Influência de Gd e de elementos de transição nas propriedades físico-químicas da goethita (x-FeOOH)

Goethita é um mineral comum, facilmente encontrado em ambientes de superfície, formando-se de modo típico, sob condições de oxidação, como produto do intemperismo químico dos minerais portadores de ferro. Em sua estrutura já foram encontrados diversos metais não-férricos, como, por exemplo, Cd, Co, Ni, V, Zn e Mn. A presença destes elementos estranhos na estrutura da goethita pode conduzir a variações em suas propriedades físico-químicas. Para estudar as variações nas seguintes propriedades: dimensões da célula unitária, posição das bandas do infravermelho, propriedades térmicas, cor do mineral, grau de cristalinidade e produto de solubilidade, amostras de goetitas sintéticas foram preparadas sob condições medianamente ácidas (pH ~ 4,5), incorporando Mn3+, Cd2+, V3+, Zr4+, Nb5+ e Gd3+ em sua estrutura. As mudanças sistemáticas nas dimensões a, b e c da célula unitária, com o aumento da concentração dos elementos estranhos na estrutura, sugerem que tais elementos substituem o Fe3+ na estrutura octaédrica da goethita e podem ser relacionados com o raio iônico dos metais incorporados. A dispersão de valores para o eixo cristalográfico a pode ser resultante da distorção do octaedro com a incorporação de metais não-férricos ou a defeitos estruturais. A cristalinidade das amostras diminui com o aumento da concentração dos elementos estranhos na estrutura. As vibrações das ligações O-H, fora do plano, cresceram de 794 a 798 cm -1, indicando um ligeiro encurtamento no comprimento da ligação M-OH (M = metal), com o aumento da concentração dos metais incorporados. Vibrações da ligação M-O, para M = Cd, Mn, V, Nb, Zr e Gd, foram obtidas na região de 50 - 500 cm -1. O aparecimento de novas frequências de vibração, em comparação com a amostra de goethita sintética pura, e o desaparecimento de outras, indicam a presença de outros metais, que não seja ferro, na estrutura. Dados da análise térmica diferencial (ATD) demonstram que há maior desordem na estrutura, ou menor cristalinidade das amostras, à medida em que se aumenta o teor do metal não-férrico na estrutura octaédrica da goethita.