La schwertmannita és un mineral que pertany a la classe dels sulfats segons la classificació de Nickel-Strunz i a la classe dels hidròxids segons la classificació de Dana, fet pel qual que sovint és anomenat com un oxihidroxisulfat de ferro (III). Es forma com a producte de precipitació en rius àcids tot generant crostes, pel·lícules i travertins que poden ser formats íntegrament per aquest mineral o en associació amb altres minerals, principalment sulfats, òxids i hidròxids de ferro o d'altres metalls com zinc, coure o arsènic. És un dels minerals agrupats sota el terme «limonita». Durant els últims anys ha crescut el seu interès, ja que quan cristal·litza és capaç d'absorbir quantitats importants de l'arsènic present a l'aigua dels rius contaminats, fixant-lo així dins la seva estructura i produint una descontaminació parcial de l'aigua abans contaminada per aquest element. S'han proposat fins a tres fórmules diferents per al mineral: Fe163+(OH,SO₄)12-13O16·10-12H₂O; Fe163+O16(OH)₁₂(SO₄)₂ i Fe3+16 O16(SO₄)₂(OH)₁₂·nH₂O (n ∼ 10 a 12).
Història miniatura|esquerra|Georg Amadeus Carl Friedrich Naumann va descriure el mineral l'any 1855, anomenant-lo glockerita. La schwermannita va ser descoberta l'any 1855 per Karl Friedrich Naumann, i fou anomenada llavors amb el nom de glockerita en honor d'Ernst Friedrich Glocker, professor de mineralogia de la Universitat de Varsòvia, a Polònia. L'any 1990 va ser aprovada per l'Associació Mineralògica Internacional com a espècie mineral, i fou redescoberta i reanomenada l'any 1994 per J.M. Bigham, L. Carson i E. Murad en honor d'Udo Schwertmann, científic de la Universitat de Múnic, a Alemanya. Un sinònim del seu nom actual és el codi IMA1990-006.
Classificació La schwertmannita ha estat classificada de diverses maneres des del seu descobriment. Inicialment, a la classificació de Nickel-Strunz, se la va classificar dins del grup dels òxids i els hidròxids, on formava un grup especial amb l'akaganeïta, la boehmita, la feroxihita, la goetita, la lepidocrocita i la manganita. L'any 2001, però, a la classificació de Strunz, se la va classificar a la categoria de «sulfats i familiars» i no pas a la de «sulfats (selenats, etc.) amb altres anions», on hagués estat més lògic per la presència d'altres anions a la seva estructura a part del sulfat. Això es deu al fet que les divisions es varen dur a terme d'acord amb la mida dels cations i l'estructura cristal·lina dels minerals. Així doncs, a la classificació de Strunz actual, la schwertmanita està classificada com a sulfat, on forma ella sola el subgrup 7.DE.15, dins del grup 7.DE, juntament amb els següents minerals: mangazeïta, carbonatocianotriquita, cianotriquita, tlalocita, utahita, coquandita, osakaïta, wilcoxita, stanleyita, mcalpineïta, hidrobasaluminita, volaschioita, zaherita, lautenthalita i camerolaïta.
A la classificació dels minerals de Dana, se li assigna la categoria «òxids i hidròxids». En aquesta categoria es troba en la subdivisió «hidròxids i òxids que contenen grups OH amb diversos cations», on forma el grup 4.06-55 del qual és l'únic membre.
Identificació De visu miniatura|Crosta de schwertmannita obtinguda de zona de drenatge àcid de mines a la zona de Corta Atalaya, província de Huelva, Espanya. Mida: 3 × 2 × 0,4 cm. miniatura|Limonita amb jarosita. Es pot observar la semblança d'aparences entre la schwertmannita i els minerals presents a la limonita. miniatura|Limonita amb jarosita i goetita. Es pot observar la semblança d'aparences entre la schwertmannita i els minerals presents a la limonita. miniatura|Cristall idiomòrfic de jarosita. Quan aquesta es troba cristal·litzada és inconfusible amb la schwertmannita. Barranc del Jaroso, Almeria, Espanya
La schwertmannita presenta un color marró groguenc o ataronjat, una duresa d'1 a 2 a l'escala de Mohs i una lluïssor terrosa. La ratlla que presenta la schwertmannita és de color groc; i es troba tot formant hàbits en crosta o agregats; també es pot trobar en morfologies en forma d'eriçó (de l'anglès hedgehog habit), que consisteixen en cristalls micromètrics disposats radialment com si fossin les espines d'un eriçó. La schwertmannita es troba entre els minerals que constitueixen les limonites (un conjunt de minerals de ferro, principalment òxids i hidròxids, que presenten un aspecte molt semblant entre ells). Entre aquests minerals s'hi troben la magnetita, l'hematites, la lepidocrocita i/o la jarosita, en proporcions variables. Això afegeix un problema a l'hora d'identificar de visu la schwertmannita, ja que molts d'aquests minerals presenten característiques semblants, quan no es troben ben cristal·litzats, com és el cas de l'ambient en el qual se solen trobar associats amb aquesta. També pot ser complicat diferenciar-la de minerals relacionats amb la seva estructura i composició química com ara l'hidrobasaluminita. A continuació es comparen les característiques de la schwertmannita amb els diferents minerals susceptibles de ser confosos amb aquesta:
Magnetita: la magnetita pot aparèixer en diferents hàbits; si presenta formes cristal·lines, és inconfusible amb la schwertmannita, ja que aquesta no presenta mai cristalls ben formats i visibles a ull nu. El problema existeix quan la magnetita es forma en ambients àcids, molts cops produïda biològicament com la schwertmannita. En aquest cas, la magnetita sol formar crostes i agregats de color marró o vermell que en alguns casos poden confondre's amb les que forma la schwertmannita. Els dos minerals es poden diferenciar per la duresa; la schwertmannita amb una duresa aproximada d'1,5 es pot ratllar amb l'ungla, mentre que la magnetita amb una duresa entre 5 i 6 es ratlla amb el ganivet. També es poden diferenciar per la ratlla; la schwertmannita presenta la ratlla de color groc mentre que la magnetita la presenta negra. En alguns casos la magnetita pot ésser magnètica, mentre que la schwertmannita no ho és mai.
Hematites: el cas de l'hematites és similar al de la magnetita; si aquesta presenta hàbit cristal·lí, és inconfusible amb la schwertmannita. És quan l'hematites es presenta en crosta o pel·lícula quan pot haver-hi confusió. En aquest cas, el mètode de resolució és molt semblant al de la magnetita. Els dos minerals es poden diferenciar per la duresa; la schwertmannita amb una duresa aproximada d'1,5 es pot ratllar amb l'ungla, mentre que l'hematites, amb una duresa entre 5 i 6 es ratlla amb el ganivet. També es poden diferenciar per la ratlla; la schwertmannita presenta la ratlla de color groc mentre que l'hematites la presenta de color vermell o marró vermellós. En alguns casos molt concrets l'hematites pot ésser lleugerament magnètica, mentre que la schwertmannita no ho és mai.
Lepidocrocita: quan la lepidocrocita apareix ben cristal·litzada és molt fàcil diferenciar-la de la schwertmannita; el problema existeix quan apareix formant crostes o pel·lícules. En aquest cas el mètode de resolució del problema és mitjançant la duresa del mineral; la lepidocrocita presenta una duresa de 5 (es ratlla amb el ganivet), mentre que la schwertmannita es pot ratllar amb l'ungla. En aquest cas és molt complicat diferenciar els dos minerals mitjançant la ratlla, ja que tots dos presenten ratlles de color groc, taronja o marró.
Jarosita: en el cas de la jarosita, quan es troba formant crostes, agregats o pel·lícules és molt similar a la schwertmannita; les dues presenten color groc ataronjat, amb ratlles grogues o ocres i unes dureses difícils de diferenciar, d'1,5 per a la schwertmannita i entre 2 i 3 per a la jarosita. Com a conseqüència d'aquesta semblança molts cops són convenients diferents anàlisis per a diferenciar els dos minerals. Un cas similar és el de l'hidrobasaluminita que només es diferencia de la schwertmannita per la tonalitat de la ratlla, que en molts casos és difícil de diferenciar.
Propietats Propietats físiques miniatura|Crostes de schwertmannita; es pot observar la disgregació que pateixen aquestes crostes i el seu aspecte terròs. La schwertmannita és un mineral de baixa cristal·linitat amb una alta àrea específica que oscil·la entre els 100 i 200 m²/g. La majoria d'espècimens estan formats per petites partícules esfèriques o el·líptiques d'entre 200 i 500 nm de diàmetre que formen agregats. Les estructures que se solen observar estan formades per agulletes d'amplades entre 2 i 4 nm i llargades entre 60 i 90 nm. La schwermannita presenta un color groc marró, marró groguenc o marró ataronjat depenent de les impureses o el contingut de ferro. Per la mida extremadament petita dels grans minerals, molts paràmetres òptics no han estat calculats per la impossibilitat de dur a terme les anàlisis; per exemple, no s'ha pogut mesurar la densitat del mineral, tot i que els càlculs aproximats mitjançant els valors de la cel·la unitat donen valors entre 3,77 i 3,99 g/cm³. El seu pes molecular és de 1.545,76 g/mol.
Propietats químiques La schwertmannita conté ferro, oxigen, hidrogen i sofre. Les anàlisis dutes a terme en el transcurs d'algunes investigacions donen percentatges en pes d'òxid dels diferents elements de l'ordre de 63% de Fe₂O₃; 13% de SO₃, 1,5% de CO₂, 10% d'OH- i 13% d'H₂O. S'han proposat diverses fórmules químiques i estructurals per a la schwertmannita a causa de la dificultat d'analitzar el contingut en elements volàtils com l'hidrogen: Fe163+(OH,SO₄)12-13O16·10-12H₂O Fe163+O16(OH)₁₂(SO₄)₂ Fe3+16 O16(SO₄)₂(OH)₁₂·nH₂O (n ∼ 10 a 12) La ràtio Fetotal/Stotal de la schwertmannita varia entre 4,6 (més sofre respecte del ferro) i 8 (més ferro respecte del sofre); els espècimens per sota de ràtios de 5,5, sovint presenten traces de jarosita, la qual presenta una ràtio Fetotal/Stotal d'1,5. Per la metaestabilitat de la schwertmannita en condicions normals (1 atm i 25 graus centígrads), aquesta pot acabar transformant-se en goetita mitjançant processos d'hidròlisi. La reacció d'hidròlisi que provoca el pas de schwertmannita (metaestable) a goetita (d'alta estabilitat) és:
Fe₈O₈(OH)5.5(SO₄)1,25 (sòlid) + 2,5 H₂O (líquid) → 8 FeOOH + 2,5 H+ (aquós) + 1,25 SO₄2- (aquós)
La schwertmannita és soluble en àcid clorhídric en concentració 5M; en aquestes condicions es dissol totalment en fred en uns quinze minuts. Les condicions generades per l'àcid clorhídric, correspondrien a un pH de 3,0. També és soluble en solucions d'oxalat d'amoni de pH inferiors o iguals a 3,0.
Propietats tèrmiques La descomposició tèrmica de la schwertmannita es produeix a baixa temperatura, entre 100 i 300 graus centígrads (°C). En aquesta descomposició tèrmica inicial (100-300 °C), perd l'aigua de la seva estructura mitjançant un procés exotèrmic, fet que li ocasiona una pèrdua de pes d'entre el 20 i el 25%. Entre els 540 °C i els 580 °C es produeix una altra reacció exotèrmica en la schwertmannita que genera hematites i Fe₂(SO₄)₃. Finalment, entre els 650 °C i 710 °C es dona l'última reacció exotèrmica en la qual es produeix la descomposició del Fe₂(SO₄)₃ i la formació de més hematites i SO₃; aquesta última reacció comporta una pèrdua d'entre un 5 i un 12% en pes.
Estructura cristal·lina