Emprego da espectroscopia infravermelha à temperatura do nitrogênio líquido para a identificação de defeitos OH em quartzo natural de diferentes depósitos

Abstract

O quartzo natural (SiO₂) é um dos minerais mais abundantes da crosta terrestre, cuja mineralogia e composição química são diretamente influenciadas por defeitos pontuais incorporados durante sua cristalização. Dentre os defeitos, os grupos hidroxila (OH) são essenciais por atuarem como um "marcador geológico", fornecendo informações sobre as condições de formação e proveniência dos minerais. Para a investigação desses defeitos, diferentes métodos de análises espectroscópicas podem ser utilizados, como por Ressonância Paramagnética Eletrônica (RPE), infravermelha (IV) e no ultravioleta-visível (UV-Vis). Entre eles, destaca-se a espectroscopia infravermelha (IV) que capta as frequências de vibração associadas aos grupos OH para íons metálicos como Al³⁺ e Li⁺, e semimetais como o íon B³⁺. No entanto, a análise em temperatura ambiente apresenta limitações devido à instabilidade de algumas bandas de defeitos, o que ressalta a importância de realizar medições em baixas temperaturas para melhor resolução dos espectros. Nesse contexto, o presente trabalho tem como objetivo avaliar os defeitos OH em espectros IV de quartzo de diferentes procedências (hidrotermal e pegmatítico) e variedades (hialino, róseo e leitoso), por meio de medidas em duas temperaturas: ambiente (25ºC) e próximo à temperatura do nitrogênio líquido (-178°C). Para tal, realizou-se uma análise preliminar com todas as 37 amostras, com intuito de selecionar quais espécimes apresentaram melhor resolução espectral em temperatura ambiente. Após essa etapa, foram selecionadas 15 amostras do montante, para realização de medidas em temperatura ambiente e à temperatura próximo ao nitrogênio líquido, em condições distintas do que foi empregado na investigação preliminar. A partir dos espectros obtidos, buscou-se analisar: (i) análise qualitativa com relação a procedência dos cristais; (ii) análise da influência da temperatura sobre as intensidades das bandas e (iii) a correlação entre a intensidade das bandas dos defeitos OH. Foi observado que as medidas à baixa temperatura foram essenciais para identificar e caracterizar os defeitos OH. A redução da temperatura provocou um aumento expressivo nos coeficientes de absorção para as bandas de Al-OH e Li-OH e menos significativa para a banda de B-OH. Os centros Al-OH e Li-OH não apresentaram correlação significativa, contudo, a análise conjunta dessas bandas foi mais satisfatória do que a combinação entre Li-OH e B-OH, cuja correlação foi praticamente inexistente. A procedência das amostras mostrou-se mais determinante para os defeitos OH do que para a variedade do quartzo. Por fim, o método adotado revela-se promissor como indicador litológico para amostras desconhecidas, desde que calibrado com um conjunto de referência.