Magnetit

Date generale
Magnetit

Formula chimică	Fe₃O₄
Clasa mineralului	oxizi
Sistem de cristalizare	cubic
Clasa cristalului	după Carol Hermann- $4/m\;{\bar {3}}\;2/m$ după A.M.Schönflies - $O_{h}^{7}$
Culoare	neagră
Urma	neagră
Duritate	5,5 - 6,5
Masa specifică	5,2 g/cm³
Luciu	mat, metalic
Transparență	opac
Spărtura	sidefie, sfărămicioasă
Clivaj	neclar
Habitus	compact
Suprafața cristalului	octaedru / rombdodecaedru
Cristale gemene	___
Punct de topire	1535° C
Propriețăți optice
Indice de refrație	___
Birefrigență	___
Deviația optică	___
Alte caracteristici
Reactivitatea chimică	rezistent la baze și acizi
Minerale asemănătoare	___
Radioactivitate	inexistentă
Magnetism	feromagnetic
Caracterstici deosebite	___
Modificătext

Magnetitul(saumagnetita) este unmineraldin grupaoxizilor de fiercu proprietăți feromagnetice, fiind oxidul de fier cel mai rezistent față de acizi și baze, cristalizează în sistemul cubic, cu formula chimică Fe₃O₄.Ionul defierdin mineral poate fi fier bivalent sau trivalent, de aceea magnetita este prezentată ca oxid de fier(II,III); duritatea mineralului pe scara luiMohseste 5,5 - 6,5, culoarea neagră, urma neagră cu un luciu mat, metalic.

Magnetita este unul dintre mineralele cu cele mai puternice caractere feromagnetice. Latemperatura Curie( $T_{\rm {C}}$ pragul de temperatură de la care dispar proprietățile feromagnetice) de 578 °C magnetizarea se orientează în mare parte ca magnetizarea terestră, astfel ia naștere un magnet permanent polarizat cu 500 nT (unități Tesla; $\mathrm {1\,T=1\,{\frac {V\,s}{m^{2}}}}$ ). Astfel cristalele de magnetită pot conserva în această formăorientareamagnetică terestră. Studiul orientării (polarizării) magnetice a rocilor de lavă vulcanică (bazalt) de către geologi a dus la idea că la intervale mari de timp în perioadele geologice îndepărtate polii magnetici aiPământuluis-au inversat. Datorită proprietății sale magnetice, magnetita este folosită și azi ca magnet-pigment labusolă.

Istoric și etimologie

Din latină provine cuvântulmagnes-magnetcare este folosit înEvul Mediupentru denumirea mineralului, termenul demagnetiteste folosit pentru prima oară în 1845 de geologul și mineralogul austriacWilhelm Ritter von Haidinger(1795-1871).
InChinaproprietățile magnetice ale mineralului sunt cunoscute deja în secolul XIî.e.n..Prima menționare a mineralului camagnetisînEuropao face filozoful și naturalistul grecTheophrastos din Eresos(390-371 î.e.n.) ulterior este amintit dePliniuscamagnesmineral găsit de un cioban pe muntele Ida (azi pe teritoriulTurciei) piatră care rămâne lipită de vârful metalic al toiagului ciobanului.
Plinius clasifică aceste pietre magnetice ca feminine sau masculine după felul cum se atrag sau resping între ele.
Mineral cu aspect asemănător având însă culoarea albă, neavând proprietăți magnetice va fi numitMagnezitMgCO₃. Probabil de aici provine și denumirea unei regiuni dinGreciaMagneziadinThesalia.

Răspândire

Mineralul ia naștere pe cale naturală

prin procesele devulcanism,la temperaturi ridicate (cca. 600 °C) temperatură cedată de lava vulcanică rocilor înconjurătoare.
Prin ieșire la suprafață a lavei se reduc presiunea ce determină degajarea de gaze în cantități mari, așa numiții vapori de apă atacă rocile din punct de vedere chimic formându-se calcare dolomitice, fiind astfel eliminat bioxidul de carbon, formându-se hidroxizi alcalini.
Dacă lava conținefiervor lua naștere oxizi de fier, care prin răcire cristalizează dând naștere lamagnetitFe₃O₄sau minerale înrudite neavând proprietăți magnetice cahematitulFe₂O₃.
Aceste procese de formare a unui mineral fiind numiteprocese pneumatolitice(grec.:pneuma = gaz, lyein = dizolva, lega).

Produs pe cale artificială

prima metodă utilizată e metoda lui V.A.M. Brabers care cu ajutorul procedeului de topire pe straturi (printr-o încălzire prin inducție) în cuptorul cu oglindă la temperaturi și tensiuni de suprafață controlate, se obțin din α-Fe₂O₃cu o puritate de 99.9%, cristale cu o mărime medie de 2 - 5 cm care vor fi în cuptorul cu oglindă 70 de ore la o temperatură de 1130 °C într-o atmosferă de CO₂și H₂tratat pentru a echilibra tensiunile din material și eliminarea formării unei rețele cristaline defectuoase înstructuramagnetitului.

Mineralul poate fi găsit în natură

în formă compactă, granulată, sau critalină cu cristale octaedrice înroci magmaticecabazalt,diabazșigabro.
Mineralul poate fi întâlnit și înroci metamorficesauroci sedimentareîn albiarâurilor.
Malurile sauștrandurile negredinCalifornia,Noua Zeelandă Fuerteventura(Insulele Canare) conțin magnetit.
Cantități mai însemnate de magnetit sunt în regiunile:KirunaSuedia,PibaraAustraliade vest, Adirondack, Oregon, New Jersey, Pennsylvania, North Carolina, Virginia, New Mexico, Utah, ColoradoUSA,Norvegia,Germania,Italia,Elveția,Africa de Sud,Rusia,India,Mexic.

Structură

Din punct de vedere cristalografic magnetitul aparține de grupaspinelului,cristalele dezvoltate normal având frecvent cristale gemene cu suprafețe octaedrice mai rar rombdodecaedrice.
Magnetitul cristalizează și în sistemul de cristalizare invers al spinelului, ionii de fier trivalent (Fe³⁺) sunt repartizați în mod uniform tetraedric cu legați de ionii deoxigen,pe când ionii de fier bivalent (Fe²⁺) sunt repartizați uniform în rețeaua de structură octaedrică și tetraedrică.
^[1] Simetria la faza de temperatură înaltă a magnetitului a fost deja în anul 1915 clarificată, grupa structurii spațiale fiindFd3mbzw.O⁷_h,unde constanta structurii de rețea estea= 8,394 &Aring, astfel rezultă 8 forme structurale de bază cu 56 de atomi într-un sistem de cristalizare cubic.

Utilizare

Ca materie primă:

Magnetitul împreună cu hematitul sunt principalele minereuri de fier (până la 72 % fier) sub denumirea de oxid negru de fier se înțelege magnetit concasat (măcinat).

Folosit de viețuitoare:

Diferiteanimalenecesită magnetita pentru oorientaregeografică pe teren.
Astfel se pot amintialbinele,moluștele, porumbeii (cu magnetit la baza ciocului), magnetobacteriile, (cu magnetit în membrana celulară) care le ajută să se orienteze după linnile magnetice terestre.

Ca material de construcție:

In industria de construcție sub formă granulată utilizată din cauza densității mari a mineralului (4,65 bis 4,80 kg/dm³) în betonurile grele și ca ziduri de protecție contra radiațiilor.

Utilizat în industria semiconductorilor:

Această utilizare în electronică se bazează pe teoria rotației în anumite structuri (configurații) a electronilor, sau atomilor (Spinpolarisation) ca ventile (Spinventile, ce folosesc efectul GMR (Giant Magneto Resistance), este un efect studiat în mecanica cuantică).

Caracteristici

Magnetism:

Timpul îndelungat în care a fost folosit și studiat mineralul, permite explicația structurii cristalului. Fe₃O₄are proprietăți feromagnetice (cu momente de forță magnetică). Ordinea structurii magnetice în magnetită se poate explica numai prin cele două subgrupări a rețelelor din figura 2 după teoria (Antiferomagnetică) a fizicianului francez Louis Néel (1904-2000). În acest model se presupune un schimb de efecte între structurile octaedrice și tetraedrice cu ioni de oxigen ordonate cu ioni de fier puternic negativi și schimbarea efectului între ionii din subgrupa aceleași rețele slab pozitiv și negativ.
Această determină o ordine antiparalelă a momentelor de forță magnetică.
TemperaturaCurie(când proprietățile magnetice dispar) este foarte ridicată cu valoarea T_N=850K.

Transformarea Verwey

Conductibilitatea electrică a magnetitei care e în general influențată de numărul electronilor liberi:

{\vec {j}}=\sigma {\vec {E}}

este influențat mult de temperatură, astfel la T=120K magnetita își schimbă abrupt proprietatea conductibilității electrice, de la un bun conductor electric (ca. 0.2 mΩm la T>120K) devine un izolator electric (40mΩm la T<120K).
Această proprietate a mineralului a fost studiată și explicată teoretic în anul 1939 de E. J. W. Verwey.

Vezi și

Legături externe

Materiale media legate demagnetitlaWikimedia Commons
roMagnetit-DEX
deMineralienatlas:Mineralienatlas (Wiki)
deMineralogy Database - Mineral Collecting, Localities, Mineral Photos and Data
deBaulexikon online - Bauwerk Verlag GmbH, Berlin
articolul coespunzător de pe de.wp

Note

^ W. H. Bragg and F. R. S. Cavendish,The Structure of the Spinel Group of Crystals,Phil. Mag. 30(176), (1915), 305-315

[1] W. H. Bragg and F. R. S. Cavendish,The Structure of the Spinel Group of Crystals,Phil. Mag. 30(176), (1915), 305-315

[1]