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Avaliação da estimativa de substituição de Fe por Al em hematitas de solos

Evaluation of Al for Fe substitution in soil hematites

Resumos

Hematitas de nove solos e uma de itabirito foram tratadas com NaOH 5 mol L-1 e analisadas por difratometria de raios X (DRX), usando varredura escalonada (0,02°2θ/20 s). Determinaram-se o espaçamento d e as dimensões a0 e c0 da cela unitária. As amostras foram dissolvidas com ditionito-citrato-bicarbonato de sódio (DCB), para determinar os teores de Fe (Fe d) e Al (Al d). A substituição em Al foi estimada por DRX a partir de a0, usando-se regressões correntemente em uso, baseadas em hematitas sintetizadas a 25°C (Al25) e a 70°C (Al70). Ao parâmetro a0, variando de 0,50380 a 0,50200 nm, correspondeu uma amplitude de zero a 0,125 mol mol-1 Al d. Os valores estimados pela regressão entre a0 e Al d desviaram-se da regressão Al70 por -0,003 a +0,009 mol mol-1 Al, enquanto a regressão baseada em Al25 superestimou a substituição, em média, por 0,03 mol mol-1 Al. Os resultados indicaram que, para a estimativa da substituição de Fe por Al em hematitas de solos por DRX, a regressão estabelecida com hematitas sintetizadas a 70°C (Al mol mol-1 = 31,09 - 61,714a0) é a mais adequada.

hematita; alumínio; difração de raios X; DCB


Hematites from nine soils and one from itabirite rock were concentrated with 5 mol L-1 NaOH, and analyzed by XRD (step scanning 0.02º2θ/20 s), to determine the unit cell parameters. The samples were dissolved by extraction with DCB to determine the Fe (Fe d) and Al (Al d) content. Al substitution was estimated from a0 using established regressions currently in use based on hematites synthesized at 25°C (Al25) and 70°C (Al70). The a0 values ranged from 0.50380 to 0.50200 nm, corresponding to values of zero to 0.125 mol mol-1 Al d. The estimated values by the regression between a0 and Al d deviated from the Al70 regression by -0.003 to + 0.009 mol mol-1 Al, whereas the Al25 regression overestimated the substitution by an average of 0.03 mol mol-1 Al. Thus, for soil hematites, Al substitution is best estimated by the regression based on hematites synthesized at 70°C (Al mol mol-1 = 31.09 - 61.714a0).

hematite; aluminum; XRD; DCB


SEÇÃO II - QUÍMICA E MINERALOGIA DO SOLO

Avaliação da estimativa de substituição de Fe por Al em hematitas de solos

Evaluation of Al for Fe substitution in soil hematites

N. KämpfI; U. SchwertmannII

IProfessor do Departamento de Solos, Faculdade de Agronomia, Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Caixa Postal 776, CEP 90001-970 Porto Alegre (RS). Bolsista do CNPq

IIInstitut für Bodenkunde, TUM. Freising-Weihenstephan, D85350 R.F. Alemanha

RESUMO

Hematitas de nove solos e uma de itabirito foram tratadas com NaOH 5 mol L-1 e analisadas por difratometria de raios X (DRX), usando varredura escalonada (0,02°2θ/20 s). Determinaram-se o espaçamento d e as dimensões a0 e c0 da cela unitária. As amostras foram dissolvidas com ditionito-citrato-bicarbonato de sódio (DCB), para determinar os teores de Fe (Fed) e Al (Ald). A substituição em Al foi estimada por DRX a partir de a0, usando-se regressões correntemente em uso, baseadas em hematitas sintetizadas a 25°C (Al25) e a 70°C (Al70). Ao parâmetro a0, variando de 0,50380 a 0,50200 nm, correspondeu uma amplitude de zero a 0,125 mol mol-1 Ald. Os valores estimados pela regressão entre a0 e Ald desviaram-se da regressão Al70 por -0,003 a +0,009 mol mol-1 Al, enquanto a regressão baseada em Al25 superestimou a substituição, em média, por 0,03 mol mol-1 Al. Os resultados indicaram que, para a estimativa da substituição de Fe por Al em hematitas de solos por DRX, a regressão estabelecida com hematitas sintetizadas a 70°C (Al mol mol-1 = 31,09 - 61,714a0) é a mais adequada.

Termos de indexação: hematita, alumínio, difração de raios X, DCB

SUMMARY

Hematites from nine soils and one from itabirite rock were concentrated with 5 mol L-1 NaOH, and analyzed by XRD (step scanning 0.02o2θ/20 s), to determine the unit cell parameters. The samples were dissolved by extraction with DCB to determine the Fe (Fed) and Al (Ald) content. Al substitution was estimated from a0 using established regressions currently in use based on hematites synthesized at 25°C (Al25) and 70°C (Al70). The a0 values ranged from 0.50380 to 0.50200 nm, corresponding to values of zero to 0.125 mol mol-1 Ald. The estimated values by the regression between a0 and Ald deviated from the Al70 regression by -0.003 to + 0.009 mol mol-1 Al, whereas the Al25 regression overestimated the substitution by an average of 0.03 mol mol-1 Al. Thus, for soil hematites, Al substitution is best estimated by the regression based on hematites synthesized at 70°C (Al mol mol-1 = 31.09 - 61.714a0).

Index terms: hematite, aluminum, XRD, DCB.

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AGRADECIMENTOS

Ao Serviço Alemão de Intercâmbio Acadêmico (DAAD), pelo apoio financeiro. Ao Prof. Mauro Resende (UFV, Viçosa, MG), pela amostra de hematita de itabirito. Às laboratoristas U. Maul e B. Gallitscher (Institut für Bodenkunde, TUM), pela colaboração nas análises químicas e na DRX.

LITERATURA CITADA

Recebido para publicação em outubro de 1997

Aprovado em fevereiro de 1998

  • BROWN, G. Associated minerals. In: BRINDLEY, G.W. & BROWN, G., eds. Crystal structures of clay minerals and their X-ray identification. London, Mineralogical Society, 1980. p.361-410.
  • DICK, D.P. Caracterização de óxidos de ferro e adsorção de fósforo na fração argila de horizontes B latossólicos. Porto Alegre, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, 1986. 196p. (Tese de Mestrado)
  • FONTES, M.P.F. & WEED, S.B. Iron oxides in selected Brazilian Oxisols: I. Mineralogy. Soil Sci. Soc. Am. J., 55:1143-1149, 1991.
  • HOLMGREN, G.G.S. A rapid citrate-dithionite extractable iron procedure. Soil Sci. Soc. Am. Proc., 31:210-211, 1967.
  • KÄMPF, N. & SCHWERTMANN, U. The 5M-NaOH concentration treatment for iron oxides in soils. Clays Clay Miner., 30:401-408, 1982.
  • KLEIN, C. & HURLBUT Jr., C.S. Manual of mineralogy. New York, John Wiley & Sons, 1993. 681p.
  • NORRISH, K. & TAYLOR, R.M. The isomorphous replacement of iron by aluminum in soil goethites. J. Soil Sci., 12:294-306, 1961.
  • SCHULZE, D.G. The influence of aluminum on iron oxides: VIII. Unit-cell dimensions of Al-substituted goethites and estimation of Al from them. Clays Clay Miner., 32:36-44, 1984.
  • SCHWERTMANN, U.; FITZPATRICK, R.W.; TAYLOR, R.M. & LEWIS, D.G. The influence of aluminum on iron oxides. Part II: Preparation and properties of Al-substituted hematites. Clays Clay Miner., 27:105-112, 1979.
  • SCHWERTMANN, U. & KÄMPF, N. Properties of goethite and hematite in kaolinitic soils of Southern and Central Brazil. Soil Sci., 139:344-350, 1985.
  • SCHWERTMANN, U. & LATHAM, M. Properties of iron oxides in some New Caledonian Oxisols. Geoderma, 39:105-123, 1986.
  • SCHWERTMANN, U. Some properties of soil and synthetic iron oxides. In: STUCKI, J.W.; GOODMAN, B.A. & SCHWERTMANN, U., eds. Iron in soils and clay minerals. Dordrecht, D. Reidel, 1988. p.203-250.
  • SCHWERTMANN, U. & TAYLOR, R.M. Iron oxides. In: DIXON, J.B. & WEED, S.B., eds. Minerals in soil environments. Madison, Soil Sci. Soc. Am., 1989. p.379-438.
  • SCHWERTMANN, U. & CARLSON, L. Aluminum influence on iron oxides: XVII. Unit-cell parameters and aluminum substitution of natural goethites. Soil Sci. Soc. Am. J., 58:256-261, 1994.
  • STANJEK, H. & SCHWERTMANN, U. The influence of aluminum on iron oxides. Part XVI: Hydroxyl and aluminum substitution in synthetic hematites. Clays Clay Miner., 40:347-354, 1992.
  • STEINWEHR, H.E.v. Gitterkonstanten im System α-(Al,Fe,Cr)2O3 und ihr Abweichen von der Vegardregel. Z. Kristallogr. Miner., 125:377-403, 1967.
  • THIEL, R. Zum System -α-FeOOH - α-AlOOH. Z. Anorg. Allg. Chem., 326:70-78, 1963.
  • VEGARD, L. Die Konstitution der Mischkristalle und die Raumfüllung der Atome. Z. Physik, 5:17-26, 1921.

Datas de Publicação

  • Publicação nesta coleção
    07 Out 2014
  • Data do Fascículo
    Jun 1998

Histórico

  • Recebido
    Out 1997
  • Aceito
    Fev 1998
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