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Articulo de referencia

Jarosita

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La jarosita es un sulfato hidratado básico de potasio y hierro férrico (Fe-III) con la fórmula química KFe₃ ( SO₄ ) ₂ ( OH) ₆ . Este mineral sulfato se forma en depósitos minerales por la oxidación de sulfuros de hierro . La jarosita se produce frecuentemente como subproducto durante la purificación y refinación del zinc , y también se asocia comúnmente con drenaje ácido de minas y suelos sulfatados ácidos .

Propiedades físicas

Cristales de jarosita de Sierra Peña Blanca, Aldama, Chihuahua, México (5,6 × 3,1 × 1,6 cm)

La jarosita tiene una estructura cristalina trigonal y es frágil, con clivaje basal, una dureza de 2,5–3,5 y una densidad de 3,15–3,26. Es translúcida a opaca con un brillo vítreo a mate, y su color varía de amarillo oscuro a marrón amarillento. A veces se puede confundir con limonita o goetita, con las que suele aparecer en el gossan (capa oxidada sobre un yacimiento mineral). La jarosita es un análogo de hierro del sulfato de aluminio y potasio, la alunita .

Serie de soluciones sólidas

El supergrupo de la alunita incluye los subgrupos de alunita , jarosita, beudantita , crandallita y florencita . Los minerales del supergrupo de la alunita son isoestructurales entre sí y se produce una sustitución entre ellos, dando lugar a varias series de soluciones sólidas . El supergrupo de la alunita tiene la fórmula general AB 3 (TO 4 ) 2 (OH) 6 . En el subgrupo de la alunita B es Al, y en el subgrupo de la jarosita B es Fe 3+ . El subgrupo de la beudantita tiene la fórmula general AB 3 (XO 4 )(SO 4 )(OH) 6 , el subgrupo de la crandallita AB 3 (TO 4 ) 2 (OH) 5 •H 2 O y el subgrupo de la florencita AB 3 (TO 4 ) 2 (OH) 5 o 6 .

Estructura cristalina de la jarosita. Código de colores: Potasio, K: púrpura; Azufre, S: oliva; Hierro, Fe: azul violeta; Celda: azul cielo.

En la serie jarosita-alunita, el Al puede sustituir al Fe, y probablemente exista una serie de solución sólida completa entre la jarosita y la alunita, KAl₃ ( SO₄ ) ₂ ( OH) ₆ , pero los miembros intermedios son raros. El material de Kopec , República Checa , tiene aproximadamente la misma cantidad de Fe y Al, pero la cantidad de Al en la jarosita suele ser pequeña.

Cuando la jarosita se forma por oxidación de pirita en arcillas sedimentarias, las principales fuentes de K + son la ilita , una arcilla no expansiva, o el feldespato potásico . En otros entornos geológicos, la alteración de la mica también puede ser una fuente de potasio.

En la serie jarosita-natrojarosita, el Na sustituye al K hasta al menos Na/K = 1:2,4, pero el miembro extremo de sodio puro NaFe 3 (SO 4 ) 2 (OH) 6 no se conoce en la naturaleza. Los minerales con Na > K se conocen como natrojarosita . La formación de los miembros extremos (jarosita y natrojarosita) se ve favorecida por un ambiente de baja temperatura, menos de 100  °C, y se ilustra por la zonación oscilatoria de jarosita y natrojarosita encontrada en muestras de la mina Apex, Arizona, y Gold Hill, Utah . Esto indica que hay una amplia brecha de miscibilidad entre los dos miembros extremos, [ 5 ] y es dudoso que exista una serie completa entre la jarosita y la natrojarosita.

En la jarosita de hidronio [ 6 ] el ion hidronio H 3 O + también puede sustituir a K + , con un mayor contenido de iones hidronio causando una marcada disminución en el parámetro de red c , aunque hay poco cambio en a . [ 7 ] La jarosita de hidronio solo se formará a partir de soluciones deficientes en álcalis, ya que la jarosita rica en álcalis se forma preferentemente.

Los cationes divalentes también pueden sustituir al catión monovalente K + en el sitio A. [ 8 ] El equilibrio de carga se puede lograr de tres maneras.

En primer lugar, reemplazando dos cationes monovalentes por un catión divalente y dejando una vacante en el sitio A, como en la plumbogummita , Pb 2+ Al 3 (PO 4 ) 2 (OH) 5 .H 2 O, que es un miembro del subgrupo de la crandallita.
En segundo lugar, mediante la incorporación de iones divalentes en los sitios B, como en la osarizawaita , Pb 2+ Cu 2+ Al 2 (SO 4 ) 2 (OH) 6 , subgrupo de la alunita, y la beaverita , Pb 2+ Cu 2+ (Fe 3+ ,Al) 2 (SO 4 ) 2 (OH) 6 , subgrupo de la jarosita.
En tercer lugar, reemplazando aniones divalentes por aniones trivalentes, como en la beudantita , PbFe 3+ 3 (AsO 4 ) 3− (SO 4 )(OH) 6 , subgrupo de la beudantita.

Historia

La jarosita fue descrita por primera vez en 1852 por August Breithaupt en el Barranco del Jaroso, en la Sierra Almagrera (cerca de Los Lobos, Cuevas del Almanzora, Almería , España ). El nombre jarosita deriva directamente de «jara», nombre español de una flor amarilla del género Cistus que crece en la sierra. Tanto el mineral como la flor tienen el mismo color.

Se han encontrado misteriosas esferas de arcilla, de 1,5 a 5 pulgadas (40 a 125 mm) de diámetro y cubiertas de jarosita, debajo del Templo de la Serpiente Emplumada , una antigua pirámide escalonada de seis niveles ubicada a 30 millas (50 km) de la Ciudad de México. [ 9 ]  

Exploración de Marte

El sulfato férrico y la jarosita han sido detectados por tres rovers marcianos: Spirit , Opportunity y Curiosity . Estas sustancias son indicativas de condiciones altamente oxidantes que prevalecen en la superficie de Marte . En mayo de 2009, el rover Spirit se atascó al pasar por una zona de sulfato férrico blando que había estado oculta bajo una capa de suelo de apariencia normal. [ 10 ] Debido a que el sulfato de hierro tiene muy poca cohesión, las ruedas del rover no pudieron obtener la tracción suficiente para sacar el cuerpo del rover de la zona de sulfato de hierro. Se intentaron varias técnicas para liberar al rover, pero las ruedas finalmente se hundieron tan profundamente en el sulfato de hierro que el cuerpo del rover quedó apoyado en la superficie marciana, impidiendo que las ruedas ejercieran fuerza alguna sobre el material que se encontraba debajo. Como el equipo del JPL no logró recuperar la movilidad de Spirit , esto significó el final del viaje para el rover.

Perforación profunda en la Antártida

En la Tierra, la jarosita se asocia principalmente con la etapa final de la oxidación de la pirita en ambientes arcillosos, y también se puede encontrar en desechos de relaves mineros donde prevalecen condiciones ácidas. Contra todo pronóstico, la jarosita también se ha descubierto fortuitamente en cantidades minúsculas en forma de pequeñas partículas de polvo en núcleos de hielo recuperados de un pozo profundo en la Antártida . Este sorprendente descubrimiento lo realizaron geólogos que buscaban minerales específicos capaces de indicar ciclos de edad de hielo dentro de las capas de un núcleo de hielo de 1620 metros de longitud. [ 11 ] Los geólogos especulan que el polvo de jarosita también podría haberse acumulado dentro del hielo en los glaciares de Marte. [ 12 ] Sin embargo, esta hipótesis es objeto de controversia porque, en Marte, los depósitos de jarosita pueden ser muy gruesos (hasta 10 metros). No obstante, Marte también es un planeta muy polvoriento y, en ausencia de tectónica de placas en Marte, los depósitos de polvo glacial podrían haberse acumulado durante largos períodos de tiempo.

Uso en la ciencia de los materiales

Jarosita es también un término más genérico que designa una extensa familia de compuestos de la forma AM₃ ( OH) ₆ ( SO₄ ) ₂ , donde A⁺ = Na , K , Rb , NH₄ , H₃O , Ag , Tl y M³⁺ = Fe , Cr , V. En física de la materia condensada y ciencia de los materiales, son conocidos por contener capas con estructura de red de kagome , relacionadas con imanes geométricamente frustrados . [ 13 ] [ 14 ]

Véase también

Referencias

  1. ↑ Warr, LN (2021). "Símbolos minerales aprobados por IMA–CNMNC" . Mineralogical Magazine . 85 (3): 291– 320. Bibcode : 2021MinM...85..291W . doi : 10.1180/mgm.2021.43 . S2CID 235729616 . 
  2. ↑ Gaines et al (1997) Nueva Mineralogía de Dana, Octava Edición, Wiley
  3. ↑ "Jarosita" .
  4. ↑ Anthony, John W.; Bideaux, Richard A.; Bladh, Kenneth W.; Nichols, Monte C. (2005). "Jarosita" (PDF) . Manual de Mineralogía . Mineral Data Publishing . Recuperado el 14 de marzo de 2022 .
  5. ↑ Mineralogista estadounidense (2007) 92:444–447
  6. ↑ Mineralogista estadounidense (2007) 92:1464–1473
  7. ↑ Mineralogista estadounidense (1965) 50:1595–1607
  8. ↑ Mineralogista estadounidense (1987) 72:178–187
  9. ↑ "Discovery News (2013) "Robot encuentra misteriosas esferas en un templo antiguo"" . Archivado del original el 19-03-2015 . Recuperado el 30-04-2013 .
  10. ↑ Chang, Kenneth (19 de mayo de 2009). "Las 5 ruedas operativas del rover de Marte están atascadas en un punto blando oculto" . The New York Times . ISSN 0362-4331 . Consultado el 19 de mayo de 2009 . 
  11. ↑ Joosse, Tess (2021). "Una sustancia hallada en el hielo antártico podría resolver un misterio marciano". Science . doi : 10.1126/science.abg7690 . ISSN 0036-8075 . S2CID 234047108 .  
  12. ↑ Baccolo, Giovanni; Delmonte, Barbara; Niles, PB; Cibin, Giannantonio; Di Stefano, Elena; Hampai, Dariush; Keller, Lindsay; Maggi, Valter; Marcelli, Augusto; Michalski, Joseph; Snead, Christopher; Frezzotti, Massimo (2021). "La formación de jarosita en el hielo profundo de la Antártida proporciona una ventana a la meteorización ácida y limitada por agua en Marte" . Nature Communications . 12 (1): 436. Bibcode : 2021NatCo..12..436B . doi : 10.1038/s41467-020-20705-z . ISSN 2041-1723 . PMC 7815727. PMID 33469027 .   
  13. ↑ Harrison, A. (2004). "Primero atrapa a tu liebre: el diseño y la síntesis de imanes frustrados". J. Phys.: Condens. Matter . 16 ( 9– 12): S553– S572. Bibcode : 2004JPCM...16S.553H . doi : 10.1088/0953-8984/16/11/001 . S2CID 250736993 . 
  14. ↑ Wills, AS; Harrison, A.; Ritter, C.; Smith, R.; et al. (2000). "Propiedades magnéticas de jarositas puras y dopadas diamagnéticamente: antiferromagnetos kagomé modelo con cobertura variable de la red magnética". Phys. Rev. B . 61 (9): 6156– 6169. Bibcode : 2000PhRvB..61.6156W . doi : 10.1103/PhysRevB.61.6156 . 
  • Palache C., Berman H. y Frondel C. (1951) Sistema de mineralogía de Dana, (7.ª edición), vol. II, 560–562.
  • Datos de Webmineral
  • Universidad de Cornell (2004) Cómo un mineral poco conocido proporcionó una pista vital sobre el agua en Marte.
  • Discovery News (2013) "Robot encuentra misteriosas esferas en un templo antiguo" Archivado el 19 de marzo de 2015 en Wayback Machine
  • Más información sobre el sistema hidrotermal de Jaros.