Química de Rocas
2006/05/01 Kortabitarte Egiguren, Irati - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria
Las piedras preciosas, en general, son valoradas por su belleza y perfección. Son cristales perfectos, por decirlo de alguna manera. Su aspecto es muy importante en estas piedras preciosas y su belleza debe ser, por supuesto, sostenible. Es decir, no se pueden destruir fácilmente. Si no, pierden su valor inmediatamente.
Se dividen en dos grandes grupos: joyas y semi-joyas. Diamante, rubí, zafiro y esmeralda son las joyas de las piedras preciosas. Amatista, jade y otros, semipreciosos. La diferencia entre ambos grupos se da sobre todo en la abundancia.
Joyas
El diamante es hoy la joya más preciada. Su dureza es impresionante, con un valor de diez en la escala de Mohs. Se trata de un carbono puro, pero la ordenación de estos átomos de carbono es especial y por eso el diamante es tan duro. También tiene un brillo especial, que sorprende a cualquier persona. De hecho, tiene un alto índice de refracción de la luz y una enorme capacidad de dispersión de la misma.
En India, Brasil y Sudáfrica, por ejemplo, hay muchos diamantes. Sin embargo, las características del terreno no son las mismas en todas partes y por tanto tampoco la extracción del diamante. En general se realizan tres pasos principales. Primero hay que retirar las tierras y piedras que cubren el diamante, después extraer el diamante y finalmente limpiarlo correctamente.
Es un trabajo muy laborioso. Por cada diez toneladas de mineral, sólo se extrae un kilate de diamantes (200 mg). De ahí sacar las cuentas. Son muchos los kilómetros de tierra que se necesitan excavar para conseguir una joya de tamaño medio. Precisamente por eso el diamante es tan caro.
Pero no creas que todos los diamantes son útiles para la joyería. El error más diminucioso puede reducir su valor, por lo que puede ser utilizado únicamente para aplicaciones industriales. En general, esto sucede en el caso de los diamantes con burbujas o impurezas. En la industria se utilizan para cortar metales como los diamantes.
En la escala de Mohs la rubia tiene un grado menos que el diamante, es decir, piedras preciosas de color rojo formadas por combinaciones de hierro, cromo y óxido de aluminio. Entre ellos se encuentran Myanmar, Sri Lanka, India, Tailandia, China y Rusia.
Sin embargo, no sólo son rubíes naturales sino sintéticos. Se fundaron por primera vez en 1923, mezclando alunbra y pigmentos del cromo. De esta forma se obtienen piedras preciosas muy similares a las naturales, tanto química como físicamente. No obstante, la utilización de rubios sintéticos es mayor en la relojería que en la joyería.
El zafiro es tan duro como el rubí. Normalmente se encuentra en minas ricas en rutilo, bauxitata y hematicidad. Está formado por una mezcla de óxidos de aluminio, hierro y titanio. Su color varía de azul claro a azul oscuro, dependiendo de la cantidad de titanio, el azul es más claro o más oscuro. Su dureza en la escala de Mohs es de 9, un grado menos que el diamante.
Los principales productores de Zafiro se encuentran en África, pero en los últimos años se han encontrado varias minas en Sudamérica. Se utiliza especialmente en joyería y en diversas aplicaciones de láseres. Antiguamente se pensaba que esa piedra guardaba sabiduría, es decir, que la persona que tenía un zafiro era una persona de gran sabiduría.
El berilio es el componente básico de la esmeralda. Además tiene átomos de cromo y vanadio, entre otros. Es muy raro encontrar esmeraldas de calidad con más de un kilate. De hecho, los de mayor tamaño presentan a menudo impurezas visibles. La esmeralda se produce desde hace más de 3.000 años.
Arte antiguo
A pesar de su belleza, las piedras preciosas brillan talladas, y su cultivo no es algo actual. Desde tiempos inmemoriales, los materiales se aserran, cortan, perforan, dan forma y finalmente se pulen. Con el tiempo, los constructores de piedras han desarrollado diversas técnicas y procesos para optimizar la belleza de estos materiales bellos.
En la prehistoria también se dieron pasos básicos para trabajar las piedras. Aunque parezca mentira, estos pasos eran técnicamente bastante avanzados. Por ejemplo, para dar forma al material se utilizaban piedras abrasivas, a continuación se pulía la piedra con abrasivos más finos y finalmente se utilizaba la buril para perforar.
Todas estas técnicas no quedaron intactas y se fueron desarrollando poco a poco. El siguiente reto fue trabajar las piedras preciosas. Es decir, en estas piedras preciosas se empezaron a decorar diversos motivos.
La siguiente innovación llegó aproximadamente en la Edad Media. De hecho, las partes de las piedras preciosas empezaron a trabajarse por perfección. El objetivo era destacar, por así decirlo, el brillo de la piedra.
Hoy en día, los labradores de piedras siguen utilizando todas estas técnicas ancestrales, pero, por supuesto, con el nuevo utillaje. Entre otras cosas, utilizan ordenadores para el diseño y rayos láser para trabajar piedras preciosas.
A medida que la tecnología avanza, poco a poco se van resolviendo dudas sobre la composición y el color de las piedras preciosas. Recientemente, por ejemplo, un grupo de investigadores de la Universidad de Córdoba ha desarrollado un método para determinar en pocos minutos la composición química de las joyas. De hecho, hoy en día existen varios métodos para conocer la composición de las joyas, pero son procesos largos y, en ocasiones, destructivos. El método desarrollado en Córdoba, además de rápido, es fiable y no destruye lo extraño. La fluorescencia por rayos X es el método de análisis de metales y su concentración. El dispositivo se parece a un escáner. También es un método ambientalmente limpio al no utilizar productos contaminantes.
Es interesante conocer la composición de las piedras preciosas, ya que a menudo la composición y el color están relacionados. Más concretamente, en función de las impurezas que aparezcan, se cree que la gema adquiere un color u otro.
Rojo y verde
El color indica el salto que deben realizar los electrones de un átomo para pasar del estado fundamental al estado excitado. En este caso, el cromo es el que da color a la piedras preciosas. Todos los compuestos cromados son de colores.
Cada ion cromo está rodeado de seis átomos de oxígeno, tanto en la estructura cristalina de la rubia como de la esmeralda.
Además, hasta ahora se pensaba que el color era proporcionado en gran medida por los átomos vecinos. Por tanto, la rubia y la esmeralda deberían tener el mismo color, ya que el átomo contiguo es el oxígeno en ambos. Pero no es así.
En 1957 L.E.Orgela afirmó que la distancia entre los átomos de cromo y de oxígeno es diferente en estas piedras preciosas y por eso tienen un color diferente. Pero esta explicación no convenció a muchos expertos. De hecho, las piedras preciosas son materiales duros que veían imposible que las distancias entre los átomos fueran tan diferentes. De hecho, en la década de los 80, utilizando una técnica desarrollada para medir las impurezas de las piedras preciosas, investigadores franceses descubrieron que la distancia entre el rubí y los átomos de la esmeralda es la misma.
Recientemente, tras varios cálculos, un grupo de físicos de la Universidad de Cantabria ha encontrado respuesta. Para ello han tenido que utilizar el concepto de campo eléctrico. Porque si crees que las piedras preciosas son sólidos cristalinos sin actividad, estás equivocado. Los electrones se mueven constantemente y pierden y ganan energía entre los niveles energéticos.
En estas fluctuaciones energéticas, en ambos casos se absorbe la luz azul morada del espectro, pero en el caso de la esmeralda también se absorbe la luz roja. Por lo tanto, queda verde. Por eso es verde la esmeralda. En Errubia, por su parte, se absorbe la luz verde, a la que debe su color rojo.
A pesar de que este secreto ha estado oculto durante mucho tiempo, al final lo han desvelado. Sin embargo, las piedras preciosas no han perdido su fascinación natural, y los investigadores seguirán descubriendo los aspectos ocultos de estas preciosas y costosas joyas.
