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Propriedades físicas associadas a defeitos pontuais da hemimorfita natural (2006)

  • Authors:
  • USP affiliated authors: COLLADO, ENRIQUE ALBERTO GALLEGOS - IF
  • USP Schools: IF
  • Sigla do Departamento: FNC
  • Subjects: FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO; PROPRIEDADES DOS SÓLIDOS; ABSORÇÃO DA LUZ
  • Language: Português
  • Abstract: O objetivo básico do presente trabalho foi o estudo das propriedades físicas da hemimorfita natural associadas a defeitos pontuais. Para tal fim, foram empregadas diversas técnicas, entre elas: a ermoluminescência, a refletância, a ressonância paramagnética eletrônica e dois métodos de difração de raios X: o método de Laue e o método do pó. Além disso, foi estudada a piroeletricidade deste mineral. A hemimorfita, "Zn IND.4" "SiIND.2" "O IND.7" "(OH) IND.2"."H IND.2" O, é um silicato hidratado de zinco, atualmente utilizada como um minério de zinco. Ela é um tectossilicato e consiste de um arranjo tridimensional de tetraedros de zinco-oxigênio ("Zn(OH)O IND.3") e silício-oxigênio ("SiO IND.4") unidos pelos vértices. A amostra natural foi recozida em "600 GRAUS"C por uma hora e, depois, divididas em várias porções irradiadas e levantadas suas curvas de emissão, que apresentaram picos em torno de "180 GRAUS" C e "360 GRAUS" C. Na amostra natural, como adquirida, foi observado somente um pico em torno de "415 GRAUS" C, porque, durante o tempo geológico no subsolo, o pico em "180 GRAUS" C decaiu espontaneamente. Houve suspeita de que esses dois picos poderiam ser compostos de outros picos. Foram usados, então, os métodos de subida inicial e de McKeever para a determinação dos parâmetros E e s e, o método CGCD de deconvolução da curva experimental. Foram encontradas, com isso, picos em "131.9 GRAUS" C com E "DA ORDEM DE" 0.70eV, s "DA ORDEM DE" 1.27x"10 POT.8""s POT.-1"; em "168.9 GRAUS" C com E "DA ORDEM DE" 0.77eV, s "DA ORDEM DE" 1.25x"10 POT.8" "s POT.-1"; em "221.9 GRAUS" C com E "DA ORDEM DE" 0.90eV, s "DA ORDEM DE" 2.83x"10 POT.8" "s POT.-1" em "366.9 GRAUS" C com E "DA ORDEM DE" 1.05eV, s "DA ORDEM DE" 2.75x"10 POT.7" "s POT.-1". O espectro de refletância da hemimorfita, na região Vis-NIR, é completamente dominado pelas bandas vibracionais pertencentes à água molecular e aos grupos hidroxila na estrutura. ) A região visível do espectro não apresenta nenhuma banda intensa. Bandas de reflexão pouco intensas na região de 2.1"mü" foram, também, observadas. A existência de água molecular e grupos hidroxila na estrutura da hemimorfita foi confirmada pela presença de duas bandas intensas no infravermelho: uma em aproximadamente 1.4"mü" e a outra em 1.9"mü. Estas bandas estão associadas, respectivamente, ao harmônico "2'úpsilon' IND.3" e à combinação ('úpsilon' IND.2" + 'úpsilon' IND.3") dos modos fundamentais da água. Há duas bandas menos intensas associadas aos harmônicos e combinações dos modos fundamentais da água: a banda em torno de 1.0"mü", devido à combinação ( "2'úpsilon' IND.2" + "3'úpsilon' IND.3"); e a banda próxima a 1.2'mü', devido à combinação "'úpsilon'IND.1" + "'úpsilon' IND.2" + "'úpsilon' IND.3"). A presença do Al e a existência de três bandas de baixa intensidade, no espectro de refletância, em 1.8"mü", 2.2"mü", 2.4"mü", revelaram que o "Al POT.3+" substitui o "Zn POT.2+" na estruturacristalina. O processo de desidratação da hemimorfita foi estudado utilizando três métodos: o método de Laue, o método do pó, e a espectroscopia de refletância. O método de Laue revelou uma mudança na própria estrutura da hemimorfita, a qual começou em aproximadamente "500 GRAUS" C. A água molecular ("H IND.2" O) presente na hemimorfita natural foi liberada parcialmente pelos tratamentos térmicos realizados a baixas temperaturas, ou seja, abaixo de "550 GRAUS" C. Isto foi confirmado pelo desaparecimento das bandas de refletância da "H IND.2"O . A mudança na estrutura da hemimorfita, revelada pelo método de Laue em torno de "550 GRAUS" C, corresponderia à primeira conversão de orientação assinalada por Taylor (1962): "beta"-"Zn IND.2" "SiO IND.4". Uma segunda conversão de orientação aconteceu abaixo de "939 GRAUS" C, o produto a "972 GRAUS" C foi o mineral willemita. Este último fato foi confirmado pelo ) método do pó: a hemimorfita transformou-se em willemita. Correlacionando a técnica TL com a de refletância, concluiu-se que as duas bandas em 0.293"mü" e 0.358"mü", observadas no espectro de refletância da hemimorfita recozida a "600 GRAUS" C/1h, estão relacionadas ao sinal TL em torno de "150 GRAUS" C. Estas bandas estariam associadas ao processo de transferência de carga Fe-O, onde se supõe a presença do "Fe POT.3+" na estrutura cristalina. A espectroscopia EPR revelou a presença do "Cu POT.2+" e do "Fe POT.3+" em posições intersticiais no cristal,especificamente, circundadas por 6 (ou 8) anions de oxigênio (O POT.2-") . No modelo iônico, a hemimorfita é um mineral diamagnético. Por outro lado, o paramagnetismo da hemimorfita irradiada com raios "gama", à temperatura ambiente, pode explicar-se através do centro "E IND.1" ou "Fe POT.3+". Finalmente, a hemimorfita apresenta uma alta piroeletricidade, a qual deve-se à ausência de centro de inversão e à presença de água molecular na sua estrutura. Este mineral é ótimo para a construção de detectores piroelétricos no infravermelho. Infelizmente, a perda da água molecular a temperaturas maiores do que "300 GRAUS" C, limita sua aplicação
  • Imprenta:
  • Data da defesa: 22.05.2006

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    IF30500047846530.41 G166p M Ex.2
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    • ABNT

      GALLEGOS COLLADO, Enrique Alberto; SILVA, Antonio Jose Roque da. Propriedades físicas associadas a defeitos pontuais da hemimorfita natural. 2006.Universidade de São Paulo, São Paulo, 2006.
    • APA

      Gallegos Collado, E. A., & Silva, A. J. R. da. (2006). Propriedades físicas associadas a defeitos pontuais da hemimorfita natural. Universidade de São Paulo, São Paulo.
    • NLM

      Gallegos Collado EA, Silva AJR da. Propriedades físicas associadas a defeitos pontuais da hemimorfita natural. 2006 ;
    • Vancouver

      Gallegos Collado EA, Silva AJR da. Propriedades físicas associadas a defeitos pontuais da hemimorfita natural. 2006 ;

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