Química de Rocas
2006/05/01 Kortabitarte Egiguren, Irati - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria
As pedras preciosas, en xeral, son valoradas pola súa beleza e perfección. Son cristais perfectos, por dicilo dalgunha maneira. O seu aspecto é moi importante nestas pedras preciosas e a súa beleza debe ser, por suposto, sustentable. É dicir, non se poden destruír facilmente. Si non, perden o seu valor inmediatamente.
Divídense en dous grandes grupos: xoias e semi-xoias. Diamante, rubí, zafiro e esmeralda son as xoias das pedras preciosas. Amatista, jade e outros, semipreciosos. A diferenza entre ambos os grupos dáse sobre todo na abundancia.
Xoias
O diamante é hoxe a xoia máis prezada. A súa dureza é impresionante, cun valor de dez na escala de Mohs. Trátase dun carbono puro, pero a ordenación destes átomos de carbono é especial e por iso o diamante é tan duro. Tamén ten un brillo especial, que sorprende a calquera persoa. De feito, ten un alto índice de refracción da luz e una enorme capacidade de dispersión da mesma.
En India, Brasil e Sudáfrica, por exemplo, hai moitos diamantes. Con todo, as características do terreo non son as mesmas en todas partes e por tanto tampouco a extracción do diamante. En xeral realízanse tres pasos principais. Primeiro hai que retirar as terras e pedras que cobren o diamante, despois extraer o diamante e finalmente limpalo correctamente.
É un traballo moi laborioso. Por cada dez toneladas de mineral, só se extrae un kilate de diamantes (200 mg). De aí sacar as contas. Son moitos os quilómetros de terra que se necesitan escavar paira conseguir una xoia de tamaño medio. Precisamente por iso o diamante é tan caro.
Pero non creas que todos os diamantes son útiles paira a xoiaría. O erro máis diminucioso pode reducir o seu valor, polo que pode ser utilizado unicamente paira aplicacións industriais. En xeral, isto sucede no caso dos diamantes con burbullas ou impurezas. Na industria utilízanse paira cortar metais como os diamantes.
Na escala de Mohs a loura ten un grao menos que o diamante, é dicir, pedras preciosas de cor vermella formadas por combinacións de ferro, cromo e óxido de aluminio. Entre eles atópanse Myanmar, Sri Lanka, India, Tailandia, China e Rusia.
Con todo, non só son rubíes naturais senón sintéticos. Fundáronse por primeira vez en 1923, mesturando alunbra e pigmentos do cromo. Desta forma obtéñense pedras preciosas moi similares ás naturais, tanto química como fisicamente. No entanto, a utilización de louros sintéticos é maior na reloxaría que na xoiaría.
O zafiro é tan duro como o rubí. Normalmente atópase en minas ricas en rutilo, bauxitata e hematicidad. Está formado por unha mestura de óxidos de aluminio, ferro e titanio. A súa cor varía de azul claro a azul escuro, dependendo da cantidade de titanio, o azul é máis claro ou máis escuro. A súa dureza na escala de Mohs é de 9, un grao menos que o diamante.
Os principais produtores de Zafiro atópanse en África, pero nos últimos anos atopáronse varias minas en Sudamérica. Utilízase especialmente en xoiaría e en diversas aplicacións de láseres. Antigamente pensábase que esa pedra gardaba sabedoría, é dicir, que a persoa que tiña un zafiro era una persoa de gran sabedoría.
O berilio é o compoñente básico da esmeralda. Ademais ten átomos de cromo e vanadio, entre outros. É moi raro atopar esmeraldas de calidade con máis dun kilate. De feito, os de maior tamaño presentan a miúdo impurezas visibles. A esmeralda prodúcese desde fai máis de 3.000 anos.
Arte antiga
A pesar da súa beleza, as pedras preciosas brillan talladas, e o seu cultivo non é algo actual. Desde tempos inmemoriais, os materiais se aserran, cortan, perforan, dan forma e finalmente púense. Co tempo, os construtores de pedras desenvolveron diversas técnicas e procesos paira optimizar a beleza destes materiais belos.
Na prehistoria tamén se deron pasos básicos paira traballar as pedras. Aínda que pareza mentira, estes pasos eran tecnicamente bastante avanzados. Por exemplo, paira dar forma ao material utilizábanse pedras abrasivas, a continuación puíase a pedra con abrasivos máis finos e finalmente utilizábase a buril paira perforar.
Todas estas técnicas non quedaron intactas e fóronse desenvolvendo aos poucos. O seguinte reto foi traballar as pedras preciosas. É dicir, nestas pedras preciosas empezáronse a decorar diversos motivos.
A seguinte innovación chegou aproximadamente na Idade Media. De feito, as partes das pedras preciosas empezaron a traballarse por perfección. O obxectivo era destacar, por así dicilo, o brillo da pedra.
Hoxe en día, os labradores de pedras seguen utilizando todas estas técnicas ancestrais, pero, por suposto, co novo utillaje. Entre outras cousas, utilizan ordenadores paira o deseño e raios láser paira traballar pedras preciosas.
A medida que a tecnoloxía avanza, aos poucos vanse resolvendo dúbidas sobre a composición e a cor das pedras preciosas. Recentemente, por exemplo, un grupo de investigadores da Universidade de Córdoba desenvolveu un método paira determinar en poucos minutos a composición química das xoias. De feito, hoxe en día existen varios métodos paira coñecer a composición das xoias, pero son procesos longos e, en ocasións, destrutivos. O método desenvolvido en Córdoba, ademais de rápido, é fiable e non destrúe o estraño. A fluorescencia por raios X é o método de análise de metais e a súa concentración. O dispositivo parécese a un escáner. Tamén é un método ambientalmente limpo ao non utilizar produtos contaminantes.
É interesante coñecer a composición das pedras preciosas, xa que a miúdo a composición e a cor están relacionados. Máis concretamente, en función das impurezas que aparezan, crese que a gema adquire unha cor ou outro.
Vermello e verde
A cor indica o salto que deben realizar os electróns dun átomo paira pasar do estado fundamental ao estado excitado. Neste caso, o cromo é o que dá cor ás pedras preciosas. Todos os compostos cromados son de cores.
Cada ion cromo está rodeado de seis átomos de osíxeno, tanto na estrutura cristalina da loura como da esmeralda.
Ademais, até agora pensábase que a cor era proporcionado en gran medida polos átomos veciños. Por tanto, a loura e a esmeralda deberían ter o mesmo cor, xa que o átomo contiguo é o osíxeno en ambos. Pero non é así.
En 1957 L.E.Orgela afirmou que a distancia entre os átomos de cromo e de osíxeno é diferente nestas pedras preciosas e por iso teñen unha cor diferente. Pero esta explicación non convenceu a moitos expertos. De feito, as pedras preciosas son materiais duros que vían imposible que as distancias entre os átomos fosen tan diferentes. De feito, na década dos 80, utilizando una técnica desenvolvida paira medir as impurezas das pedras preciosas, investigadores franceses descubriron que a distancia entre o rubí e os átomos da esmeralda é a mesma.
Recentemente, tras varios cálculos, un grupo de físicos da Universidade de Cantabria atopou resposta. Paira iso tiveron que utilizar o concepto de campo eléctrico. Porque se crees que as pedras preciosas son sólidos cristalinos sen actividade, estás equivocado. Os electróns móvense constantemente e perden e gañan enerxía entre os niveis enerxéticos.
Nestas fluctuaciones enerxéticas, en ambos os casos absórbese a luz azul morada do espectro, pero no caso da esmeralda tamén se absorbe a luz vermella. Por tanto, queda verde. Por iso é verde a esmeralda. En Errubia, pola súa banda, absórbese a luz verde, á que debe a súa cor vermella.
A pesar de que este segredo estivo oculto durante moito tempo, ao final desvelárono. Con todo, as pedras preciosas non perderon a súa fascinación natural, e os investigadores seguirán descubrindo os aspectos ocultos destas preciosas e custosas xoias.
