Cinética de dissolução ácida e caracterização de goethitas substituídas por cobalto

Abstract

RESUMO: Entre os óxidos hidróxidos de ferro, a goethita (?-FeOOH) é o mais comum daqueles encontrados em solos. Em condições naturais, os óxidos de ferro apresentam diferentes cátions em substituição isomórfica ao ferro em sua estrutura cristalina, alterando seus atributos químicos e mineralógicos. A síntese de óxidos de ferro com substituição isomórfica (SI) por outros metais pode ajudar no entendimento do comportamento de goethitas substituídas desses minerais em condições naturais. A caracterização por difratograma de raios-X e análise química total de goethitas sintetizadas com diferentes níveis de SI do ferro pelo cobalto mostrou que a goethita admite 12.46% de Co em SI, permanecendo como a única fase formada, com 18.6% de SI a formação da goethita é inibida, dando origem à formação da ferrita de cobalto (CoFe2O4). O aumento da substituição isomórfica induziu à formação de goethitas menores verificada pelo aumento na área superficial especifica, que variou de 28.7 a 169.06 m2 g-1, que diminui na ferrita de cobalto de 66.1 a 45.2 m2 g-1. Com o aumento da SI ocorreu o aumento da susceptibilidade magnética, variando de 0 a 17.609 10-8 m3 kg-1. A análise por microscopia eletrônica de transmissão (MET) mostrou variação na morfologia das goethitas em função das alterações na estrutura cristalina com formato variando de circular com menores níveis de SI à estrutura sem forma definida naquelas com maiores níveis de SI, enquanto que nas ferritas de cobalto verificou-se o formato da estrutura hexagonal. O modelo matemático de Avrami-Erofejev foi o que melhor se ajustou aos dados da dissolução ácida das goethitas enquanto que para as ferritas de cobalto o melhor modelo é o de Kabai. A dissolução foi congruente nas goethitas e nas ferritas de cobalto

ABESTRACT: Among the iron hydroxide oxides, goethite (?-FeOOH) is the most common of those found in soils. Under natural conditions, iron oxides present different cations in isomorphic substitution to iron in their crystalline structure, changing their chemical and mineralogical attributes. The synthesis of iron oxides with isomorphic substitution (IS) by other metals may help in understanding the behavior of substituted goethites of these minerals under natural conditions. The characterization by X-rays diffraction and total chemical analysis of goethites synthesized with different levels of iron isomorphic substituted by cobalt showed that goethite admits 12.46% Co, remaining as the only formed phase. With 18.6% of IS the formation of goethite is inhibited, giving rise to the formation of cobalt ferrite (CoFe2O4). The increase of the isomorphic substitution induced the formation of smaller goethites verified by the increase in the specific surface area, which ranged from 28.7 to 169.06 m2 g-1, which decreases in cobalt ferrites from 66.1 to 45.2 m2 g-1 . With increasing IS, the mass specific magnetic susceptibility ranged from 0 to 17609 10-8 m3 kg-1. Transmission electron microscopy (TEM) showed a variation in the morphology of goethites as a function of the changes in the crystal structure with the shape varying from circular with lower IS levels to the nonformed structure defined in those with higher IS levels. The ferrite of cobalt presented shapes of hexagonal structure. The mathematical model of Avrami-Erofejev was the best to fit the data of the acid dissolution of the goethites whereas for the cobalt ferrites the best model is the one of Kabai. The dissolution was congruent in goethites and cobalt ferrites