The Influence of Aluminum on Iron Oxides. Part II. Preparation and Properties of Al-Substituted Hematites

Abstract

Abstract--Aluminum-substituted hematites (Fez-xAlxO3) were synthesized from Fe-A1 coprecipitates at pH 5.5, 7.0, and in 10 -1, 10 -2, and 10 -2 M KOH at 700C. As little as 1 mole % AI suppressed goethite completely at pH 7 whereas in KOH higher AI concentrations were necessary. AI substitution as determined chemically and by XRD line shift was related to AI addition up to a maximum of 16-17 mole %. The relationship between the crystallographic ao parameter and AI substitution deviated from the Vegard rule. At low substitution crystallinity of the hematites was improved whereas higher substitution impeded crystal growth in the crystallographic z-direction as indicated by differential XRD line broadening. At still higher AI addition crystal growth was strongly retarded. The initial AI-Fe coprecipitate behaved differently from a mechanical mixture of the respective "'hydroxides" and was, therefore, considered an aluminous ferrihydrite.

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

“…As retas correspondentes às regressões das hematitas sintetizadas a 25°C (Al 25 ) (Schwertmann, 1988) e 70°C (Al 70 ) (Schwertmann et al, 1979), bem como das hematitas naturais do presente estudo, mostram uma contração menor do que indica a regra de Vegard. Esse desvio também tem sido observado em goethitas sintéticas e naturais (Norrish & Taylor, 1961;Thiel, 1963;Schulze, 1984;Schwertmann & Carlson, 1994), sendo atribuído ao excesso de OH na estrutura, o que também foi constatado em hematitas sintéticas (Stanjek & Schwertmann, 1992).…”

“…A substituição em Al foi estimada por DRX segundo as regressões Al(mol mol -1 ) = 31,09 -61,714a 0 e Al(mol mol -1 ) = 67,60(0,50417 -a 0 ), obtidas, respectivamente, de hematitas sintetizadas a 70°C (Schwertmann et al, 1979) e a 25°C (Schwertmann, 1988). Na análise química das hematitas de solo, efetuou-se um pré-tratamento com citrato-bicarbonato de sódio para remoção de fontes estranhas de Al, seguido do tratamento com ditionito-citrato-bicarbonato de sódio (DCB) para dissolução da hematita (Holmgren, 1967, modificado).…”

“…A regra de Vegard (Vegard, 1921) (Steinwehr, 1967;Schwertmann et al, 1979;Schwertmann & Kämpf, 1985;Schwertmann, 1988;Fontes & Weed, 1991). Na estimativa do Al em hematitas de solo, têm sido usadas regressões entre a 0 e Al de hematitas sintetizadas a baixa temperatura (Schwertmann et al, 1979;Schwertmann, 1988), em lugar das de alta temperatura (Steinwehr, 1967), pois os parâmetros das celas unitárias de hematitas sintéticas variam com o meio e com a temperatura de síntese. Sendo as hematitas de solo produtos de temperatura ambiente, é de se esperar que a sua síntese em temperaturas próximas origine padrões mais similares aos dos minerais pedogênicos.…”

“…Sob esse aspecto, a regressão a partir de hematitas sintetizadas a 25°C (Schwertmann, 1988), utilizada por Schwertmann & Latham (1986), poderia ser a mais indicada para a estimativa do Al nas hematitas de solos. Tal regressão, entretanto, estima quantidades mais elevadas de Al supostamente presentes nas hematitas em comparação com a regressão de hematitas sintetizadas a 70°C (Schwertmann et al, 1979).…”

“…O presente estudo objetivou verificar, em hematitas de solos, através de análises químicas e difratometria de raios X, a substituição de Fe por Al e sua relação com regressões, já estabelecidas e correntemente em uso, baseadas em hematitas sintetizadas a 25°C (Schwertmann, 1988) e a 70°C (Schwertmann et al, 1979).…”