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Characterization of iron(II)-and iron(III)- exchanged montmorillonite and hectorite using the Mössbauer effect

Published online by Cambridge University Press:  09 July 2018

J. A. Helsen  and
B. A. Goodman
J. A. Helsen
Affiliation:
Katholieke Universiteit Leuven, Instituut voor Metaalkunde, 2 de Croylaan, B-3030 Leuven, Belgium
B. A. Goodman
Affiliation:
The Macaulay Institute for Soil Research, Craigiebuckler, Aberdeen, AB9 2Q J, UK
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Abstract

At room temperature both Fe(III)-exchanged montmorillonite and Fe(III)-hectorite gave similar Mössbauer spectra, each consisting of a single doublet with parameters characteristic of ferric iron. At 77 K the Fe(III)-hectorite gave a spectrum similar to that observed at room temperature, but with the montmorillonite an additional distinct doublet, with relatively large values of both isomer shift and quadrupole splitting, was observed. The Fe(II)-exchanged samples behaved very differently at room temperature and 77 K. At 77 K well-defined doublets were produced; these had quadrupole splittings similar to those shown by the ion and appreciably greater than those observed for Fe(II) in the structural sites in layer-silicates. At room temperature, however, there was no absorption corresponding to ferrous ions in either of the specimens, because the recoil-free fraction was low as a result of the loose association between the ion and the mineral lattice.

Resume

Resume

A la température ambiante, la montmorillonite échangée à Fe(II) et l'hectorite-Fe(III) fournissent des spectres Mössbauer semblables, consistant en un unique doublet dont les paramètres sont caractéristiques des ions Fe3+. Le spectre de l'hectorite-Fe(III) obtenu à 77 K est semblable à celui observé à la température ambiante. Dans le cas de la montmorillonite-Fe(III), par contre, un doublet supplémentaire apparaît, dont le déplacement isomérique aussi bien que l'éclatement quadrupolaire sont relativement importants. Les échantillons contentant des ions Fe2+ échangeables se comportent de façon très différente à la température ambiante et à 77 K. A 77 K, les doublets bien définis sont observés. Ces derniers présentent des éclatements quadrupolaires semblables à ceux mis en évidence dans le cas d'ions et nettement supérieurs à ceux observés dans le cas des ions Fe2+ des sites structuraux de phyllosilicates. Cependant, à la température ambiante, aussi bien pour l'un que pour l'autre échantillon, aucune absorption relative à des ions Fe2+ n'a pu être mise en évidence. Ce fait est dû à une fraction sans recul, trop petite, conséquence d'une association lâche entre l'ion et le réseau du minéral.

Kurzreferat

Kurzreferat

Bei Raumtemperatur zeigen Fe(III) belegter Montmorillonit und Fe(III)-Hektorit ähnliche Mössbauer-Spektren, die aus einem einzelnen Doublett bestehen; die Parameter sind charakteristisch für dreiwertiges Eisen. Bei 77 K ist das Spektrum des Fe(III)-Hektorits ähnlich dem bei Zimmertemperatur, während in dem Spektrum des Montmorillonits ein zusätzliches ausgeprägtes Doublett auftritt, das verhältnismäßig große Werte sowohl für isomeren Shift als auch für Quadrupolaufspaltung besitzt. Die Fe(II)-beladenen Proben verhalten sich bei Raumtemperatur und 77 K sehr unterschiedlich. Bei 77 K zeigen sich gut definierte Doubletts, deren Quadrupolaufspaltung ähnlich der des Fe2+ Ions in wässriger Lösung ist und damit merklich größer als die des Fe(II) in Gitterplätzen von Schichtsilicaten. Dagegen wird bei Raumtemperatur bei keiner der Proben eine dem zweiwertigen Eisen entsprechende Adsorption gefunden, da der rückstoßfreie Anteil wegen der lockeren Bindung zwischen dem Fe2+ Ion und dem Kristallgitter gering war.

Resumen

Resumen

Bei Raumtemperatur zeigen Fe(III) belegter Montmorillonit und Fe(III)-Hektorit ähnliche Mössbauer-Spektren, die aus einem einzelnen Doublett bestehen; die Parameter sind charakteristisch für dreiwertiges Eisen. Bei 77 K ist das Spektrum des Fe(III)-Hektorits ähnlich dem bei Zimmertemperatur, während in dem Spektrum des Montmorillonits ein zusätzliches ausgeprägtes Doublett auftritt, das verhältnismäßig große Werte sowohl für isomeren Shift als auch für Quadrupolaufspaltung besitzt. Die Fe(II)-beladenen Proben verhalten sich bei Raumtemperatur und 77 K sehr unterschiedlich. Bei 77 K zeigen sich gut definierte Doubletts, deren Quadrupolaufspaltung ähnlich der des Fe2+ Ions in wässriger Lösung ist und damit merklich größer als die des Fe(II) in Gitterplätzen von Schichtsilicaten. Dagegen wird bei Raumtemperatur bei keiner der Proben eine dem zweiwertigen Eisen entsprechende Adsorption gefunden, da der rückstoßfreie Anteil wegen der lockeren Bindung zwischen dem Fe2+ Ion und dem Kristallgitter gering war.

Type
Research Article
Information
Clay Minerals , Volume 18 , Issue 2 , June 1983 , pp. 117 - 125
Copyright
Copyright © The Mineralogical Society of Great Britain and Ireland 1983

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References

Boudart, M., Garten, R.L. & Delgass, W.N. (1971) Mössbauer spectroscopy: a new tool for the study of catalytic minerals. Mémoires Société Royale des Sciences de Liège, 6° série 1, 135–148.Google Scholar
Delgass, W.N., Garten, R.L. & Boudart, M. (1969) Dehydration and adsorbate interactions of Fe-Y zeolite by Mössbauer spectroscopy. J. Phys. Chem. 73, 2970–2979.Google Scholar
Ericsson, T. & Wappling, R. (1976) Texture effects in 3/2-1/2 Mössbauer spectra. J. Phys. (Paris) 37, 719–723.Google Scholar
Goodman, B.A.(1981) Mössbauer spectroscopy. Pp. 113–137 in: Advances in Clay Minerals Research (Fripiat, J.J., editor), Elsevier Publishing Co., Amsterdam & New York.Google Scholar
Helsen, J.A., Lafaut, J.P. & Schmidt, K. (1970) Application of Mössbauer spectroscopy to Fe(II)- and Fe(III)-montmorillonite. Pp. 173–178 in: Reunion Hispano-Belga de Minerales de la Ardila. Consejo Superior de Investigaciones Cientificas, Madrid.Google Scholar
Helsen, J.A., Schmidt, K., Chakapurakal, Th., Coussement, R. & Langouche, G. (1972) Determination par effect Mössbauer du coefficient de ‘self-diffusion’ dans une vermiculite. Premiers résultats. Bull. Groupe franc, Argiles 24, 165–170.CrossRefGoogle Scholar
Helsen, J.A., van Deyck, M., Langouche, G., Coussement, R., van Rossum, M. & Schmidt, K.P. (1975) The orientation of the principal axes system of the electric field gradient in Fe(III) vermiculite determined by Mössbauer spectroscopy. Clays Clay Miner. 23, 332–334.CrossRefGoogle Scholar
Ingalls, R. (1964) Electric field gradient tensor in ferrous compounds. Phys. Rev. 133A, 787–795.Google Scholar
Lakatos, B., Korecz, L. & Meisel, J. (1977) Comparative study on the Mössbauer parameters of iron humates and polyuronates. Geoderma 19, 149–157.CrossRefGoogle Scholar
Maes, A. & Cremers, A. (1977) Charge density effects in ion exchange. Part 1. Heterovalent exchange equilibria. J. Chem. Soc. Faraday Trans. 1 73, 1807–1814.CrossRefGoogle Scholar
Malathi, N., Puri, S.P. & Saraswat, I.P. (1969) Mössbauer studies on iron in illite and montmorillonite. J. Phys. Soc. Japan 26, 680–683.Google Scholar
McBride, M.D. & Mortland, M.M. (1974) Copper(II) interaction with montmorillonite: evidence from physical methods. Soil Sci. Soc. Am. Proc. 38, 408-415.Google Scholar
McBride, M.B., Pinnavaia, T.J. & Mortland, M.M. (1975) Electron spin relaxation and the mobility of manganese(II) exchange ions in smectites. Am. Miner. 60, 66–72.Google Scholar
Plachinda, A.S., Suzdalev, I.P., Gol'Danskii, V.I. & Neimark, I.E. (1970) NGR spectroscopic study of the mechanism of the interaction of water molecules with iron in iron-exchanged resins. Theor. Exptl. Chem. 6, 282–286.Google Scholar
Whittig, L.D. & Page, A.L. (1961a) Iron adsorption by montmorillonite systems: I. Preliminary studies. Soil Sci. Soc. Am. Proc. 25, 278–281.Google Scholar
Whittig, L.D. & Page, A.L. (1961b) Iron adsorption by montmorillonite systems: II. Determination of adsorbed iron. Soil Sci. Soc. Amer. Proc. 25, 282–286.Google Scholar