Aluminum-Bearing Goethite in Venezuelan Laterites

Abstract

The presence of Al-bearing goethites has been unequivocally established in Venezuelan laterite sediments by means of infrared spectroscopy (IR), chemical dissolution, and X-ray powder diffraction (XRD) methods. The composition of these samples ranges from [Fe_0.88Al_0.11]O(OH) to [Fe_0.76Al_0.24]O(OH). The data of dissolution experiments using a modified dithionite (CDB) treatment suggest a parallel behavior between Fe and Al; the gradual dissolution of Al is associated with the destruction of the Al-containing goethite. The interpretation of the CDB dissolution results for SiO2/Fe₂O₃ is different; silica was only slightly extracted from phases other than goethite. Substitution of Fe³⁺ by Al³⁺ in these goethites was represented on the XRD patterns by a lowering of the (110) and (111) reflections corresponding to a reduction in size of the unit cell of goethite. IR spectroscopy showed the formation of such solid solutions by a shift of the 405 cm⁻¹ absorption band, assigned to v (Fe-O) in synthetic goethite, to >460 cm⁻¹ in the spectrum of Al-bearing natural goethite. Moreover, this spectrum shows a shift of the 3140 cm⁻¹ absorption, due to v (OH), to higher frequencies, indicating a H-bond weakening in [Fe_xAl_(1−x)]O(OH) compared to FeO(OH).

Резюме

Присутствие гетитов, содержащих А1, было определенно установлено в Венесуэльских латеритных осадках при помощи методов инфра-красной спектроскопии (ИК), химического растворения, и порошковым методом рентгеноструктурного анадиза. Состав этих образцов изменяется от [Fe_0,89Al_0,11]O(ОН) до [Fе_0,76Аl_0,24]O(ОН). Данные экспериментов по растворению, использующие усовершенствованный дитионитный буфер (УДБ) указывает на параллельное поведение между Ре и А1; постепенное растворение А1 связано с разрушением гетита, содержащего А1. Иначе интерпретируются результаты раствореиня с использованием УДБ для SiO₂/Fе₂O₃; кремний только слегка экстрагировался из фаз, не относящихся к гетиту. Замена Fе3+ алюминием Аl3+ в этих гетитах была выражена на картинах РСА понижением отражений (110) и (111), соответствующих уменьшению в размере элементарной ячейки гетита. По данным ИК спектроскопии образование таких твердых растворов доказывается сдвигом абсорбционной полосы 405 СМ⁻¹, приписываемой v(Fе-О) в синтетических гетитах, к >460 см-1 в спектре естественных гетитов, содержащих А1. Более того, этот спектр показывает сдвиг абсорбции 3140 см⁻¹, обусловленный v(OН), к более высоким частотам, что указывает на ослабление водородной связи в [Fе_хАl_(1-х)]O(ОН) по сравнению с РеО(ОН).

Resümee

Die Anwesenheit von Al-haltigem Goethit wurde in Laterit-sedimenten von Venezuela eindeutig mittels Infrarotspektroskopie, chemischer Zersetzung, und Röntgenpulverdiagrammen (XRD) nachgewiesen. Die Zusammensetzung dieser Proben geht von [Fe_0.89Al_0,11]O(OH) bis [Fe_0,76Al_0,24]O(OH). Die Werte für die Zersetzungsexperimente, wenn ein modifizierter Dithionit Puffer (CDB) benutzt wird, schlagen ein paralleles Verhalten zwischen Fe und AI vor; die langsame Auflösung von AI ist mit der Zerstörung von Al-haltigem Goethit verbunden. Die Interpretation der Resultate der CDB-Zersetzung für SiO₂/Fe₂O₃ ist anders; nur wenig Kieselerde wurde, mit Ausnahme von Goethit, von den anderen Phasen extrahiert. Austausch von Fe³⁺ mit Al³⁺ wurde in diesen Goethiten in den XRD Mustern gesehen in der Form einer Senkung der (110) und (111) Reflektionen, was einer Reduktion in der Größe der Goethit-Einzellen entspricht. IR-Spektroskopie von Al-haltigem, natürlichem Goethit zeigt die Bildung solcher festen Lösungen durch eine Verschiebung des 405 cm⁻¹ Absorptionsband, welches v(Fe-O) in synthetischem Goethit zugeschrieben wird, nach >460 cm⁻¹. Außerdem zeigt dieses Spektrum eine Verschiebung der 3140 cm⁻¹ Absorption, welche zu KOH) gehört, zu höheren Frequenzen, was auf eine Verschwächung von Wasserstoffbrücken in [Fe_xAl_1-x]O(OH) verglichen mit FeO(OH) hindeutet.

Résumé

La présence de goethite contenant Al a été établie sans aucun doute dans des sédiments de latérite du Vénézuela au moyen de spectroscopic à l’infra-rouge (IR), de dissolution chimique, et de diffraction aux rayons X (XRD). La composition de ces échantillons s’étend de [Fe_0,76Al₀,₂₄]O(OH) à [Fe_0,76,Al₀,₂₄]O(OH). Les donnés d’expériences de dissolution utilisant un tampon de dithionite (CDB) modifié suggère un comportement parallèle entre Fe et Al; la dissolution graduelle d’Al est associée avec la destruction de la goethite contenant Al. L’interprétation des résultats de la dissolution CDB de SiO₂/Fe₂O₃ est différente; la silice n’était que peu extraite des phases autres que la goethite. La substitution d’Al³⁺ à Fe³⁺ dans ces goethites est représentée sur les clichés XRD par une diminution des reflections (110) et (111) correspondant à une réduction dans la maille de la goethite. La spectroscopic IR a montré la formation de telles solutions solides par un déplacement de la bande d’absorption de 405 cm⁻¹, assignée à la goethite synthétique v(Fe-O) à >460 cm⁻¹ dans le spectre de la goethite naturelle contenant Al. De plus ce spectre montre un déplacement de l’absorption 3140 cm⁻¹, dû à v(OH) à des fréquences plue élevées, indiquant un faiblissement du lien H dans [Fe_xAl_(1-x)]O(OH) comparé à FeO(OH).