Comparative thermal transformations of synthetic Fe−Mn glycerate (alkoxides)

Abstract

Synthetic iron-manganese glycerates with compositions corresponding to different molar ratios of Fe: Mn, contain large amounts of H₂O (up to 22%). Heating in air at ≈270°C produces a hydrated, disordered Mn-ferrite structure (jacobsite), as shown by XRD and IR spectroscopy. At this temperature no alkoxide groups are detected. TG curves show 45.6% to ≈54% weight losses at 290°C, with a sharp loss from 270° to 290°C for all samples, attributed mostly to the Curie transition of MnFe₂O₄. Further heating of each sample at ≈670°C results in a well-crystallized hematite and variable amounts of bixbyite. At this stage no H₂O is left. Further calcination at ≈1050°C gives qualitatively the same products as at 670°C. Colour changes occur during the heating process. In admixtures of goethite with MnCO₃ or pyrolusite the main difference from the counterpart alkoxide is shown after heating at 270°C, when the Fe−Mn mineral mixture produces mostly protohematite (disordered hematite) instead of disordered jacobsite resulting from the alkoxides.

Zusammenfassung

Synthetische Eisen-Manganglycerate mit Zusammensetzungen mit unterschiedlichen Fe:Mn-Verhältnissen enthalten eine große Menge Wasser (bis 22%). Wie Röntgendiffraktion und IR-Spektroskopie zeigen, entsteht beim Erhitzen an Luft bei etwa 270°C eine hydratierte, fehlgeordnete Mn-Ferrit-Struktur (Jacobsit). Bei dieser Temperatur werden keine Alkoxidgruppen festgestellt. Die TG-Kurven zeigen einen 45.6–54%-igen Gewichtsverlust bei 290°C, mit einem scharfen Verlustpeak zwischen 270° und 290°C für alle Proben, meist charakterisiert durch eine Curie-Umwandlung von MnFe₂O₄. Ein weiteres Erhitzen aller Proben ergibt bei etwa 670°C gutkristallisiertes Hämatit und verschiedene Mengen Bixbyit. An dieser Stelle wird kein Wasser zurückgelassen. Ein weiteres Kalzinieren bei etwa 1050°C liefert qualitativ die gleichen Produkte wie bei 670°C. Während des Erhitzungsvorganges verändern sich die Farben. In Gemischen von Goethit mit MnCO₃ oder Pyrolusit zeigt sich der Hauptunterschied nach Erhitzen bei 270°C, wenn das Fe−Mn-Mineralgemisch anstelle des fehlgeordneten Jacobsit hauptsächlich Protohämatit (fehlgeordnetes Hämatit) ergibt.