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Imogolite
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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]
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Descrição
Resumir
Perspectiva
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:
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)
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Ver também
Referências
Bibliografia
Ligações externas
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