SOBRE A COR, CENTROS DE COR E TRATAMENTOS DE COR NA BRASILIANITA. Prof. Klaus Krambrock

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Yasmin Casqueira Lopes
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1 SOBRE A COR, CENTROS DE COR E TRATAMENTOS DE COR NA BRASILIANITA Prof. Klaus Krambrock

2 Objetivos A brasilianita com composição química NaAl 3 (PO 4 ) 2 (OH) 4 é considerada um dos poucos minerais de fósforo com qualidade gemológica. A cor da brasilianita varia entre amarela, amarela esverdeada e verde amarelada. A origem da cor ainda é desconhecida. Um centro buraco O - entre um íon de Al e P foi detectado e analisado em brasilianitas, mas foi descartado como centro de cor. Impurezas de ferro em suas duas valências Fe 2+ e Fe 3+ foram consideradas como centros cromóforos. 2

3 Ocorrências brasileiras Pegmatitos: 1 - Córrego Frio; 2 - Telírio; 3 - Sebastião Cristino; 4 - Ari Machado 5 - Agenor Silistrino (Jenipapo). 3

Estrutura da brasilianita A estrutura cristalina da brasilianita é monoclínica com grupo espacial P2 1 /n e quatro moléculas por célula unitária.

4 Estrutura da brasilianita A estrutura cristalina da brasilianita é monoclínica com grupo espacial P2 1 /n e quatro moléculas por célula unitária. A estrutura pode ser descrita como octaedros distorcidos de AlO 6 ligados pelas arrestas ao longo da direção [100] e interconectados por tetraedros quase perfeitos de PO 4. Íons de sódio (Na) são encontrados em cavidades formados pelos octaedros e tetraedros. Recentemente, a estrutura foi refinada por difração de nêutrons onde a localização das hidroxilas foi determinada. Os parâmetros da célula unitária são: a = , b = , c = Å = 90.00, = 97.37, = Volume V = Å 3 and Z = 4. 4

5 Análise de microsonda eletrônica (modo WDS) Al 2 O 3 P 2 O 5 Na 2 O K 2 O FeO SiO 2 CaO F H 2 O* Total M-CFR Nd M-TEL M-SCR M-AMA M-AGS (±0.38) (±0.24) (±0.39) (±0.10) (±0.87) (Ideal)

6 Absorção óptica - Cor brazilianite S C R O - hole center Absorbance 2 1 natural 200 kg y 300 o C 200 kg y Fe 2+ (?) Energy (ev) 6

7 Electron Paramagnetic Resonance (EPR) Mono-crystalline spectra 10 O - in brazilianite 31 P 100% I = 1/2 334 b site 1 site 2 c GHz 334 a b 334 c a EPR (arb. units) 0-10 P (HF) = 145 MHz Al (HF) = 10 MHz LW = 0.25 mt Magnetic Field (mt) H (HF) = 27 MHz LW = 0.25 mt Ti 3+ 1 H 100% I=1/2 dois vizinhos equival. Magnetic Field (mt) Angle (degrees) Angle (degrees) Angle (degrees) Interpretação: Centro O - localizado entre um íon de P e um íon de Al 7

8 Electron Paramagnetic Resonance (EPR) Powder spectra EPR (arb. units) SC SC CL CL SC MC * kgy 200 kgy 450ºC 300ºC 200 kgy natural EPR (arb. units) kgy 200 kgy 450ºC 300ºC 200 kgy natural 3+ O- Fe O - Ti 3+ H 0 H 0 brazilianite Mendes Pimentel braziliante TEL Magnetic Field (mt) Magnetic Field (mt) Foram identificados por EPR diferente centros paramagnéticos: Fe 3+ em sítio de Al, centro O - localizado entre Al e P, Ti 3+ em sítio de Al, e H 0 atômico. 8

9 O centro de cor O - Teoria de Schirmer: Um polaron pequeno levemente ligado (um buraco livre preso por cargas ligantes): a transição ótica é uma transferência de carga entre sítios equivalentes Um exemplo simples: 2 sítios de oxigênio equivalentes: O 2- O - E Q Q E trans O - O 2- Q Q Q A transição ótica depende da coordenação do centro (posições equivalentes), é intenso (altamente permitido), muito comum em óxidos. 9

10 Mudanças de cor em brasilianitas Natural Irradiação por raios gama ou elétrons Tratamento térmico ( o C) Irradiação por raios gama ou elétrons 10

11 Conclusões Análise por microsonda eletrônica das brasilianitas estudadas mostra que todas as amostras contêm muito pouco de ferro (FeO < 0.04 % em peso) como impurezas. A cor amarela (e não a cor verde) pode ser incrementada por irradiação gama ou por elétrons. As brasilianitas ficam incolor com tratamentos térmicos entre ºC. A cor pode ser restaurada com irradiação gama ou por elétrons. A cor amarela é causada por uma banda de absorção na região do ultravioleta próximo e correlaciona com espectro de EPR relacionado com um centro buraco O - localizada entre um íon de Al e P. A tom verde da cor de brasilianitas é causada por um larga banda de absorção centrado no vermelho ao infravermelho com origem ainda desconhecida (Fe 2+?). 11

12 Conclusões Outros centros paramagnéticos como Ti 3+ Al e H0 também são criados por irradiação gama e funcionam como centros de elétron. Enquanto a concentração de centros buraco O - é limitada pela concentração de centros elétrons quando usando raios gama, irradiação por elétrons é mais eficiente na geração deste centro. A cor amarela é causada por este centro buraco O - em que o buraco transita de uma posição para outra ao redor do Al. Existem diferentes centros O - na brasilianita. Trabalho futuro: estudar brasilianita com teor de ferro mais alto. 12

Souza Guimarães (2013), IC Michele Aparecida Flores Costa (2013).

13 Colaborações IGC UFMG Prof. Joachim Karfunkel, Prof. Mario Chaves Mestre Luiz Antônio Gomes Silveira (2013), IC Frederico Souza Guimarães (2013), IC Michele Aparecida Flores Costa (2013). UFOP Prof. Ricardo Scholz Acéletron - Gabriel Em memória: Luiz Alberto Dias Menezes Filho 13

14 Agradecimentos FIM! OBRIGADO! 14

15 Referências Gatta, G.D.; Vignola, P.; Meven, M.; gemology: single-crystal diffraction Rinaldi, R. - Neutron diffraction in study of brazilianite, Requardt. Zeischrift fürr Naturforschung, Teil A, v. 37, p , 1982., A; Hill, F. ;Lehmann, G. - A firmly Silveira, L. A. G.; Chaves, M. L. S., Krambrock, K.; localizated Menezes hole Filho, center L. A. D.; in the mineral brazilianite. Zeischrift fürr Naturforschung, Teil A, v. 37, p , Brandão, Silveira, P. L. R. A. G.;Scholz Chaves, M. L. S., Krambrock, K.; Menezes Filho, L. A. D.;, R.;Costa, mineralógico Gerais. O.F. Schirmer, In: Revista e química J. de Geociências mineral da M.A.F. (UNESP) brazilianita - Ocorrência, (no e prelo). seus depósitos contexto em Minas Physics materials Cond.. Matter, 18, R667 (2006) O- 15

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