FMF - Foro de Mineralogía Formativa

[Diego25]

Hola,

Estuve buscando información acerca del magnetismo de las pirrotitas y encontré que la intensidad del magnetismo varía con respecto al contenido de hierro.

No sé si pueden ayudarme a entender mejor este tema puesto que, por ignorancia, asociaba que un mineral de hierro, cuanto más profundo se forme y mayor simetría presente, será más magnético; y que por lo visto, según los textos es todo lo contrario.

Tiene que ver con la posición de los átomos? de la estructura?

El texto dice lo siguiente:
Propiedades magnéticas La red ideal de FeS, como la de la troilita, no es magnética. El ferromagnetismo que se observa ampliamente en la pirrotina se atribuye por tanto a la presencia de concentraciones relativamente grandes de vacantes de hierro (hasta un 20%) en la estructura cristalina. Estos huecos disminuyen la simetría del cristal. "Por tanto, las formas monoclínicas de la pirrotina son, en general, más ricas en defectos que las formas hexagonales simétricas y por ello, son más magnéticas.

Por qué???

Muchas gracias,
Saludos de Lima Perú,


Diego.

[Frederic Varela]

Hola Diego, si utilizas el buscador del Foro (la lupa en la parte de arriba de la página) escribiendo "magnetismo pirrotina", podrás encontrar toda la información publicada sobre este tema.
Saludos.

[Josele]

Hola Diego,

Es un tema complejo, hay que tener una buena base de conocimientos físicos para entenderlo a fondo (lo que no es mi caso).
Sin embargo, en líneas generales puede decirse que si la pirrotina es mas magnética que su politipo troilita (que apenas existe en la Tierra) será porque la pirrotina está desequilibrada electronicamente mientras que en la troilita los spins están equilibrados y se contrarrestan entre ellos. Por favor, que me corrija alguien que esté mas puesto en física.

Aquí tienes mas información sobre la pirrotina:
https://www.foro-minerales.com/forum/viewtopic.php?p=61674#61674

Y aquí sobre el magnetismo en los minerales:
https://www.foro-minerales.com/forum/viewtopic.php?p=77895#77895

Un saludo.

(Frederic, si haces lo que propones ¡solo sale este mismo hilo!)

[Jordi Fabre]

[Josele]

[Frederic Varela]

Como todo buscador, depende como lo acotes.
Si buscas magnetismo pirrotina salen 9 resultados, si buscas magnetismo salen 73 resultados, si buscas ferromagnetismo salen 10, si buscas ferromagne* salen 28, ya que abarcas ferromagnetismo y ferromagnético, etc. etc.
Es cuestión de jugar con las palabras y con el buscador.:)
(y con el asterisco)
Saludos.

[Diego25]

Por lo que he entendido (luego de todo lo que he leído en los temas donde se habla de magnetismo en este foro); tiene que ver no solamente con respecto a su contenido de hierro; sino con los átomos y la estructura cristalina de estos.

Igual, considero que debo leer más sobre este tema que resultó ser mas complejo de lo que pensé.

Muchas gracias a todos,

Diego.

[Cesar M. Salvan]

En efecto, el magnetismo de la pirrotita depende de su estructura cristalina.

La pirrotita tiene una estructura similar a la celda hexagonal del NiAs (niquelina). Una de las peculiaridades de esta estructura, es que puede permitir vacantes de metal cuando se agrupen las celdas para formar un cristal.
Dependiendo de como se organicen estas estructuras básicas, podemos tener diversos tipos de superestructuras. Estos tipos de superestructuras se denominan politipos. Así, la pirrotita realmente no es un solo mineral, sino una familia de diversos politipos, no estequiométricos y que muestran diferentes propiedades, como diferente sistema cristalino, diferente comportamiento magnético y diferente estabilidad y reactividad. Estas propiedades son muy interesantes y algunas de ellas son objeto de estudio ahora en nuestro laboratorio.

Esas diferencias estan en función de la cantidad de vacantes de metal (la pirrotita no es estequiométrica), la complejidad del apilamiento de celdas y como se apilen y distancien las vacantes, la direccion de estas vacantes en el cristal y en definitiva, del patrón formado en la superestructura. Esto hace que los momentos magnéticos de los átomos se orienten de diferentes formas, a veces anulándose y a veces fortaleciendose, dando lugar a diversos comportamientos magnéticos.

Así, tenemos estos politipos:

pirrotita-1C: metaestable (solo se da alta temperatura), paramagnetica y hexagonal. Es la estructura menos ordenada en su distribución de vacantes y metal, por ello es paramagnética.

Troilita: ya no se considera un mineral independiente, sino un politipo estequiometrico de la pirrotita. Es antiferromagnética

Pirrotita-4C: de naturaleza ferrimagnética y cristalización monoclínica, es la que mas reacciona a los imanes y puede adquirir magnetización. Su composición es Fe7S8. Es la forma mas estudiada y conocida del mineral.

pirrotitas-5C, 6C y 11C: son no magnéticas. De composicion Fe(n-1)S(n)(n>8). Se discute su cristalografía y no esta totalmente clara la causa de la falta de magnetismo que puede estar en la distribución de cationes Fe(III) y Fe(II) y vacantes en la superestructura. Físicamente es antiferromagnética, y muestra falta de reactividad a los imanes corrientes. la 5C es ortorómbica pseudohexagonal, la 6C monoclínica y la 11C ortorómbica.

Hay algun politipo mas, pero estos son los mas conocidos, creo.

Como ves el magnetismo es un tema bastante complejo y las causas del comportamiento magnetico a nivel macroscópico son diversas y relacionadas con la super-estructura del mineral.

[Diego25]

Muchas gracias César! Muy didáctico!

Solo tengo una consulta...el término "vacante" se refiere a los "espacios huecos representado por 1-x?"

Disculpa si la pregunta es tonta.

[Cesar M. Salvan]

No se a que te refieres con 1-x. Pero vacantes es eso...huecos vacíos donde, en un cristal estequiométrico, debería haber átomos metálicos.

En la figura adjunta te muestro un esquema muy simple de la distribución de átomos de hierro en una estructura de pirrotita-4M. Los circulitos blancos son vacantes y los negros son átomos de hierro. Normalmente, en la superestructura del mineral, se ordenan series completamente llenas con series como ésta que muestro.
Las propiedades magnéticas dependen del patrón de bandas "llenas" y bandas "con huecos" y de cómo se ordenen los spines atómicos en cada sitio.

A grosso modo, para que se ve mas intuitivamente (aunque no es exactamente asi), si todas las bandas estuvieran llenas, los spines, que van antiparalelos en capas, se anulan y el cristal resultante es antiferromagnético (es decir, los momentos magnéticos de los átomos van en oposición, una capa los tiene "hacia arriba" y otra capa "hacia abajo", anulándose unos a otros).

Los huecos en la pirrotita 4M le confieren un comportamiento ferrimagnético: no cambia la ordenación de los momentos magnéticos, pero los huecos o vacantes hacen que no sean iguales los que van "hacia arriba" y los que van "hacia abajo", resultando en un vector de magnetización. Esto es muy importante, ya que cuando se induce un campo externo (con un imán, por ejemplo), se produce una "anisotropía inducida por campo" (field induced anisotropy), que es una característica de minerales ferrimagnéticos, como la magnetita o esta pirrotita.

Y aqui llega lo que percibimos macroscópicamente. Estos momentos magnéticos son como "pequeños imanes" dentro de la pirrotita. El imán externo tiende a alinear estos momentos con su propio campo, lo cual produce millones de pequeñas fuerzas cuya resultante es la atracción que observamos.

Espero que esto te oriente un poco, aunque es algo complicado explicar estas cosas del magnetismo, porque no es un fenómeno nada sencillo...

[Diego25]

No tengo palabras César.

Muchas gracias, con toda esta información ya me queda claro.

Gracias a todos!