Magnetite

Oltre alle rocce ignee, la magnetite si trova anche nelle rocce sedimentarie, comprese le formazioni di ferro a bande e nei sedimenti lacustri e marini sia come grani detritici che come magnetofossili. Si pensa che le nanoparticelle di magnetite si formino anche nel suolo, dove probabilmente si ossidano rapidamente in maghemite.

Il biomagnetismo è solitamente correlato alla presenza di cristalli biogenici di magnetite, che si trovano ampiamente negli organismi. Questi organismi vanno dai batteri (p. Es., Magnetospirillum magnetotacticum) agli animali, inclusi gli esseri umani, dove i cristalli di magnetite (e altri composti magneticamente sensibili) si trovano in organi diversi, a seconda della specie. I biomagnetiti rappresentano gli effetti dei deboli campi magnetici sui sistemi biologici. Esiste anche una base chimica per la sensibilità cellulare ai campi elettrici e magnetici (galvanotassi). Le particelle di magnetite pura vengono biomineralizzate nei magnetosomi, che sono prodotti da diverse specie di batteri magnetotattici. I magnetosomi sono costituiti da lunghe catene di particelle di magnetite orientate che vengono utilizzate dai batteri per la navigazione. Dopo la morte di questi batteri, le particelle di magnetite nei magnetosomi possono essere conservate nei sedimenti come magnetofossili. Alcuni tipi di batteri anaerobici che non sono magnetotattici possono anche creare magnetite in sedimenti privi di ossigeno riducendo l'ossido ferrico amorfo a magnetite. È noto che diverse specie di uccelli incorporano cristalli di magnetite nel becco superiore per la magnetoricezione, che (insieme ai crittocromi nella retina) dà loro la capacità di percepire la direzione, la polarità e l'ampiezza del campo magnetico ambientale. I chitoni, un tipo di mollusco, hanno una struttura simile a una lingua nota come radula, ricoperta da denti rivestiti di magnetite o denticoli. La durezza della magnetite aiuta ad abbattere il cibo e le sue proprietà magnetiche possono anche aiutare nella navigazione. La magnetite biologica può memorizzare informazioni sui campi magnetici a cui l'organismo è stato esposto, consentendo potenzialmente agli scienziati di conoscere la migrazione dell'organismo o i cambiamenti nel campo magnetico terrestre nel tempo.

La composizione chimica della magnetite è FeFe2O4. I dettagli principali della sua struttura furono stabiliti nel 1915. Fu una delle prime strutture cristalline ad essere ottenuta usando la diffrazione dei raggi X. La struttura è spinello inverso, con ioni O che formano un reticolo cubico centrato sulla faccia e cationi di ferro che occupano siti interstiziali. La metà dei cationi Fe occupa siti tetraedrici mentre l'altra metà, insieme ai cationi Fe, occupa siti ottaedrici. La cella unitaria è composta da 32 ioni O e la lunghezza della cella unitaria è a = 0,839 nm. La magnetite contiene ferro sia ferroso che ferrico, richiedendo la formazione di ambienti contenenti livelli intermedi di disponibilità di ossigeno. La magnetite differisce dalla maggior parte degli altri ossidi di ferro in quanto contiene ferro sia bivalente che trivalente. In quanto membro del gruppo spinello, la magnetite può formare soluzioni solide con minerali strutturati in modo simile, inclusi ulvospinel (Fe2TiO4), ercinite (FeAl2O4) e cromite (FeCr2O4). La titanomagnetite, nota anche come magnetite titanifera, è una soluzione solida tra magnetite e ulvospinel che cristallizza in molte rocce ignee mafiche. La titanomagnetite può subire una soluzione ossigenata durante il raffreddamento, con conseguente crescita di magnetite e ilmenite.

A causa del suo alto contenuto di ferro, la magnetite è stata a lungo un importante minerale di ferro. Viene ridotto negli altiforni a ghisa o ghisa per la conversione in acciaio.

Registrazione magnetica

La registrazione audio con nastro in acetato magnetico è stata sviluppata negli anni '30. Il magnetofono tedesco utilizzava la polvere di magnetite come mezzo di registrazione. Dopo la seconda guerra mondiale, la 3M Company ha continuato a lavorare sul design tedesco. Nel 1946, i ricercatori 3M scoprirono di poter migliorare il nastro a base di magnetite, che utilizzava polveri di cristalli cubici, sostituendo la magnetite con particelle aghiformi di ossido gamma ferrico (γ-Fe ₂

O ₃

).

Catalisi

Circa il 2-3% del budget energetico mondiale è assegnato al Processo Haber per la fissazione dell'azoto, che si basa su catalizzatori derivati dalla magnetite. Il catalizzatore industriale è ottenuto da polvere di ferro finemente macinata, che di solito si ottiene per riduzione di magnetite di elevata purezza. Il ferro metallico polverizzato viene bruciato (ossidato) per dare magnetite o wüstite di una dimensione delle particelle definita. Le particelle di magnetite (o wüstite) vengono quindi parzialmente ridotte, rimuovendo parte dell'ossigeno nel processo. Le particelle di catalizzatore risultanti sono costituite da un nucleo di magnetite, racchiuso in un guscio di wüstite, che a sua volta è circondato da un guscio esterno di metallo ferroso. Il catalizzatore mantiene la maggior parte del suo volume di massa durante la riduzione, risultando in un materiale ad alta area superficiale altamente poroso, che aumenta la sua efficacia come catalizzatore.

Nanoparticelle di magnetite

Le micro e nanoparticelle di magnetite sono utilizzate in una varietà di applicazioni, da quelle biomediche a quelle ambientali. Un utilizzo è nella purificazione dell'acqua: nella separazione magnetica ad alto gradiente, le nanoparticelle di magnetite introdotte nell'acqua contaminata si legheranno alle particelle sospese (solidi, batteri o plancton, per esempio) e si depositeranno sul fondo del fluido, consentendo ai contaminanti di essere rimosso e le particelle di magnetite da riciclare e riutilizzare. Questo metodo funziona anche con particelle radioattive e cancerogene, rendendolo un importante strumento di pulizia nel caso di metalli pesanti introdotti nei sistemi idrici. Questi metalli pesanti possono entrare nei bacini idrografici a causa di una varietà di processi industriali che li producono, che sono in uso in tutto il paese. Essere in grado di rimuovere i contaminanti dall'acqua potabile potenziale per i cittadini è un'applicazione importante, poiché riduce notevolmente i rischi per la salute associati all'acqua potabile contaminata.

Un'altra applicazione delle nanoparticelle magnetiche è nella creazione di ferrofluidi. Questi sono usati in diversi modi, oltre ad essere divertenti con cui giocare. I ferrofluidi possono essere utilizzati per la somministrazione mirata di farmaci nel corpo umano. La magnetizzazione delle particelle legate alle molecole del farmaco consente il “trascinamento magnetico” della soluzione nell'area desiderata del corpo. Ciò consentirebbe il trattamento solo di una piccola area del corpo, piuttosto che del corpo nel suo insieme, e potrebbe essere molto utile nel trattamento del cancro, tra le altre cose. I ferrofluidi sono utilizzati anche nella tecnologia di risonanza magnetica (MRI).

Industria mineraria del carbone

Per la separazione del carbone dai rifiuti sono stati utilizzati bagni di media densità. Questa tecnica ha utilizzato la differenza di densità tra carbone (1,3-1,4 tonnellate per m³) e scisti (2,2-2,4 tonnellate per m³). In un mezzo con densità intermedia (acqua con magnetite), le pietre affondavano e il carbone galleggiava.

Magnetite fa parte di un mito greco antico che racconta la storia di un pastore greco nell'attuale sud della Turchia che trovò alcune misteriose pietre nere. La punta di ferro del suo bastone era stranamente attratta da queste pietre. Erano fatte di magnetite e avevano un'attrazione magnetica per il ferro.

Magnetite volte si trova in grandi quantità nella sabbia della spiaggia. Tali sabbie nere (sabbie minerali o sabbie ferrose) si trovano in vari luoghi, come Lung Kwu Tan di Hong Kong; California, Stati Uniti; e la costa occidentale dell'Isola del Nord della Nuova Zelanda. La magnetite, erosa dalle rocce, viene trasportata sulla spiaggia dai fiumi e concentrata dall'azione delle onde e delle correnti. Enormi depositi sono stati trovati in formazioni di ferro a bande. Queste rocce sedimentarie sono state utilizzate per dedurre i cambiamenti nel contenuto di ossigeno dell'atmosfera terrestre. Grandi depositi di magnetite si trovano anche nella regione di Atacama in Cile; la regione di San Valentino in Uruguay; Kiruna, Svezia; le regioni di Pilbara, Midwest e Northern Goldfields nell'Australia occidentale; la penisola di Eyre nell'Australia meridionale; la regione di Tallawang del New South Wales; e nella regione Adirondack di New York negli Stati Uniti. Kediet ej Jill, la montagna più alta della Mauritania, è composta interamente da minerale. I depositi si trovano anche in Norvegia, Germania, Italia, Svizzera, Sud Africa, India, Indonesia, Messico, Hong Kong e in Oregon, New Jersey, Pennsylvania, North Carolina, Virginia Occidentale, Virginia, Nuovo Messico, Utah e Colorado in gli Stati Uniti. Nel 2005, una società di esplorazione, Cardero Resources, ha scoperto un vasto deposito di dune di sabbia contenenti magnetite in Perù. Il campo di dune copre 250 chilometri quadrati (100 miglia quadrate), con la duna più alta a oltre 2.000 metri (6.560 piedi) sopra il pavimento del deserto. La sabbia contiene il 10% di magnetite. In quantità sufficienti la magnetite può influenzare la navigazione della bussola. In Tasmania ci sono molte aree con rocce altamente magnetizzate che possono influenzare notevolmente le bussole. Sono necessari passaggi aggiuntivi e osservazioni ripetute quando si utilizza una bussola in Tasmania per mantenere i problemi di navigazione al minimo. Cristalli di magnetite con un'abitudine cubica sono stati trovati in un solo luogo: Balmat, contea di St. Lawrence, New York. La magnetite può anche essere trovata nei fossili a causa della biomineralizzazione e viene indicata come magnetofossili. Ci sono anche casi di magnetite con origini nello spazio provenienti da meteoriti.

Magnetite è una pietra potente che i credenti usano per aiutare una persona ad attrarre le cose, le persone e le situazioni che più desiderano per la propria vita. Spesso indicato come calamita, ha proprietà magnetiche naturali. Quando viene posizionato sui chakra della corona e della radice, allineerà tutti i chakra e porterà un senso di equilibrio in tutto il corpo. Indossalo quotidianamente per la protezione psichica e una maggiore chiarezza mentale.