IR spectra of powder hematite: effects of particle size and shape

Abstract

Hematites obtained by heating goethite gave different IR absorption spectra depending on the temperature of formation. Hematites formed between 250–600°C consisted of lath-like crystals (average size 0.4 ×0.08 µm) and showed, in accordance with theoretical predictions, very similar IR spectra whose absorption bands could all be assigned to surface mode vibrations. However, significantly different IR spectra were given by hematites formed between 700–950°C, the differences being correlated with variations in the size and shape of the particles. Differences observed in the IR spectra of powder hematite do not therefore justify new names for the mineral, as have been proposed in the literature.

Résumés

Les spectres d'absorption IR d'hématite sont fonction de la température de formation lorsque ce minéral est produit par chauffage de goethite. Les hématites, formées entre 250° et 600°C, présentent des critaux à faciès de lattes (environ 0.4×0.08 µm) et des spectres IR très voisins, en accord avec des prévisions théoriques; les bandes d'absorption peuvent être attribuées à des modes de vibration de surface. Toutefois, des spectres IR différents sont obtenus sur des hématites formées entre 700° et 950°C, les différences étant liées aux variations de taille et de forme des particules. Des différences observées dans des spectres IR d'hématite en poudre ne justifient pas l'attribution de noms nouveaux à ces minéraux, contrairement à ce qui fut proposé dans la littérature.

Kurzreferat

Hämatit, gewonnen durch Goethiterhitzung, zeigte in Abhängigkeit zur Bildungstemperature unterschiedliche IR-Absorptions-spektren. Die zwischen 250–600°C gebildeten Hämatite bestanden aus lattenähnlichen Kristallen (Durchschnittsgröße 0.4×0.08 µm) und zeigten im Einklang mit theoretischen Vorhersagen ganz ähnliche IR-Spektren, deren Absorptionsbanden insgesamt als Oberflächenschwingungen charakterisiert werden konnten. Im Gegensatz dazu lieferten die bei 700–950°C hergestellten Hämatite signifikant unterschiedliche IR-Spektren, korrelierber mit Veränderungen ihrer Partikelgröße und Gestalt. Deshalb rechtfertigen die bei der IR-Spektroskopie von gepulverten Hämatiten beobachteten Unterschiede keine neue Namensgebung für das Mineral, wie es in der Literatur vorgeschlagen wurde.

Resumen

Muestras de hematita en polvo obtenidas por tratamiento térmico de goetita presentan diferentes espectros IR. En el margen de 250–600°C las muestras presentan un espectro muy semejante en el que las absorciones son debidas a modos superficiales, como se predice teóricamente para este tamaño (0.4×0.08 µm) y forma (cintas) de las partículas. Sin embargo, en el margen de 700–950°C los espectros IR muestran diferencias importantes que se relacionan con las variaciones debidas a sinterización en el tamaño y la forma de las partículas. Por tanto, las diferencias encontradas en los espectros IR de la hematita en polvo no justifican el uso de nuevos nombres para el mineral, como se ha propuesto en la bibliografía.