Imogolite
| Imogolite | |
|---|---|
 | |
| Categoria | Filossilicatos (mineral de argila) |
| Classificação Strunz | 9.ED.20 |
| Cor | Branco, azul, verde, castanho, cinzento |
| Fórmula química | Al 2SiO 3(OH) 4 |
| Propriedades cristalográficas | |
| Sistema cristalino | Tetragonal Grupo espacial desconhecido |
| Hábito cristalino | Massas concoidais a terrosas de partículas microscópicas semelhantes a fios e feixes de tubos finos, cada um com cerca de 20 Å de diâmetro. |
| Propriedades ópticas | |
| Índice refrativo | n= 1,47–1,51 |
| Birrefringência | A imogolite é um cristal com forte concentração na água |
| Propriedades físicas | |
| Densidade | 2,0-2,7 |
| Dureza | 1,5 - 2 (dureza de Mohs) |
| Clivagem | ausente |
| Brilho | Vitroso, resinoso, ceroso |
| Risca | Branca |
| Referências | [1][2][3][4] |
Imogolite (ou imogolita) é um mineral de argila do grupo das alofanas, constituído por silicatos de alumínio hidratados, com a fórmula química ideal Al
2SiO
3(OH)
4, que ocorre em solos formados pela meteorização e alteração de cinzas vulcânicas.[1][5][6][7]
Descrição
Foi descrito em 1962 pelos pedólogos japoneses Naganori Yoshinaga e Shigenori Aomine a partir de uma amostra recolhida em Uemura, prefeitura de Kumamoto, Kyūshū (Japão).[8][9] O nome tem origem na palavra japonesa イモゴ, imogo, que designa os solos amarelo-acastanhados derivados da alteração de cinzas vulcânicas. Ocorre em andossolos e noutros solos de origem vulcânica junto com alofanas, quartzo, cristobalite, gibbsite, vermiculite e limonite.[2]
A imogolite consiste numa rede de nanotubos com um diâmetro externo de ca. 2 nm e um diâmetro interno de ca. 1 nm. As paredes do tubo são formadas por folhas contínuas de Al(OH)
3 (gibbsite) e grupos de aniões de ortossilicato (O
3SiOH). Devido à sua estrutura tubular, disponibilidade natural e baixa toxicidade, a imogolite tem aplicações potenciais em materiais compósitos poliméricos, armazenamento de gás combustível, absorventes e como suporte de catalisadores em produtos químicos de catálise.[10]
Estrutura
A estrutura atómica da imogolite foi publicada em 1972,[11] demonstrando que a imogolite apresenta uma forma tubular bem definida com um diâmetro monodisperso de aproximadamente 2 nm. Assim, a imogolite pode ser considerada como uma nanopartícula natural ou mesmo um nanomineral.
A imogolite apresenta uma estrutura nanotubular que consiste numa camada octaédrica de iões de alumínio na parte externa do tubo e uma camada tetraédrica de iões de silício na parte interna. Ao contrário da maioria dos minerais de argila, a camada tetraédrica não é composta de um conjunto de iões de silício compartilhando ligações Si-O-Si. Os átomos de silício estão ligados à camada octaédrica por três ligações Si-O-Al e estão isolados uns dos outros. Esta estrutura local muito particular é facilmente reconhecível por espectroscopia de RMN do silício.[12]
Síntese
Uma imogolite sintética, análoga química e estrutural à imogolite natural, foi produzida em laboratório em 1977,[13] muito antes de terem sido sintetizados pela primeira vez nanotubos de carbono em 1990. Desde então, muitas mudanças na estrutura e composição das imogolites sintéticas foram obtidas em laboratório, permitindo à ciência dos materiais explorar a grande diversidade de características físico-químicas e propriedades de integração com outros materiais e processos.
Em 1982 foi realizada uma síntese em que os átomos de silício foram substituídos por átomos de germânio,[14] que conduziu à obtenção de novos nanotubos análogos às imogolites, as Ge-imogolites. Desde então, muitas técnicas laboratoriais e industriais foram desenvolvidas para sintetizar Ge-imogolites em grandes quantidades,[15] de fazer variar a forma (parede simples ou dupla),[16] o comprimento dos tubos (micrométricos ou nanométricos)[17] e a sua cristalinidade (estrutuar lacunar).[18]
Estas Ge-imogolites de características variáveis e síntese controlada têm permitido grandes avanços no entendimento dos mecanismos de formação das imogolitas e de outras argilas do grupo da alofanas, na busca de novas propriedades e no estudo da toxicologia e ecotoxicologia dos nanomateriais.
Em 2011 foi obtida por síntese na Universidade Politécnica de Turim, uma imogolite híbrida apresentando uma cavidade recoberta por grupos Si-CH3.[19]
Foram também sintetizados nanotubos de imogolite dopados com ferro para tubos à base de silício,[20][21] de germânio[22] e híbridos.[23]
Grupo das alofanas
A imogolite está incluída no seguinte grupo de minerais e mineraloides:
- Alofana Al2O3•(SiO2)−•(H2O)−
- Hisingerite Fe2Si2O5(OH)4•2(H2O)
- Imogolite Al2SiO3(OH)4
- Neotocite (ou neotokite) (Mn,Fe)SiO3•(H2O)
- Zinalsite Zn2AlSi2O5(OH)4•2(H2O)
Ver também
Referências
- ↑ a b «Imogolite: Mineral information, data and localities». Mindat.org. Hudson Institute of Mineralogy. Consultado em 27 de junho de 2019
- ↑ a b Anthony JW, Bideaux RA, Bladh KW, et al., eds. (1995). «Imogolite» (PDF). Handbook of Mineralogy. II (Silica, Silicates). Chantilly, VA, US: Mineralogical Society of America. ISBN 9780962209710
- ↑ «Imogolite Mineral Data». Webmineral.com. Consultado em 27 de junho de 2019
- ↑ Warr, L.N. (2021). «IMA–CNMNC approved mineral symbols». Mineralogical Magazine. 85 (3): 291–320. Bibcode:2021MinM...85..291W. doi:10.1180/mgm.2021.43
- ↑ J. P. Gustafsson, E. Karltun, P. Bhattacharya, Allophane and imogolite in Swedish soils, Royal Institute of Technology (KTH), Estocolmo, 1998.
- ↑ «Webmineral: Imogolite» (em inglês)
- ↑ Naganori Yoshinaga; Shigenori Aomine (1962). «Imogolite in some Ando soils». Soil Science and Plant Nutrition (em inglês). 8: 22-29. doi:10.1080/00380768.1962.10430993 .
- ↑ Yoshinaga, Naganori; Aomine, Shigenori (1962). Imogolite in some ando soils. Soil science and plant nutrition, 8 (3): 114-121. ISSN 0038-0768. NAID 110001719472.
- ↑ Koji Wada; Naganori Yoshinaga (1969). The structure of "imogolite. American Mineralogist (Mineralogical Society of America) 54: 50-71. ISSN 0003-004X.
- ↑ Yah WO, Yamamoto K, Jiravanichanun N, et al. (2010). «Imogolite Reinforced Nanocomposites: Multifaceted Green Materials». Materials. 3 (3): 1709–1745. Bibcode:2010Mate....3.1709Y. doi:10.3390/ma3031709
- ↑ Cradwick, P.D.G.; Farmer, V.C.; Russel, J.D.; Masson, C.R.; Wada, K.; Yoshinaga, N. (25 de dezembro de 1972). «Imogolite, a hydrated aluminium silicate of tubular structure». Nature Physical Science (em inglês). 240: 187-189
- ↑ Baron, P.F.; Wilson, M.A.; Campbell, A.S.; Frost, R.L. (1982). «Detection of imogolite in soils using solid state 29Si NMR». Nature (em inglês). 299: 616-618
- ↑ Farmer, V.C.; Fraser, A.R.; Tait, J.M. (1977). «Synthesis of imogolite: a tubular aluminium silicate polymer». J. Chem. Soc. Chem. Commun. (em inglês): 462-463
- ↑ Wada, Shin-ichiro; Wada, Koji (1 de abril de 1982). «Effects on substitution of germanium for silicon in imogolite». Clays and Clay Minerals (em inglês). 30: 123–128. ISSN 0009-8604. Consultado em 28 de janeiro de 2016
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- ↑ Maillet, Perrine; Levard, Clément; Larquet, Eric; Mariet, Clarisse (7 de janeiro de 2010). «Evidence of Double-Walled Al−Ge Imogolite-Like Nanotubes. A Cryo-TEM and SAXS Investigation». Journal of the American Chemical Society (em inglês). 132: 1208–1209. doi:10.1021/ja908707a. Consultado em 28 de janeiro de 2016
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- ↑ Elnaz Bahadori, Vincenzo Vaiano, Serena Esposito, Marco Armandi, Diana Sannino and Barbara Bonelli (2017). «Photo-activated degradation of tartrazine by H2O2 as catalyzed by both bare and Fe-doped methyl-imogolite nanotubes». Catalysis Today (em inglês) !CS1 manut: Nomes múltiplos: lista de autores (link)
Bibliografia
- Wada K, Yoshinaga N (1969). «The structure of "Imogolite"» (PDF). Am. Mineral. 54: 50–71
- Gabriel JC, Davidson P (2003). «Mineral Liquid Crystals from Self-Assembly of Anisotropic Nanosystems» (PDF). Topics in Current Chemistry. 226: 126–127. doi:10.1007/b10827. Cópia arquivada (PDF) em 26 de julho de 2011 (Contains structure illustration)
- Gustafsson, Jon Petter; Karltun, Erik; Bhattacharya, Prosun (1998). Allophane and imogolite in Swedish soils or why small, previously unknown, fibres influence the water quality in forests. Col: Trita-AMI., 3046 (em inglês). Stockholm: Royal Institute of Technology (KTH)
- Yuan, Peng; Thill, Antoine; Bergaya, Faïza (2016). Nanosized Tubular Clay Minerals: Halloysite and Imogolite. Col: Developments in Clay Science, 7 (em inglês). [S.l.]: Elsevier. ISBN 978-0-08-100293-3
Ligações externas
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- Imogolita, mindat.org.
- Imogolita, webmineral.com.
- Manual de imogolita, Mineral Data Publishing.
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