ÁREA
Iniciação Científica
Autores
Mendes, J.C. (UFOPA/CAMPUS JURUTI) ; Batista, M.Y.B. (UFOPA/CAMPUS JURUTI) ; Souza, N.S. (UFOPA/CAMPUS JURUTI) ; Barreto, I.A.R. (UFPA) ; Saldanha, L.S. (UFPA) ; Figueira, B.A.M. (UFPA/CANAN)
RESUMO
Minerais de óxidos de Mn são largamente distribuídos em ambientes geológicos e sua caracterização mineral é dificultada por sua baixa cristalinidade, mistura com outras intercrescidas de Mn, Fe, Al, Ti e aluminosilicatos. Neste trabalho foi desenvolvido um estudo de caracterização espectroscópica de dois minerais do grupo da hollandita obtidos cuidadosamente por micro-preparação de amostras de minério da mina do Azul (Provincia Mineral de Carajás). A caracterização foi feita principalmente por espectrometria de infravermelho com transformada de Fourier e mostrou que amostras coletadas eram compostas pelos minerais do grupo da hollandita: criptomelana e hollandita, indicando assim, que o método de separação e a técnica empregadas foram efetivas na caracterização mineral.
Palavras Chaves
Caracterização espectrosc; Hollandita; Amazônia
Introdução
Hollandita é um dos principais grupos de minerais de óxidos de manganês com grande importância geoquímica e mineralógica, uma vez que são sequestradores de elementos traços, ocorrendo em diversos ambientes como solos, depósitos de minério de Mn, nódulos do piso oceânico e veios hidrotermais (Post, 1999). Devido as suas propriedades químico e estrutural, hollandita é largamente obtida em laboratório e com diversidade de composição para aplicações em áreas tecnológicas (CHING et al., 1997; LI e KING, 2005). Hollandita tem formula geral X(Mn4+6Mn3+2)O16), onde X = cations mono e divalentes. Sua estrutura é formada por octaedros de Mn com estado de valencia Mn4+ e Mn3+ (MnO6) compartilhados pelos vértices/arestas que formam duplas cadeias ao longo do eixo c com abertura dos túneis em torno de 4,6 Å. Dentro dos túneis há presença de cátions mono ou bivalentes e moléculas de água para balancear o acúmulo de carga negativa formado na estrutura tanto pela mista valência do manganês, como substituição de O2- por OH- . Os vários membros do grupo da hollandita são diferenciados pelo cátion presente nos túneis: hollandita (Ba2+), criptomelana (K+), coronadita (Pb2+) e manjiroita (Na+). O sistema cristalino desses minerais varia normalmente entre tetragonal ou monoclínico, com variação também nos grupos espaciais (I4/m e I2/m). Neste trabalho, apresenta-se um estudo de caracterização espectroscópica por FTIR de criptomelana e hollandita obtidas por micro-preparação de minerios de oxidos de Mn da Região Amazônica, provenientes da mina do Azul.
Material e métodos
Os minerais criptomelana e hollandita são provenientes da mina do Azul, província mineral de Carajás (Estado do Pará, norte do Brasil) e foram isolados por micro- preparação a partir de minérios de óxidos de manganês, grupo predominante de minerais de Mn nesta mina. As fases em estudo foram extraídas cuidadosamente dos minérios com uma pinça e um microscópio binocular, e denominadas como CRY-AZ e HOLL-AZ. Para a caracterização por DRX, usou-se um difratômetro de bancada D2Phaser (Bruker), com goniômetro de varredura vertical e um tubo de cobre (CuKa = 1.5406 Å) de 400 W de potência, com uma geometria de Bragg Brentano no modo contínuo, velocidade de varredura de 0,25° /min, tendo como sistema de detecção um detector rápido modelo LynxEye. A tensão foi de 30 kV e 10mA, respectivamente. Os espectros de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) foram obtidos por meio de pastilhas prensadas a vácuo contendo 0,200 gramas de KBr e 0,013 gramas de CRY-AZ e HOLL-AZ e um espectrômetro de absorção molecular na região infravermelho com transformada de Fourier da Bruker modelo Vertex 70.
Resultado e discussão
O padrão DRX da amostra CRY-AZ foi obtido e mostrou picos característicos de
criptomelana com sistema tetragonal e grupo espacial I4/m (KMn8O16, PDF 006-0547),
enquanto na amostra HOLL-AZ, a maioria das reflexões assinaladas a estrutura
hollandita, com sistema tetragonal (BaMn8O16, PDF 013-0115). O espectro de IV de
CRY-AZ é mostrado na Fig. 1. Bandas de estiramento O-H e H2O adsorvidos e dentro
dos túneis estão presentes nas seguintes regiões: 3460 e 1660 cm-1. As bandas
referentes a vibração Mn-O típicas de criptomelana estão na região ~725, 584, 545
e 500 cm-1, respectivamente. Estas vibrações correspondem ao estiramento Mn3+-O e
Mn4+-O na estrutura em túnel como descrito na literatura. Tais bandas também
possuem uma pequena intensidade e definição, indicando uma baixa organização das
ligações Mn-O neste composto. Para HOLL-AZ, as principais bandas do espectro foram
observadas em 1107, 1030, 705, 601 e 558 cm-1, e são referentes ao estiramento
Mn3+-O e Mn4+-O dos octaedros MnO6 de hollandita. As bandas em 3470 e 1630 cm-1
correspondem ao estiramento OH- das moléculas de água presentes dentro do túnel e
adsorvidas na superfície (ZHANG et al., 1997; ZHANG e SUIB, 1999; LIU et al.,
2004).
Espectros FTIR de CRY-AZ e HOLL-AZ.
Conclusões
Com base nos resultados obtidos, pode-se afirmar que o método de micro-preparação utilizado foi simples e efetivo na extração das fases de hollandita e criptomelana presentes no minério de óxidos de Mn da mina do Azul. Adicionalmente, a técnica de caracterização por espectroscopia de infravermelho foi uma ferramenta essencial para confirmação e diferenciação das fases, mostrando de forma clara, bandas exclusivas de vibrações de estiramento Mn-O das estruturas em túnel investigadas.
Agradecimentos
Os autores agradecem o suporte técnico do Centro de Tecnologias Estratégicas do Nordeste, LAMIGA (UFPA), Companhia Vale e CNPQ.
Referências
CHING, S.; PETROVAY, D. J.; JORGENSEN, M. T.; SUIB, S. L.; Sol-Gel Synthesis of Layered Birnessite-Type Manganese Oxides, Inorg. Chem., v. 36, p. 883 – 890, 1997.
LI, L.; KING, D. L. Synthesis and characterization of silver-hollandite and its application in emission control. Chem. Mater., v. 17, p. 4335-4343, 2005.
LIU, J.; SON, Y-X., CAI, J.; SHEN, X. SUIB, S. L.; AINDOW, Size Control, Metal Substitution, and Catalytic Application of Cryptomelane Nanomaterials Prepared Using Cross-linking Reagents, Mat. Chem., v. 16, p. 276-285, 2004
POST, J. E.; Manganese oxide minerals: crystal structures and economic and. environment significance. Proc. Natl. Acad. Sci., v. 96, p. 3447-3454, 1999.
ZHANG, Q.; LUO, J.; VILENO, E.; SUIB, S. L.; Synthesis of Cryptomelane-Type Manganese Oxides by Microwave Heating, Chem. Mat.; v. 9, p. 2090-2095, 1997.
ZHANG, Q.; SUIB, S. L.; Transformation of Cryptomelane-Type Manganese Oxides to Oxygen Deficient Systems by Microwave-Induced Oxygen Evolution, Chem. Mat.; v. 11, p. 1306-1311, 1999.
