Cristais que mudam de cor

Pedras preciosas possuem várias qualidades ópticas interessantes, que as tornam ótimas para adorno (steine image by Elisabeth Klein from Fotolia.com)

Pedras preciosas que apresentam efeitos ópticos incomuns são conhecidas como gemas fenomenais. Temos como exemplo: pedra da lua, opala e labradorita. Enquanto algumas pedras são classificadas como fenomenais por causa da sua iridescência ou efeitos brilhantes, algumas são avaliadas por sua capacidade de mudar de cor sob luz diferente. Isso acontece por causa de várias reações que ocorrem naturalmente na gema.

Granada azul

Para cada 1.000 pedras preciosas descobertas, uma será uma granada azul cristalizada. Porque ela é naturalmente azul, a pedra absorve sombreamento azul de iluminação fluorescente, fazendo-a parecer azul escuro. A cor fica roxa sob iluminação incandescente. A mudança de cor é devido a pequenas quantidades de cromo e vanádio, minerais que absorvem todas as cores, exceto azul ou roxo. A pedra preciosa reflete uma determinada cor, porque ela não absorve essa cor no espectro de luz. Por exemplo, uma granada azul vai absorver todas as cores do espectro de luz, exceto a azul, o que a faz refletir essa cor.

A granada azul, só é azul sob iluminação florescente. Sob iluminação incandescente ela fica roxa (Jeffrey Hamilton/Photodisc/Getty Images)

Safira

Safiras são mais conhecidas por sua coloração azul, mas elas também vêm em tons de vermelho e amarelo. Como a granada azul, a safira azul parece rejuvenescida sob iluminação fluorescente. A cor azul desaparece em iluminação incandescente, mas as cores amarelo e vermelho em safiras são destacadas. Isto é devido ao tom quente da iluminação incandescente. As safiras amarelas e vermelhas emitem as cores quentes refletidas a partir da luz.

Safiras são mais conhecidas por sua coloração azul, mas elas também vêm em tons de vermelho e amarelo (Zedcor Wholly Owned/PhotoObjects.net/Getty Images)

Alexandrita

A Alexandrita é nomeada assim por causa do ex-czar da Rússia e foi encontrada pela primeira vez nos Montes Urais. Ela têm a qualidade de mudança de cor mais óbvia de todas as pedras preciosas. Enquanto em iluminação fluorescente e à luz do dia a cor da Alexandrita seja um verde-mar claro, em uma lâmpada incandescente ela fica roxa. As reflexões quentes da iluminação incandescente aparecem violeta, e não diminuem o verde claro.

Enquanto em iluminação fluorescente e à luz do dia, a cor da Alexandrita seja um verde-mar claro, em uma lâmpada incandescente, ela fica roxa (Ablestock.com/AbleStock.com/Getty Images)

Turmalina

Ao contrário das pedras preciosas que mudam de cor apenas em uma iluminação especifica, a turmalina pode realmente ter duas cores diferentes. Isso ocorre por causa da sua composição mineral. Enquanto a maioria das pedras são cristalizadas a partir de um mineral específico, a turmalina pode crescer a partir de vários, incluindo ferro, cromo, vanádio e manganês. É mais comum achar turmalina com a mistura das cores rosa e verde, que são cristalizadas a partir de ferro e manganês.

É mais comum achar turmalina com a mistura das cores rosa e verde, que são cristalizadas a partir de ferro e manganês (Thomas Northcut/Photodisc/Getty Images)

Fonte:  BOL

Diferença entre safira roxa e ametista

As safiras roxas e as ametistas se parecem apenas superficialmente (Jeffrey Hamilton/Photodisc/Getty Images)

A safira, um membro da família das pedras preciosas corindons, exibe uma ampla variedade de cores. Impurezas em corindons transparentes matizam a pedra naturalmente incolor para amarelo, verde, rosa, roxo ou azul. As safiras roxas compartilham a sua coloração nobre com outra pedra preciosa roxa e vívida, a ametista. Embora suas tonalidades se pareçam, os dois tipos de pedra têm pouco em comum.

Dureza

O corindon possui uma taxa de 9 do possível 10 na escala de Mohs de dureza; perdendo apenas para o diamante. Variedades de quartzos, incluindo a ametista, estão no número 7 da escala de Mohs. Tanto a safira roxa quanto a ametista riscam vidros relativamente mais macios – número 6 na escala de dureza – mas outras formas de quartzo danificam ametistas enquanto deixam as safiras intocadas. Joias antigas de ametista são a prova dessa maciez nas extremidades de suas facetas, que desgastam visivelmente com algumas décadas de uso diário.

Estrutura química

As safiras roxas e as ametistas possuem estruturas químicas distintas. O óxido de alumínio (Al2O3) descreve todas as cores do corindon; as variedades roxas contêm átomos de vanádio ou crômio no lugar de um pequeno número de átomos de alumínio dentro da sua estrutura cristalina. As variedades de quartzo consistem em silício e oxigênio como dióxido de silício ou sílica (SiO2). A ametista deriva sua cor violeta da irradiação natural de impurezas de ferro dentro do mineral. Tanto a estrutura cristalina da ametista quanto os elementos que a formam diferem dos da safira.

Brilho

Embora as matizes de cores das duas pedras se pareçam, o brilho não. A safira tem um índice de refração maior de 1,762 a 1,778. Já o da ametista é de 1,544 a 1,553, o que significa que a pedra tem menos brilho do que uma safira de cor similar. Os gemólogos medem o índice de refração como uma característica distintiva de uma pedra. Alguns índices de refração de pedras são iguais, mas as safiras e as ametistas exibem uma diferença tão marcante de brilho que comparar as amostras de cada pedra revelará qual é qual até a um olho leigo.

Raridade

O quartzo mineral em suas várias formas foram uma parte significativa da crosta da terra. Enquanto nem todos quartzo é uma ametista com qualidade preciosa, a pedra transparente e roxa é mais comum do que qualquer outra forma de corindon, inclusive a variedade roxa. Existem grandes depósitos de ametista pela América do Norte, América do Sul, Europa central e em uma grande parte da Ásia. As safiras ocorrem em menos regiões. Os joalheiros dão preços às pedras de acordo com a qualidade delas. As ametistas semipreciosas recebem um preço menor do que as safiras roxas de qualidade e tamanho inferiores.

Fonte:  Seleções

GRÁFICO DO OURO- 5 ANOS

GRÁFICO DO OURO- 5 ANOS

Escala de Mohs

A dureza é uma propriedade mecânica da matéria sólida que determina sua resistência ao risco. No campo da Mineralogia, para quantificar a dureza de um mineral, utiliza-se a Escala de Mohs. Essa escala foi desenvolvida pelo mineralogista alemão Friedrich Mohs no ano de 1812 e é formada por 10 minerais organizados em ordem crescente de dureza. Observe:

Pela Escala de Mohs, qualquer mineral risca o anterior e é riscado pelo próximo. O talco é o mineral de menor dureza da escala, por isso, pode ser riscado por qualquer um dos demais. Já o diamante, é o mais duro, sendo assim, risca todos os outros minerais e não pode ser riscado por nenhum deles, apenas por outro diamante.

Outro exemplo: ao atritarmos um fragmento de ferro a um tijolo, percebemos que o fragmento de ferro é capaz de provocar sulcos no tijolo, ou  seja, é capaz de riscar o tijolo, e não o contrário. Assim, concluímos que o ferro é mais duro do que o tijolo.
Para determinar a dureza de um mineral através da Escala de Mohs é necessário riscar o mineral padrão (da escala) com o mineral que se deseja classificar e verificar qual deles apresentou o risco em sua superfície. A unha, por exemplo, risca o talco e o gesso, mas é riscada pela calcita e, desta forma, apresenta uma dureza de 2,5. A ardósia, utilizada na fabricação do quadro negro, pode riscar o topázio, mas não o coríndon, e, por isso, encontra-se no nível 8,5 da escala.
Na prática, identificar a dureza de um mineral é um fator importante ao escolher o tipo de matéria prima mais adequada para diferentes produções. Um exemplo disso é a aplicação do granito na fabricação de pisos, em vez do mármore. O mármore é constituído principalmente por calcita, cuja dureza é 3, enquanto o granito é formado por quartzo e feldspato, que apresentam dureza de 7 e 6, respectivamente. Um piso composto de mármore seria facilmente riscado, o que não acontece com o granito.
Entretanto, essa escala não corresponde a real dureza do mineral, fato já conhecido por Mohs. Isso quer dizer que não é possível, a partir da escala, afirmar-se que o mineral de número 10 é dez vezes mais duro do que o mineral de número 1, visto que a dureza entre os materiais não ocorre de maneira tão uniforme. Entre os níveis 9 e 10, essa diferença se acentua ainda mais, uma vez que o diamante é cerca de 7 vezes mais duro que o seu antecessor, o coríndon. Apenas pode-se estabelecer uma classificação qualitativa entre os mesmos.
Particularmente ao mineral de menor dureza, o talco, apresenta fórmula molecular Mg₃Si₄O₁₀(OH)₂ e pode ser arranhado com a unha. Já o mineral de maior dureza, o diamante, é formado por átomos de carbono, entrelaçados uns aos outros em um retículo cristalino muito eficiente, e pode riscar a qualquer outro material natural, não se deixando riscar por nenhum deles.

Fonte:  Seleções

Como fabricar um diamante do nada

David Robson Da BBC           

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De vez em quando, Dan Frost escuta um forte estampido e o chão de seu escritório vibra. Só pode ser uma coisa: um de seus experimentos explodiu de novo.

Ao descer para o laboratório, ele pode ver o susto na cara dos colegas. É como se uma pequena bomba tivesse estourado. "O barulho é assustador, mas não é perigoso. Está tudo protegido", explica ele.
As explosões fazem parte do trabalho de Frost. Cientista no Bayerisches Geoinstitut, na Alemanha, ele está tentando reproduzir as condições do manto, a camada da Terra situada a milhares de quilômetros de profundidade. Isso significa submeter rochas a algumas das pressões mais altas já conhecidas pela humanidade.

Não é de se espantar que ocorram alguns percalços.
Como parte de sua pesquisa, Frost descobriu maneiras surpreendentes de fabricar diamantes. A partir de gás carbônico, por exemplo. Ou de pasta de amendoim.
Em comparação com nossos enormes avanços na exploração espacial, sabemos bem pouco sobre o universo que se estende debaixo de nossos pés.

A geologia elementar nos explica que o interior da Terra pode ser dividido em três camadas: o núcleo, o manto e a crosta. Mas a exata composição dessas camadas ainda é um mistério. Uma enorme falha no conhecimento humano.

Direito de imagem Science Photo Library

Image caption Pouco se sabe sobre a exata composição das camadas da Terra

"Se quisermos entender como a Terra se formou, uma das coisas que precisamos saber é o material do qual o planeta é feito", explica Frost.
Muitos geólogos assumem que a Terra é feita da mesma matéria que os meteoritos do Cinturão de Asteroides. O problema é que a maioria dos meteoritos que caem na Terra tem uma proporção mais alta de silício do que encontramos na crosta terrestre. Onde todo esse silício foi parar? Uma das teorias é de que esteja retido no manto.
Para responder a essa pergunta, Frost utiliza dois tipos de prensa. A primeira usa um potente pistão para espremer minúsculas amostras de cristais a uma pressão até 280 mil vezes mais alta do que a pressão atmosférica, ao mesmo tempo em que elas são "assadas" em uma fornalha.
Isso recria as condições das camadas superiores do manto, que ficam a cerca de 900 quilômetros abaixo da superfície terrestre, fazendo com que os átomos do cristal se rearranjem em estruturas mais densas.
Uma segunda bigorna então esmaga os minerais recém-formados para que eles ganhem um aspecto parecido com aqueles encontrados em camadas ainda mais profundas da Terra.
Esse equipamento é composto por dois minúsculos diamantes que achatam os cristais lentamente. O resultado é 1,3 milhão de vezes maior que a pressão atmosférica.
Enquanto a amostra ainda está no aparelho, o cientista mede a maneira como o som viaja através do cristal resultante. Ao comparar esses dados com a leitura de ondas sísmicas que se propagam no interior da Terra, ele pode definir se a amostra está ou não próxima da composição do manto.

Sequestradores de carbono

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Image caption Rica em carbono, a pasta de amendoim poderia servir para a 'fabricação' de diamantes

As descobertas de Frost têm sido algo surpreendentes: o manto não parece conter uma proporção suficientemente alta de silício para se equiparar à composição dos meteoritos.
"Talvez ele tenha penetrado ainda mais profundamente, até o núcleo", diz o cientista.
Outra possibilidade é que a Terra inicialmente tivesse uma crosta muito mais espessa, cheia de silício, que foi então expelido pelos inúmeros impactos de meteoritos. Ou talvez tenhamos que repensar toda a questão do material de que é feita a Terra.
O processo de pressão intensa também criou um mineral chamado ringwoodita, um silicato de ferro e magnésio de cor azul que pode reter água. A descoberta sugere que o manto pode estar escondendo "oceanos" nas profundezas da Terra.
Os experimentos podem até, intuitivamente, nos contar mais sobre o ar que respiramos. E é aqui que entram os diamantes de Frost.
Ele suspeita que uma série de processos geológicos poderia retirar CO2 dos oceanos e injetá-lo em rochas, até o manto, onde seria transformado em diamante. "Essas pedras preciosas são menos voláteis que outras formas de carbono, o que significa que elas têm menos chances de serem liberadas de volta à atmosfera", diz o cientista. Um manto cravejado de diamantes poderia, portanto, ter desacelerado o aquecimento da terra, potencialmente ajudando na evolução da vida.
Para Frost, o principal ingrediente para esse processo é o ferro. As altas pressões do manto forçam o dióxido de carbono das rochas para os minerais ricos em ferro, que retiram o oxigênio e deixam o carbono para formar um diamante.
E isso é exatamente o que Frost descobriu quando recriou o processo usando as prensas – basicamente fabricando um diamante do nada.

Trabalho de tempo

Mas Frost provavelmente terá dificuldades em ficar rico com sua fabricação. Os diamantes levam longo tempo para serem formados.
"Para ter um diamante de 2 a 3 milímetros, teria que esperar semanas", diz. Isso não o deteve na experimentação de novas fontes para sua máquina de fazer diamantes.
A pedido de uma emissora de televisão alemã, ele tentou criar alguns diamantes a partir da pasta de amendoim, material rico em carbono. "Muito hidrogênio foi liberado, o que destruiu o experimento. Mas depois disso, consegui os diamantes."
Experiências malucas à parte, o instituto alemão agora se concentra em descobrir se consegue produzir diamante artificial com diferentes propriedades. Adicionar boro aos diamantes poderia torná-los semicondutores mais eficientes para artigos eletrônicos, que não aquecem com o uso – um dos maiores desperdícios de energia na indústria eletrônica atualmente.
Utilizar outras estruturas de carbono como matéria-prima, na forma de nanotubos, pode até fazer com que se chegue a um tipo de diamante superforte, mais resistente do que qualquer material que conhecemos.
Frost, no entanto, ainda gosta de se dedicar a desvendar os segredos sobre a história da Terra – e, potencialmente, sobre a vida extraterrestre.
"Estamos interessados em saber como o interior da Terra interagiu com a superfície; ao longo da existência da Terra, isso foi muito importante", diz. "E se estamos procurando por outros planetas habitáveis, teremos que considerar muitos desses processos."
Um trabalho vital que certamente compensa o sacrifício de um pouco de pasta de amendoim – e explosões ocasionais.
Fonte: BBC