Aunque especialistas en meteoritos como el Dr. Michael Zolensky del Johnson Space Center de NASA, en Estados Unidos, sostienen que los meteoritos metálicos poseen estructuras cristalinas amorfas, lo cual dificultaría la identificación de fases minerales, nuestro equipo científico piensa que, a la luz de los conocimientos que hoy se tienen de las estructuras minerales presentes en la matriz de los sideritos, es posible en gran medida identificar los tipos de fases que son posibles de hallar en estos cuerpos metálicos extraterrestres, trátese éstos de Hexahedrites, Octahedrites o bien de Ataxites. Estas últimas tres grandes clases son identificables según el porcentaje de Ni presente en el siderito en particular (ver clasificación en primeros artículos publicados en este Blog).
Si bien compuestos diversos pueden ser encontrados en los meteoritos metálicos, el presente artículo se centrará brevemente en las estructuras cristalinas que son observadas tanto en el Fe puro presente en los sideritos como en las fases formadas entre los elementos Fe y Ni.
Fases formadas por Fe puro y Fe y Ni
Considerando algunos de los compuestos minerales que son posibles de hallar en cualquier meteorito metálico podemos describir los siguientes:
I.- Kamacita: conocida como la alfa-(Fe, Ni), posee un peso molecular de 56.13 gramos, de fórmula empírica Fe(0.9)Ni(0.1), y cuyos átomos de Fe no son oxidados, es decir, que poseen un radio atómico calculado de 1.56 (A). Considerando la composición química de esta fase tenemos que la Kamacita presenta un 89.54% de Fe y un 10.46% de Ni.
Desde el punto de vista cristalográfico, la Kamacita pertenece al Grupo Espacial F m3m, con simbolo de Hermann-Maugin (H-M) 4/m -3 2/m, que corresponde a la Clase Isométrica – Hexoctaédrica.
Las dimensiones de la celda son: “a” = 8.603 (Angstrom), Z = 54, Volumen = 636.7 (Angs 3), y densidad de 7.90 (grs/cm3).
II.- Taenita: se reconoce también como gamma-(Fe,Ni), posee un peso molecular de 56.42 gramos, con una fórmula empírica de Fe(0.8)Ni(0.2), no presentando estados de oxidación los átomos de Fe, esto es, sus átomos son Fe(0+). En cuanto a la composición quimica, la Taenita presenta un 79.19% de Fe y un 20.81% de Ni.
Desde el punto de vista cristalográfico, y al igual que la Kamacita, la fase mineral Taenita pertenece al Grupo Espacial F m3m, con simbolo de Hermann-Maugin (H-M) 4/m -3 2/m, que corresponde a la Clase Isométrica – Hexoctaédrica.
Las dimensiones de la celda son: “a” = 3.596 (Angstrom), Z = 4, Volumen = 46.5 (Angs 3), y densidad de 8.06 (grs/cm3).
III.- Fe puro: El hierro puro presente en los meteoritos metálicos, aunque es cúbica, no posee empero la típica forma BCC ni FCC que adopta normalmente el Fe trabajado. El peso molecular es de 55.85 gramos, y además de haber sido hallado en sideritos, o en trozos de asteroides, este Fe(0+) puro raramente ha sido encontrado en algunos basaltos en paises como Alemania y Grecia. Los átomos de este Fe puro son no oxidados, es decir, del tipo Fe(0+).
Desde el punto de vista cristalográfico este Fe puro presente en los sideritos pertenece al Grupo Espacial I m3m, con simbolo de Hermann-Maugin (H-M) 4/m -3 2/m, que corresponde, al igual que los minerales Kamacita y Taenita antes descritos, a la Clase Isométrica – Hexoctaédrica, cuya estructura cristalina se muestra a continuación:
Las dimensiones de la célda cúbica del Fe meteorítico es de “a” = 2.874 (A), Z = 2, Volumen de 23.74 (angstrom cúbicos) y densidad calculada aproximada de 7.81 (grs/cm3).
Algunos otros datos sobre la estructura Hexoctaédrica son:
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Estados Oxidados del Fe
Por definición, el Radio Atómico Calculado de un átomo cualquiera está dado por la configuración electrónica de sus capas de electrones, calculándose como la distancia que existe entre el núcleo del átomo y el electrón de valencia más externo o alejado del nucleo.
El enlace metálico es el responsable de mantener unidos los átomos del metal entre sí. Los enlaces metálicos hacen que los átomos de un metal específico adquieran estructuras típicas de empaquetamiento compacto de esferas.
Los metales poseen una baja electronegatividad, de modo que los electrones de valencia son extraidos de sus órbitas más externas, permitiendo que éstos se muevan libremente a través del compuesto o monocristal metálico, déndoles propiedades eléctricas y térmicas a dichos metales.
Otra característica de los metales como en el caso del Fe es el conocido fenómeno del Efecto Fotoeléctrico, donde los átomos del metal tienden a perder los electrones de las últimas capas cuando dichos átomos reciben fotones o cuantos de luz de una longitud de onda específica.
El Fe(0+) corresponde al átomo de este elemento cuando no presenta estado oxidado alguno, es decir, cuando su configuración electrónica está completa: [Ar]3d(6) 4s(2), implicando que su Radio Ionico será igual al Radio Atómico Calculado, esto es, de 1.56 Angstroms.
El Fe presenta cinco (5) Estados de Oxidación: Fe(2+), Fe(3+), Fe(4+), Fe(5+) y Fe(6+), siendo los más comunes los dos primeros: +2 y +3.
a).- El Fe(2+) o Fe(II) posee un Radio Ionico de 0.76 (Angstrom), en lugar de los 1.56 (A) del Fe(0+), y se encuentra en el compuesto FeO ó Wustita, que al igual que los otros minerales ya antes descritos, encontrados en Sideritos, tiene una estructura cristalina Hexoctaédrico, del Grupo Espacial F m3m.
b).- El Fe(3+) ó Fe(III) posee un Radio Ionico de 0.64 (A), y se encuentra en compuestos como la Maghemita (gamma-Fe2O3), con estructura Isometric-Tetartoidal, del Grupo Espacial P 2(1) 3.
Este estado oxidado para el hierro también lo podemos encontrar el la Magnetita o Fe3O4, cuya fórmula empírica es Fe(3+)2 Fe(2+) O4. De modo similar a las fases minerales halladas en meteoritos, la Magnetita posee estructura cristalina tipo Hexoctaédrica.
c).- El Fe(4+) ó Fe(IV), de Radio Iónico igual a 0.585 (A), es un estado de oxidación del Fe que puede encontrarse en algunos procesos enzimáticos como es el caso de la Enzima Peroxidasa.
d).- El Fe(5+) no está muy bien caracterizado.
e).- El Fe(6+) ó Fe(VI) puede ser hallado en compuestos como el Ferrato de Potasio, K2FeO4, el cual es utilizado como oxidante. Se dice que el Fe(6+) es anfótero, es decir, que como molécula contiene un radical base y otro ácido, pudiendo actuar así como ácido, o como base, según el medio en que se encuentre, tal como sucede con los aminoácidos.
Las sustancias clasificadas como anfóteras tienen la particularidad de que la carga eléctrica de la parte hidrofílica cambia en función del PH del medio. Actúan como bases en medios ácidos y como ácidos en medios básicos, para contrarrestar el PH del medio.
