Goethite

Goethit je běžný železo oxidový minerál, který má chemický vzorec FeO(OH). Často se označuje jako „limonit“, i když se tento termín používá šířeji k popisu směsi různých oxidů a hydroxidů železa. Goethit je důležitým minerálem v různých geologických a environmentálních kontextech kvůli jeho rozšířenému výskytu a jeho významné roli v procesech, jako je koloběh železa a tvorba minerálů.

Goethit typicky krystalizuje v ortorombickém krystalovém systému a tvoří hranolovité nebo jehličkovité krystaly, stejně jako v masivních, botryoidních (globulárních), stalaktických nebo zemitých formách. Jeho barva se může pohybovat od žlutohnědé po tmavě hnědou a často vykazuje charakteristický matný nebo zemitý lesk. Goethit je běžnou součástí půd, sedimentů a různých typů skalních útvarů a lze jej nalézt také jako zvětrávání produkt jiných bohatých na železo minerály.

Historické souvislosti a pojmenování

Minerál goethit dostal své jméno od Johanna Wolfganga von Goethe, německého polyhistora, který významně přispěl k různým oborům včetně literatury, filozofie a vědy. Minerál pojmenoval na počest Goetha v roce 1806 německý mineralog Johann Georg Christian Lehmann.

Goethe nikdy přímo nestudoval ani k němu nepřispíval mineralogie, ale jeho multidisciplinární zájmy a vliv byly takové, že se Lehmann rozhodl pojmenovat minerál po něm. Tato praxe pojmenovávání minerálů po významných osobnostech byla v historii mineralogie poměrně běžná jako způsob, jak vzdát hold jejich přínosu nebo jednoduše získat pozornost pro nově objevené minerály.

Minerál goethit je znám již od starověku a jeho odlišný vzhled a vlastnosti si všimly různé kultury. Bylo to však 18. a 19. století, které znamenalo období systematické mineralogické klasifikace a pojmenování, což vedlo k formálnímu uznání minerálů, jako je goethit, jako odlišných druhů.

Stručně řečeno, goethit je minerál oxidu železa s významnou přítomností v různých geologických prostředích. Jeho jméno je spojeno s německým spisovatelem Johannem Wolfgangem von Goethem kvůli jeho širším přínosům pro lidské vědění a kulturu, i když se studiem minerálů přímo nezabýval.

Polymorfismus a série: Trimorfní s feroxyhytem a lepidokrocitem.

Sdružení: Lepidocrocit, hematit, pyrit, siderit, pyrolusit, manganit, mnoho dalších druhů obsahujících železo a mangan.

Chemické vlastnosti Goethitu

Goethit (FeO(OH)) je komplexní minerál oxidu železa s řadou chemických vlastností, které přispívají k jeho chování v různých geologických a environmentálních kontextech. Zde jsou některé klíčové chemické vlastnosti goethitu:

1. Chemický vzorec: Chemický vzorec goethitu je FeO(OH), což naznačuje jeho složení železa (Fe), kyslíku (O) a hydroxylových skupin (OH). Může také obsahovat drobné nečistoty a stopové prvky v závislosti na prostředí, ve kterém se tvoří.
2. Hydroxylové skupiny: Goethit obsahuje ve své chemické struktuře hydroxylové skupiny (OH). Tyto hydroxylové skupiny přispívají k jeho schopnosti adsorbovat vodu a další molekuly na svůj povrch, což může ovlivnit jeho vlastnosti, jako je barva, stabilita a reaktivita.
3. Stav oxidace železa: Oxidační stav železa v goethitu je primárně +3. Tento oxidační stav přispívá k jeho červenohnědé až žlutohnědé barvě. Přítomnost železa v oxidačním stavu +3 také dělá z goethitu důležitou složku Železná Ruda vklady.
4. Struktura a krystalografie: Goethit krystalizuje v ortorombickém krystalovém systému a typicky tvoří jehlicovité nebo prizmatické krystaly. Jeho krystalová struktura se skládá z vrstev oktaedrických jednotek hydroxidu železa proložených vrstvami atomů kyslíku.
5. Obsah vody a hydratace: Goethit je hydratovaný, což znamená, že ve své struktuře obsahuje molekuly vody. Obsah vody se může lišit, což ovlivňuje fyzikální a chemické vlastnosti minerálu. Za určitých podmínek mohou nastat hydratační a dehydratační reakce, které ovlivňují stabilitu minerálu.
6. Adsorpce a povrchová chemie: Povrch goethitu bohatý na hydroxyly mu umožňuje adsorbovat různé ionty a molekuly z okolních roztoků. Tato vlastnost dělá z goethitu důležitou složku půd a sedimentů, protože může adsorbovat kontaminanty, živiny a kovy.
7. Reaktivita a transformace: Goethit může podléhat různým proměnám a reakcím v závislosti na svém prostředí. Například se může přeměnit na jiné oxidy železa, jako např hematitza specifických podmínek, jako je vytápění. Účastní se také redoxních reakcí zahrnujících železo a kyslík.
8. Povětrnostní vlivy a vliv na životní prostředí: Goethit je běžným produktem zvětrávání jiných minerálů obsahujících železo, vznikající jako výsledek změna prekurzorových minerálů v přítomnosti vody a kyslíku. Jeho stabilita a interakce s vodou a dalšími sloučeninami hrají roli při tvorbě půdy a koloběhu železa v suchozemském prostředí.
9. Minerální asociace: Goethit se často vyskytuje ve spojení s jinými minerály železa, jako je hematit, magnetita siderit. Může se také vyskytovat spolu s jinými minerály, jako je křemen, jílové minerálya různé sulfidy kovů.

Stručně řečeno, chemické vlastnosti goethitu z něj činí všestranný minerál, který hraje významnou roli v různých geologických a environmentálních procesech. Jeho interakce s vodou, jinými minerály a chemickými sloučeninami přispívají k jeho jedinečným vlastnostem a jeho důležitosti v oborech, jako je geologie, mineralogie, půda a věda o životním prostředí.

Fyzikální vlastnosti Goethitu

Goethit je minerál oxidu železa s odlišnými fyzikálními vlastnostmi, které přispívají k jeho identifikaci a charakterizaci. Tyto vlastnosti jsou užitečné pro mineralogy, geology a vědce pracující v různých oborech. Zde jsou klíčové fyzikální vlastnosti goethitu:

1. Barva: Goethite vykazuje řadu barev, včetně žlutohnědé, červenohnědé a tmavě hnědé. Barva je ovlivněna nečistotami, hydratací a přítomností dalších minerálů s ní spojených.
2. Lesk: Goethit má typicky matný nebo zemitý lesk, často se jeví spíše jako matný než lesklý. Tento lesk je výsledkem jeho jemnozrnné nebo vláknité struktury.
3. Pruh: Pruh goethitu je typicky žlutohnědý, což je barva minerálu, když je na prášek. Tato vlastnost může být užitečná při odlišení goethitu od jiných minerálů s podobnými barvami.
4. Tvrdost: Goethit má tvrdost asi 5.0 až 5.5 na Mohsově stupnici. Může poškrábat materiály s nižší tvrdostí, ale může být poškrábán materiály s vyšší tvrdostí.
5. Krystalická struktura: Goethit krystalizuje v ortorombickém krystalovém systému. Jeho krystaly mají často hranolovitý nebo jehličkovitý tvar. Může také tvořit botryoidní (kulovité), krápníkové a zemité hmoty.
6. Výstřih: Goethite nemá zřetelné štěpné plochy, což znamená, že se neláme podél specifických plochých povrchů jako minerály s dokonalým štěpením.
7. Zlomenina: Zlomenina minerálu je typicky nerovná nebo subkonchoidální, při rozbití vytváří nepravidelné nebo zakřivené povrchy.
8. Hustota: Hustota goethitu se mění v závislosti na faktorech, jako je obsah vody a nečistoty, ale obecně se pohybuje od 3.3 do 4.3 g/cm³.
9. Transparentnost: Goethit je obvykle neprůhledný, to znamená, že skrz něj neprochází světlo. Tenké úlomky nebo části mohou být průsvitné.
10. Zvyk: Zvyk na goethit odkazuje na jeho celkový vzhled a formu. Může se vyskytovat v různých habitech, včetně hranolových, jehličkovitých (jehličkovitých), ledvinovitých (ledvinovitých) a krápníkových (vytvářejících rampouchovité struktury).
11. Specifická gravitace: Měrná hmotnost goethitu se pohybuje přibližně od 3.3 do 4.3, což naznačuje jeho hustotu vzhledem k vodě.
12. Magnetismus: Goethit je slabě magnetický, což znamená, že může být přitahován silným magnetem, ale nevykazuje silné magnetické vlastnosti jako magnetit.
13. Optické vlastnosti: Pod petrografickým mikroskopem může goethit vykazovat různé optické vlastnosti včetně dvojlomu a pleochroismu, které mohou poskytnout další informace o jeho krystalové struktuře.

Stručně řečeno, fyzikální vlastnosti goethitu zahrnují řadu charakteristik, které pomáhají při jeho identifikaci a odlišení od jiných minerálů. Tyto vlastnosti jsou ovlivněny faktory, jako je jeho krystalová struktura, chemické složení a podmínky tvorby.

Optické vlastnosti Goethitu

Optické vlastnosti minerálů, včetně goethitu, poskytují cenné informace o jejich krystalové struktuře, složení a chování při interakci se světlem. Zde jsou klíčové optické vlastnosti goethitu:

1. Barva: Goethitova barva se může široce lišit, od žlutohnědé až po červenohnědou a tmavě hnědou. Nečistoty, vady krystalů a přítomnost dalších minerálů mohou ovlivnit jeho barvu.
2. Transparentnost a neprůhlednost: Goethit je typicky neprůhledný, což znamená, že skrz něj nemůže projít světlo. Tenké úlomky mohou vykazovat určitou průsvitnost, ale z větší části není goethit průhledný.
3. Lesk: Goethit má obecně matný nebo zemitý lesk, což znamená, že se při pozorování pod odraženým světlem jeví spíše matný než lesklý.
4. Index lomu: Index lomu je mírou toho, jak moc se světlo ohýbá (láme), když prochází ze vzduchu do minerálu. Index lomu Goethitu je relativně nízký, což přispívá k jeho matnému vzhledu.
5. dvojlom: Goethit je slabě dvojlomný, což znamená, že při pozorování pod zkříženými polarizátory v petrografickém mikroskopu může vykazovat malý rozdíl v indexech lomu. Tato vlastnost se často používá k odlišení goethitu od jiných minerálů s podobnými barvami.
6. Pleochroismus: Pleochroismus je vlastnost minerálů vykazovat různé barvy při pohledu z různých krystalografických směrů. Goethit může vykazovat slabý pleochroismus, s mírně odlišnými barvami při pozorování podél různých krystalových os.
7. Interferenční barvy: Při pozorování mezi zkříženými polarizátory pod petrografickým mikroskopem může goethit vykazovat interferenční barvy kvůli jeho dvojlomu. Tyto barvy mohou poskytnout informace o tloušťce minerálních řezů a jejich optických vlastnostech.
8. Twinning: Goethit může vykazovat polysyntetické zdvojení, ke kterému dochází, když se zdá, že se více krystalových sekcí minerálu opakuje v určitých směrech. To může ovlivnit jeho optické vlastnosti.
9. Zánik: Extinkce se týká jevu, kdy barva nebo jas minerálu slábne, když se otáčí pod zkříženými polarizátory. Úhel, pod kterým k tomu dochází, lze použít k určení orientace krystalové struktury minerálu.
10. Pleochroické svatozáře: V některých případech se kolem goethitových krystalů mohou v důsledku radiačního poškození vytvořit pleochroické halo – soustředné kruhy různých barev kolem inkluzí radioaktivních minerálů. Tento jev je spojen především s minerálem zirkon.
11. Fluorescence: I když samotný goethit není znám svou silnou fluorescencí, určité nečistoty nebo související minerály mohou za určitých světelných podmínek fluorescenci vykazovat.

Stručně řečeno, optické vlastnosti goethitu jsou zásadní pro identifikaci a charakterizaci minerálu, zejména při použití technik, jako je mikroskopie s polarizovaným světlem. Tyto vlastnosti mohou nabídnout pohled na goethitovu krystalografii, složení a historii potenciálních změn.

Výskyt a vznik

Goethit je široce rozšířený minerál oxidu železa, který se vyskytuje v různých geologických a environmentálních prostředích. Jeho vznik je úzce spjat s procesy zahrnujícími zvětrávání, přeměnu a srážení materiálů bohatých na železo. Zde jsou některé běžné výskyty a procesy tvorby goethitu:

1. Zvětrávání minerálů bohatých na železo: Goethit často vzniká jako produkt zvětrávání jiných železitých minerálů, jako např pyrit (sulfid železa), magnetit (oxid železa) a siderit (uhličitan železa). Tyto minerály mohou podléhat oxidaci a hydrolýze v přítomnosti vody a kyslíku, což vede k tvorbě goethitu.
2. Hydrotermální ložiska: Goethit se může vysrážet z hydrotermálních roztoků v žilách a zlomeninách uvnitř skály. Hydrotermální kapaliny bohaté na železo a další prvky mohou ukládat goethit, když se ochlazují a interagují s hostitelskými horninami.
3. Bažinatá železná ruda: V bažinatém nebo bažinatém prostředí se goethit může hromadit ve formě „bažinaté železné rudy“. Vody bohaté na železo reagují s organickou hmotou, a když se železo vysráží, vytvoří usazeniny goethitu. V průběhu času se tato ložiska mohou hromadit a být ekonomicky významným zdrojem železa.
4. Lateritické půdy: V tropických a subtropických oblastech s vysokými srážkami se goethit může hromadit v lateritických půdách. Tyto půdy vznikají vyluhováním jiných minerálů a koncentrací železa a hliník oxidy, včetně goethitu. Lateritické půdy jsou často červené nebo červenohnědé kvůli přítomnosti oxidů železa.
5. Sedimentární horniny: Goethit může být přítomen v sedimentárních horninách, včetně útvarů bohatých na železo, jako je např páskované formace železa (BIF). Tyto horniny se skládají ze střídajících se vrstev minerálů bohatých na železo a rohovníka poskytují důležitá vodítka o starověkém prostředí a historii Země.
6. Oxidace železných minerálů: Oxidace železných minerálů v různých geologických prostředích, jako je oxidace podzemní vody v interakci s horninami obsahujícími železo, může vést ke vzniku goethitu. Tento proces je často doprovázen změnami pH a dostupností kyslíku.
7. Důlní hlušina a odpad: Goethit se může tvořit v důlních hlušinách a odpadních materiálech z důlních činností, kde jsou přítomny železité minerály. Tyto sekundární formace mohou mít vliv na místní životní prostředí a kvalitu vody kvůli jejich potenciálu uvolňovat kovy a další látky.
8. Biogenní srážky: Mikrobiální aktivita, zejména bakterie oxidující železo, může hrát roli při podpoře srážení goethitu. Tyto bakterie katalyzují oxidaci železa, což vede k tvorbě oxidů železa, včetně goethitu.
9. Jeskynní ložiska: V určitých jeskynních prostředích se může goethit vysrážet z vody bohaté na minerály, když kape nebo protéká jeskyní. Výsledkem mohou být jedinečné útvary, jako jsou stalaktity a stalagmity vyrobené z goethitu.

Stručně řečeno, goethit se tvoří prostřednictvím různých zvětrávání, změn a srážecích procesů zahrnujících minerály a roztoky bohaté na železo. Jeho výskyt zasahuje do širokého spektra geologických prostředí, od zvětralých půd a sedimentárních hornin až po hydrotermální žíly a jeskynní útvary. Pochopení vzniku goethitu přispívá k našim znalostem geologie Země a procesů, které formují její povrch.

Použití a aplikace Goethitu

Goethit jako minerál oxidu železa má díky svým jedinečným vlastnostem různé praktické aplikace a použití v různých oblastech. I když nemusí být tak široce využíván jako některé jiné minerály, jeho vlastnosti jej činí cenným v několika kontextech:

1. Pigmenty a barviva: Přirozená barevná škála Goethite, která zahrnuje žlutohnědé, červenohnědé a tmavě hnědé odstíny, jej učinila historicky důležitým jako přírodní pigment a barvivo v umění a keramice. Jeho použití sahá staletí pro barvení keramiky, obrazů a dalších uměleckých děl.
2. Výroba železné rudy a oceli: Ačkoli goethit není primárním zdrojem železa, může být v železe přítomen rudní ložiska a přispívá k celkovému obsahu železa. Železná ruda s významným obsahem goethitu může být zpracována pro extrakci železa a použita při výrobě oceli a dalších produktů na bázi železa.
3. Katalýza: Goethitové nanočástice se ukázaly jako slibné katalyzátory v různých chemických reakcích. Jejich velký povrch a reaktivita je činí užitečnými pro katalýzu oxidačních a redukčních reakcí v průmyslových procesech.
4. Ekologická náprava: Adsorpční vlastnosti goethitu lze využít k odstranění kontaminantů z vody a půdy. Goethitův povrch může adsorbovat těžké kovy, organické sloučeniny a další znečišťující látky, díky čemuž je potenciálně užitečný při úsilí o čištění životního prostředí.
5. Archeologie a geochronologie: Goethit se může časem tvořit na artefaktech a geologických útvarech. Jeho přítomnost na archeologických artefaktech může poskytnout pohled na stáří a historii těchto artefaktů. V geologii mohou být goethitové povlaky na horninách a minerálech použity pro účely relativního datování.
6. Krystalografie a mineralogické studie: Díky krystalické struktuře a optickým vlastnostem Goethitu je cenný pro vědecká studia krystalografie, mineralogie a věd o Zemi. Badatelé využívají jeho charakteristiky, aby se dozvěděli o podmínkách, za kterých se tvoří, a o jeho roli v různých geologických procesech.
7. Sbírání drahokamů a minerálů: I když to není tradiční drahokam, unikátní křišťálové zvyky a barvy z goethitu činí atraktivní minerál pro sběratele a nadšence zajímající se o vzorky minerálů a lapidárium.
8. Vzdělávání a výzkum: Goethit se běžně používá ve vzdělávacím prostředí k demonstraci identifikace minerálů a optických vlastností studentům. Slouží jako praktický příklad pro výuku mineralogických pojmů.
9. Věda o materiálech: Studium vlastností goethitu přispívá k širšímu pochopení materiálové vědy, včetně chování oxidů železa a interakcí mezi minerály a jejich prostředím.
10. Vědecký výzkum: Výskyt Goethitu v přírodním prostředí poskytuje vědcům pohled na geologickou historii Země, minulé environmentální podmínky a procesy tvorby nerostů.

I když goethit nemusí mít tak široké průmyslové využití jako některé jiné minerály, jeho vlastnosti a chování jej činí cenným ve specifických kontextech, zejména v oblastech umění, vědy a průmyslu, kde lze jeho jedinečné vlastnosti využít pro různé účely.

Distribuční a těžební místa

Goethit, který je běžným minerálem oxidu železa, se nachází v různých geologických prostředích po celém světě. Jeho rozšířený výskyt z něj činí významnou složku půd, sedimentů a některých ložisek železných rud. Zde jsou některé pozoruhodné regiony a země, kde se goethit vyskytuje:

1. Austrálie: Austrálie je hlavním producentem železné rudy a goethit se často vyskytuje jako součást ložisek železné rudy v různých státech, včetně Západní Austrálie, Queenslandu a Jižní Austrálie.
2. Brazílie: Brazílie je dalším významným producentem železné rudy a goethit je přítomen v některých ložiscích železné rudy v zemi, zejména v oblasti Carajás.
3. Spojené státy: Goethite se vyskytuje v různých státech po celých USA, včetně Michiganu, Minnesoty a Missouri. Tyto regiony jsou známé svými ložisky železné rudy a těžební činností.
4. Indie: Indie je jedním z největších světových producentů železné rudy a goethit lze nalézt v jejích nalezištích železné rudy ve státech jako Uríša, Karnátaka a Goa.
5. Rusko: Goethit je přítomen v různých nalezištích železné rudy v Rusku, což přispívá k významné produkci železné rudy v zemi.
6. Čína: Čína je hlavním spotřebitelem a producentem železné rudy a goethit lze nalézt v nalezištích železné rudy v různých provinciích po celé zemi.
7. Jižní Afrika: Goethit se vyskytuje v některých nalezištích železné rudy v Jižní Africe, která je také významným producentem železné rudy.
8. Kanada: Goethit lze nalézt v nalezištích železné rudy v Kanadě, zejména v oblastech jako Labrador a Quebec.
9. Švédsko: Švédsko je známé svou těžbou železné rudy a goethit je přítomen v některých ložiscích železné rudy v zemi.
10. Chile: Goethit lze nalézt v nalezištích železné rudy v Chile, které je významným producentem měď stejně.
11. Spojené království: Goethit byl nalezen na různých místech ve Spojeném království, často spojený s těžbou železné rudy v minulosti.
12. Ostatní země: Goethit lze nalézt v nalezištích železné rudy a dalších geologických prostředích v mnoha dalších zemích po celém světě, což přispívá k jeho celosvětové distribuci.

Je důležité poznamenat, že goethit je často přítomen vedle jiných minerálů oxidu železa, jako je hematit a magnetit, v ložiskách železné rudy. Specifická distribuce a těžba goethitu se může lišit v závislosti na geologických charakteristikách každé oblasti a povaze přítomných ložisek železné rudy.

Rozšířený; některá místa pro dobré krystaly zahrnují:

• ze Siegenu v Severním Porýní-Vestfálsku a poblíž Giessenu, Hesensko, Německo. V Příbrami, Česká republika.
• Výjimečné krystaly z dolu Restormel, Lanlivery; důl Botallack, St. Just; a jinde v Cornwallu v Anglii.
• Z Chaillac, Indre-et-Loire, Francie.
• V USA z okresu Pikes Peak a Florissant, El Paso Co., Colorado; rudný minerál v okrese Lake Superior, jako v dole Jackson, Negaunee, a dolu Superior, Marquette, Marquette Co., Michigan.

Reference

• Bonewitz, R. (2012). Horniny a minerály. 2. vyd. Londýn: DK Publishing.
• Handbookofmineralogy.org. (2019). Příručka mineralogie. [online] Dostupné na: http://www.handbookofmineralogy.org [Přístup 4. března 2019].
• Mindat.org. (2019). Goethite: Minerální informace, data a lokality.. [online] Dostupné na: https://www.mindat.org/min-727.html [Přístup 4. března 2019].