PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS

PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS

DE LAS GEMAS

Dureza

Se denomina así a la resistencia del mineral a ser rayado. Se mide de diversas formas, pero es de aplicación la Escala de Mohs, conjunto de diez minerales bien conocidos que, convencionalmente, se ordenan del 1 al 10 en escala de menor a mayor dureza; cada mineral raya al anterior y es rayado por el siguiente en la escala.

El ambar y el diamante (de durezas respectivas 2 y 10 en la escala de Mohs) representan los dos extremos entre los que varia la dureza de gemas

(Fotos J. M. Sanchís Calvete e IGE)

Las mejores gemas presentan una dureza mayor de 7 (cuarzo) y admiten un buen tallado y pulido. Se encuentran entre ellas el diamante, el corindón (rubí y zafiro), el berilo (esmeralda, aguamarina, etc.), el crisoberilo, la espinela, el topacio, y la mayoría de los granates, las turmalinas y el circón, entre otras. Estas gemas sufren poca alteración por el polvo atmosférico, rico en microscópicos granos de sílice, y por otros agentes externos. Menor dureza presenta gemas también comunes, tales como los feldespatos, el olivino, el ópalo, el rutilo, la espodumena (kunzita y hiddenita), y algunas turmalinas, granates, circones y vidrios. Deben usarse con precaución y guarecerlas del polvo y del roce.

Por último, algunas gemas, tales como el ámbar, la calcita, la turquesa, el lapislázuli, el azabache y otras tienen una dureza baja, lo que les resta valor como gemas, a pesar de su belleza. Se comercializan, por lo general, en formas redondeadas, conocidas como "cabujones", pues las formas facetadas son más sensibles al deterioro.

Es preciso tener en cuenta algunas particularidades de la "dureza" de las gemas:

En primer lugar, los minerales son, en general, anisótropos respecto a la dureza, lo que significa que la dureza varía con la dirección, siendo esta variación muy ostensible en algunos minerales, como la cianita o distena.

En segundo lugar, la escala de Mohs es cualitativa, y no lineal, por lo que en ocasiones debe acudirse a métodos cuantitativos más precisos, tales como la microdureza Vickers o Knoop.

Por último, la dureza es, como las demás propiedades mecánicas, difícil de medir en piedras facetadas, porque es preciso rayar de alguna forma la gema y, por tanto, deteriorarla. Tiene, sin embargo, un cierto valor diagnóstico. Hay que tener en cuenta que solo debe hacerse en materiales en bruto, pero nunca en gemas talladas, ya que nos exponemos a dañarlas y mermar en gran parte su valor.

Exfoliabilidad y partición

Se llama exfoliabilidad a la propiedad que presentan algunos minerales de partirse preferentemente según planos paralelos determinados, que internamente suelen corresponder a planos con mayor densidad atómica. En muchas piedras los planos de exfoliación se manifiestan como fracturas internas, que deben evitarse en el proceso de facetado, si se desea obtener gemas de gran calidad.

Cruceros de esfoliación en la superficie de una muestra de kunzita

(Foto: IGE)

Además, los planos de exfoliación significan debilidad estructural, y suponen un problema a la hora de tallar una gema, y también en el uso, a lo largo de la vida de la piedra. Algunos minerales, como la espodumena (kunzita) o la esfalerita, presentan grandes dificultades de talla por su perfecta exfoliación en varias direcciones. Por el contrario, en otras ocasiones, como en el caso del diamante, se aprovecha la exfoliación para iniciar la talla.

En muchos minerales existen otros planos preferentes de fractura, que se manifiestan como una "falsa exfoliación", y que se denominan de partición. En términos generales, sus ventajas e inconvenientes son similares a los planos de exfoliación. Son característicos los planos de partición según el pinacoide basal del corindón.

Tenacidad

Se llama así a la propiedad mecánica que representa la cohesión interna de las partículas del mineral. Aunque existe una cierta relación con las anteriores propiedades, no se identifica con la dureza, sino más bien con la "ausencia de fragilidad". Determinados minerales muy duros, como el diamante, presentan una elevada fragilidad al golpe, lo que condiciona su utilización, el tipo de montura que debe utilizarse, etc.

Por el contrario, minerales fibrosos, como la jadeíta, la nefrita o la sillimanita, aun cuando no tienen una dureza muy elevada, presentan una estructura interna afieltrada que les confiere una tenacidad muy alta.

La jadeita permite tallas sofisticadas gracias a su elevada tenacidad

(Foto: Juan S. Cózar)

La fragilidad de un mineral, además de ser una característica estructural, se relaciona con tensiones internas provocadas durante la génesis de la gema, y también durante el proceso de talla y pulido, o por tratamientos térmicos o radiactivos que puede haber sufrido.

Color

Otras propiedades físicas muy importantes de las gemas son las que se refieren a su comportamiento ante la radiación electromagnética, singularmente a la de longitud de onda en el rango de la radiación visible; en términos comunes, su comportamiento ante la luz. En tal sentido, las propiedades más importantes son: Color, transparencia, dispersión, refracción y efectos ópticos especiales.

Se denomina color al complementario de la radiación visible absorbida por la gema cuando se provoca la excitación de los electrones de la capa externa de sus átomos a orbitales de mayor energía. Como sucede con los demás minerales, hay gemas que poseen color propio (idiocromáticas), porque los iones excitados son los que forman parte de la composición específica del mineral. Son ejemplos la rodocrosita (MnCO3), la malaquita (Cu2(OH)2CO3), el olivino ((Mg,Fe)2SiO4) y otros.

Malaquita y rodocrosita - ejemplos de minerales con color idiocromático

(Fotos: IGE y J. M. Sanchís Calvete)

Muchas gemas, sin embargo, son incoloras cuando son puras, aunque esta circunstancia pueda ser muy rara, y sólo toman color según la impureza predominante incluída en pequeñas cantidades en su red cristalina: son gemas que se llaman alocromáticas y que pueden presentar diversos colores. Ejemplos típicos son el diamante (C), el berilo (Al2Be3Si6O18), el corindón (Al2O3), las turmalinas, la fluorita y muchos otros.

El color alocromático en el caso del berilo: berilo puro sin color (izquierda), aguamarina (berilo con mezcla de hierro, medio), esmeralda (berilo con cromo, derecha)

(Fotos: J. M. Sanchís Calvete)

Una mayor pureza e intensidad del color significan, en muchos casos, diferencias de valor de varios órdenes de magnitud en gemas. Los intentos de cuantificar el color y aportar, de este modo, un elemento objetivo a la valoración de las gemas llamadas "de color" han fracasado, porque ningún equipo óptico o electrónico conocido alcanza la finura y flexibilidad de un ojo humano bien entrenado para la discriminación del color. Leves tonalidades azules o amarillentas en el verde de la esmeralda, por ejemplo, hacen variar su precio de forma muy apreciable.

En la industria del diamante, mucho más desarrollada que la de las demás gemas, se emplean escalas de color, entre las que destacan como más usadas la escala GIA, CIBJO y Escandinava (ver diamante).

Transparencia

De forma empírica, se denomina transparencia la mayor o menor facilidad que tiene la luz para atravesar un cuerpo. Depende de la composición, del tipo de enlace que presenta la estructura cristalina de dicho cuerpo y de las impurezas e inclusiones que posea.

También influye el grosor y la conservación de la superficie que, en el caso de las gemas, es muy importante. Normalmente las gemas se clasifican en transparentes, traslúcidas y opacas.

Aguamarina transparente (izquierda), ópalo traslucido (medio), turquesa opaca (derecha)

(Fotos: J. M. Sanchís Calvete)

Dispersión

Se llama dispersión a la diferencia entre la desviación mayor (violeta) y menor (rojo) de los distintos colores en los que se separa la luz blanca al atravesar un prisma fabricado con una determinada sustancia y refractarse. En las gemas, el efecto de la dispersión se denomina fuego, y se aprecia, en las piedras que lo tienen muy alto, como un efecto arco iris en determinados puntos de la gema al iluminarla con una luz puntual potente.

El rutilo tiene una dispersión aún más elevada que el diamante

(Foto: IGE)

La piedra natural con más fuego es la esfalerita. También diversos granates, el diamante y el circón. Existen, incluso, gemas sintéticas con más dispersión que el diamante (fabulita, rutilo sintético, etc.). De forma científica, la dispersión se puede evaluar estableciendo la diferencia de índices de refracción de una piedra con luz roja y con luz violeta de longitudes de onda determinadas.

La dispersión del granate demantoide es de 0,057, la del diamante es de 0,044, la del circón 0,038 y la del rutilo sintético es de 0,330.

Indice de refracción

Es el número adimensional que expresa la relación existente entre la velocidad de la luz en el aire y la velocidad de la luz en el medio más denso (la gema). La medida del índice de refracción (o de los índices de refracción) de una gema es fundamental para su determinación. Se lleva a cabo por medio de refractómetros, que son aparatos ópticos de precisión, pero de sencillo principio

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