas tradicionales suecas para casas. Originalmente se fabricaba con residuos de la mina Falu. [17]
La firma espectral de la hematita fue observada en el planeta Marte mediante el espectrómetro infrarrojo de las naves espaciales Mars Global Surveyor [18] de la NASA y 2001 Mars Odyssey [19] en órbita alrededor de Marte. El mineral fue visto en abundancia en dos sitios [20] del planeta, el sitio Terra Meridiani , cerca del ecuador marciano a 0° de longitud, y el sitio Aram Chaos cerca de los Valles Marineris . [21] Varios otros sitios también mostraron hematita, como Aureum Chaos . [22] 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 vehículos de exploración de Marte fuera enviado a un sitio en la región de Terra Meridiani designado Meridiani Planum . Las investigaciones in situ realizadas por el rover Opportunity mostraron una cantidad significativa de hematita, gran parte de ella en forma de pequeñas " esférulas marcianas " que el equipo científico llamó informalmente "arándanos". 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". [23]
A la hematita se le suele dar forma de cuentas, piedras giratorias y otros componentes de joyería. [24] La hematita alguna vez se usó como joyería de luto. [25] [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 calcografía . La hematina es un material sintético que se vende como hematita magnética . [26]
La hematita se ha obtenido para fabricar pigmentos desde los orígenes anteriores de las representaciones pictóricas humanas, como en los revestimientos de cuevas y otras superficies, y se ha empleado continuamente en obras de arte a lo largo de las épocas. Constituye la base de los pigmentos de óxido de hierro rojos, violetas y marrones, además de ser un componente importante de los pigmentos ocre, siena y ámbar. [27]
Como se mencionó anteriormente, la hematita es un mineral importante para el mineral de hierro. Las propiedades físicas de la hematita también se utilizan en el ámbito de los equipos médicos, la industria naviera y la producción de carbón. Al tener una alta densidad y ser una barrera eficaz para el paso de los rayos X, a menudo se incorpora al blindaje contra la radiación. Al igual que otros minerales de hierro, suele ser un componente de los lastres de los barcos por su densidad y economía. En la industria del carbón, se puede formar una solución de alta densidad específica para ayudar a separar el polvo de carbón de las impurezas. [28]
