Como identificar pedras preciosas optimizadas? Um guia sobre os instrumentos e equipamentos utilizados na identificação e o seu processo de funcionamento

Este artigo é sobre como detetar se uma pedra preciosa foi tratada usando ferramentas e técnicas especiais. Abrange a inspeção visual e os testes necessários para confirmar se uma pedra preciosa foi melhorada, os tipos de tratamentos utilizados e a estabilidade que estas pedras tratadas devem ter. É uma leitura obrigatória para qualquer pessoa no ramo da joalharia que queira saber o que é real e o que não é quando se trata de comprar ou vender pedras preciosas.

Como identificar pedras preciosas optimizadas?

Um guia para os instrumentos e equipamentos utilizados no processo de identificação e funcionamento

Após o tratamento de otimização, as jóias e as pedras preciosas devem apresentar, no momento da venda, um certificado de ensaio de beneficiamento de pedras preciosas de uma instituição autorizada. O objetivo é claro: determinar se a pedra preciosa foi tratada artificialmente através de uma inspeção visual e de vários métodos e instrumentos de teste baseados nas caraterísticas internas e externas. Os principais métodos e conteúdos de identificação incluem os seguintes aspectos:

(1) Identificação e confirmação de várias caraterísticas de pedras preciosas que foram submetidas a tratamento artificial.

Após o tratamento de otimização, as pedras preciosas mudarão de cor, estrutura, composição, etc. As caraterísticas do tratamento de otimização de pedras preciosas são determinadas através de inspeção visual e testes de instrumentos.

(2) Que tipo de métodos de tratamento artificial podem ser utilizados?

Com base nas caraterísticas internas e externas e nos dados de teste da pedra preciosa após o tratamento de otimização, analisar o método de tratamento de otimização a que a pedra preciosa pode ter sido submetida e determinar o método de tratamento de otimização da pedra preciosa com base nas caraterísticas do tratamento de otimização.

(3) Estabilidade das propriedades físicas e químicas dos produtos de tratamento optimizados.

As pedras preciosas tratadas de forma optimizada devem ser bonitas e seguras e possuir propriedades físicas e químicas estáveis, reforçando o valor estético e económico das pedras preciosas para entrarem no mercado da joalharia. Quando vendidas no mercado, as pedras preciosas optimizadas podem não ser marcadas, mas as pedras preciosas tratadas devem indicar o tipo de tratamento a que foram submetidas; caso contrário, causarão confusão no mercado e pânico entre os consumidores.

Secção I Métodos e passos para a identificação de pedras preciosas tratadas de forma optimizada

É necessário mais do que confiar na observação visual para identificar com precisão e rapidez pedras preciosas tratadas de forma optimizada. Foram desenvolvidos vários instrumentos para identificar pedras preciosas. São necessários instrumentos de identificação de pedras preciosas para observar as caraterísticas internas e externas das pedras preciosas tratadas de forma optimizada e determinar os métodos específicos de otimização das pedras preciosas. Na identificação efectiva, nenhum instrumento é único e poderoso; é necessário utilizar vários instrumentos em conjunto para se corroborarem uns aos outros. Ao selecionar instrumentos para pedras preciosas, estes devem ser fáceis de utilizar, fornecer medições rápidas e não danificar as amostras. Os métodos e passos de deteção mais comuns são os seguintes:

(1) Efetuar uma observação visual pormenorizada da pedra preciosa

Certas propriedades das pedras preciosas podem ser determinadas através da observação visual, tais como a cor, a forma, a transparência, o brilho, os efeitos ópticos especiais, a clivagem, a fratura e certas caraterísticas de corte. A forma do cristal deve ser utilizada para determinar a sua família ou sistema cristalino, caso se trate de um cristal em bruto. Sob luz iluminada, podem ser observadas inclusões mais óbvias na pedra preciosa.

(2) Inspeção da ampliação

Limpar bem a amostra e utilizar uma lupa ou microscópio para observar as minúsculas caraterísticas internas e externas da pedra preciosa. Observar as caraterísticas externas da amostra com luz reflectida e as caraterísticas internas com luz transmitida ou uma fonte de luz forte. Um quadro de dispersão ou imersão em óleo pode observar padrões de crescimento interno e caraterísticas de distribuição de cor em casos especiais. Observar de vários ângulos e registar as observações como prova para distinguir entre pedras preciosas naturais, sintéticas ou artificialmente melhoradas.

(3) Deteção de propriedades ópticas

Medir as propriedades ópticas da pedra preciosa, tais como o índice de refração, a polaridade, as caraterísticas de fluorescência e as caraterísticas do espetro de absorção. As diferentes pedras preciosas têm índices de refração caraterísticos ou gamas de índices de refração. Ao medir o índice de refração e a birrefringência, é possível determinar se a pedra preciosa é homogénea ou não homogénea, se é um cristal uniaxial ou biaxial, etc. Algumas pedras preciosas que foram tratadas também podem ser distinguidas pelo seu índice de refração; por exemplo, uma pedra composta feita de dois materiais de pedras preciosas diferentes pode ser identificada com base nos diferentes índices de refração dos dois materiais; o índice de refração do espinélio sintético é maior do que o do espinélio natural.

(4) Deteção das propriedades físicas e ensaios químicos

Por exemplo, os rubis ou esmeraldas tratados com óleo exsudam óleo quando tocados com uma agulha quente; o âmbar emite um odor perfumado quando queimado, enquanto as réplicas de plástico emitem um odor pungente quando queimadas; as pedras preciosas tratadas com corante de sal de cobre podem mudar de cor quando limpas; as pedras preciosas que foram enchidas têm geralmente uma densidade relativa inferior à das pedras preciosas naturais.

(5) Ensaios com instrumentos de grandes dimensões

Algumas pedras preciosas tratadas de forma óptima não podem ser identificadas utilizando instrumentos e métodos convencionais; podem ser utilizados testes com instrumentos de grande dimensão, como a espetrometria de absorção de infravermelhos, a espetroscopia Raman e a espetroscopia ultravioleta-visível, para determinar o tipo de pedra preciosa ou o método de tratamento de otimização.

Por conseguinte, é essencial compreender os tipos, as estruturas, os princípios e os métodos de utilização dos instrumentos de identificação de pedras preciosas e as suas precauções, de modo a que os instrumentos de identificação adequados possam ser escolhidos para identificar pedras preciosas tratadas de forma óptima e os métodos de utilização possam ser corretamente dominados.

Secção II Lupa

A lupa é um dos instrumentos mais utilizados na identificação de pedras preciosas, com uma ampliação geralmente de dez vezes. A lupa é pequena, fácil de transportar e muito utilizada. É utilizada para observar a superfície das gemas e as caraterísticas internas mais óbvias, tais como padrões de crescimento da superfície, fissuras, fracturas, padrões de crescimento interno, inclusões escuras, etc.

1. Estrutura da lupa de mão

A lente de aumento normalmente utilizada na identificação de gemas é uma lente convexa (Figura 2 - 1). A estrutura mais simples é uma lente única, geralmente adequada para uma ampliação reduzida. As estruturas mais complexas são as lentes duplas e triplas, que sofrem duas ou três ampliações, eliminando o problema do aumento da curvatura nas lentes convexas, que pode evitar a aberração esférica e a distorção.

Ao comprar uma lupa, pode utilizar papel milimétrico para determinar a sua qualidade. Verifique se existe alguma distorção nos bordos do papel quadriculado sob a lupa de mão; quanto menor for o grau de distorção, melhor é a qualidade da lupa.

2. A função das lupas

As lupas para pedras preciosas podem ser usadas para observar as caraterísticas mais óbvias dentro e fora das pedras preciosas, tornando-as uma ferramenta eficaz e conveniente para a identificação de pedras preciosas. Geralmente, depois de observar as caraterísticas básicas da pedra preciosa, como a cor, a transparência e o brilho, a olho nu, pode utilizar-se uma lupa para examinar melhor as caraterísticas externas e internas da pedra preciosa, como as fissuras, os padrões de crescimento e as inclusões.

A postura do observador, os seus hábitos, a fonte de luz, o fundo e outros factores podem afetar os resultados da observação. Quando se utiliza uma lupa, o método correto é segurar a lupa o mais próximo possível dos olhos para observar de perto. Para evitar agitar a lupa, a mão que segura a pedra preciosa deve tocar na mão que segura a lupa, e os cotovelos devem ser colocados na mesa para manter uma certa distância entre a lupa, os olhos e a pedra preciosa.

Secção III Microscópios Gem e suas aplicações

Por vezes, as inclusões em pedras preciosas são pequenas e não podem ser observadas com uma lupa normal. Neste caso, pode utilizar-se um instrumento de maior ampliação - um microscópio. A observação de pedras preciosas com um microscópio de pedras preciosas é mais clara do que com uma lupa. Isto deve-se ao facto de os microscópios não só terem uma grande amplitude de ampliação, até 200 vezes, mas também evitarem a agitação que pode ocorrer com as lupas de mão. A sua desvantagem é o facto de ser grande e incómodo de transportar. O microscópio é utilizado para observar inclusões internas que são difíceis de ver com uma lupa de dez vezes, com grande ampliação e um amplo campo de visão, permitindo a observação de algumas caraterísticas típicas do tratamento optimizado de pedras preciosas, tais como alterações nas inclusões em rubis tratados termicamente, a "luz do sol" produzida por bolhas que rebentam em âmbar tratado termicamente e o efeito intermitente visível em esmeraldas preenchidas com óleo colorido.

1. Tipos e estrutura dos microscópios de gema

Um microscópio de gemas é um microscópio binocular com algum equipamento auxiliar, como um suporte de gemas, sistema de iluminação e tanque de óleo de imersão. Na identificação do tratamento optimizado de pedras preciosas, é utilizado principalmente para observar as caraterísticas internas e externas das pedras preciosas que são difíceis de ver a olho nu ou com uma lupa de dez metros. Os tipos comuns de microscópios incluem microscópios verticais e microscópios horizontais. Os diferentes microscópios são escolhidos com base na natureza da pedra preciosa e nos diferentes métodos de observação.

(1) Microscópio vertical:

É o tipo de microscópio mais comum e mais utilizado na identificação de pedras preciosas (Figura 2 - 2). A sua caraterística é o facto de a fonte de luz e o sistema de microscópio estarem integrados, permitindo a observação da pedra preciosa a partir de cima.

(2) O Microscópio Horizontal:

Tem uma fonte de luz e um sistema de ampliação separados, com o microscópio, a gema e a fonte de luz na mesma linha horizontal, permitindo a observação lateral da gema. A principal caraterística é o facto de se poder utilizar um recipiente de imersão em óleo para observar a estrutura interna da gema.

2. Iluminação de microscópios de gemas

Os microscópios verticais de gema têm geralmente duas fontes de luz: uma fonte de luz superior e uma fonte de luz inferior. A fonte de luz superior pode ser uma fonte de luz ótica fluorescente ou uma fonte de luz incandescente. A fonte de luz inferior é uma fonte de luz incandescente. Existem nove métodos comuns de iluminação.

(1) Iluminação de campo escuro

É colocada uma placa preta entre a gema e a fonte de luz, sem qualquer fundo refletor. A luz difracta a partir dos bordos, criando um contraste claro entre as inclusões brilhantes e de cor clara e o fundo preto. Este tipo é o mais vulgarmente utilizado [Figura 2 - 3 (a) ]. É utilizado principalmente para observar inclusões de cor clara e estruturas de crescimento em gemas transparentes, tais como inclusões de cristais e padrões de crescimento.

(2) Iluminação de campo luminoso

A luz brilha diretamente sobre a gema a partir do fundo, bloqueando frequentemente a abertura numa luz pontual. Isto cria um contraste claro entre as inclusões escuras na gema e o campo brilhante e é também adequado para observar riscas curvas ou inclusões pouco salientes [Figura 2 - 3(b) ].

(3) Iluminação vertical (utilizando a fonte de luz superior)

A luz brilha a partir de cima, utilizando a luz reflectida para observar as caraterísticas da superfície da gema [Figura 2 - 3(c) ]. É utilizado principalmente para verificar se existem fissuras, riscos e irregularidades na superfície da gema.

(4) Iluminação difusa

Colocar uma fibra de superfície ou outro material translúcido entre a pedra preciosa e a fonte de luz para dispersar e suavizar a luz, o que ajuda a observar os anéis de tonalidade da pedra preciosa e a estrutura da banda de cor [Figura 2 - 3 (d)].

(5) Iluminação horizontal (utilizando qualquer fonte de luz)

Um feixe de luz estreito é direcionado do bordo para a gema, observado de cima, facilitando a visualização de agulhas brilhantes - como cristais e bolhas (técnica da luz de lápis).

(6) Iluminação da fonte de luz da agulha

Bloqueie o anel de luz entre a gema e a fonte de luz, permitindo que apenas a luz vertical brilhe na gema, facilitando a observação de riscas curvas e bandas de cor, clivagem, separação e outras estruturas.

(7) Iluminação polarizada (utilizando qualquer polarizador e analisador)

Colocar a pedra preciosa entre dois polarizadores cruzados para observar se se trata de um corpo homogéneo e para verificar o pleocroísmo, a extinção anómala e outros efeitos observáveis com um microscópio de polarização (Figura 2 - 4).

(8) Iluminação oblíqua (utilizando qualquer fonte de luz de fibra)

Num ângulo inclinado, um feixe de luz estreito incide sobre a pedra preciosa, uma vez que o ângulo entre a iluminação vertical e horizontal facilita a observação de efeitos de camada fina causados por inclusões líquidas na clivagem (como a iridescência).

(9) Técnica do campo escuro

Insira um deflector parcialmente opaco entre a pedra preciosa e a fonte de luz para evitar que a luz direta incida sobre a pedra preciosa, permitindo que as inclusões apresentem um efeito tridimensional distinto, o que ajuda a observar a posição das estruturas de crescimento, tais como faixas curvas e geminação (Figura 2 - 5) .

3. Líquidos de imersão comuns utilizados em microscopia ótica

(1) Líquidos de imersão comuns

O líquido de imersão normalmente utilizado para pedras preciosas é um líquido oleoso equipado com um tanque de imersão em microscópios verticais e horizontais. Ao imergir a pedra preciosa, é possível observar inclusões internas, padrões de crescimento e outras caraterísticas, reduzindo a interferência de reflexos na superfície ou de pequenas facetas e permitindo uma observação efectiva das caraterísticas internas. Colocar a pedra preciosa num líquido de imersão com um índice de refração próximo do da pedra preciosa produz resultados mais pronunciados. O líquido de imersão ideal deve ter uma boa volatilidade e uma elevada transparência e ser não tóxico e inodoro. Também pode ser formulado para ter uma densidade ou índice de refração semelhante ao da pedra preciosa observada. Os líquidos de imersão comuns utilizados nos microscópios de pedras preciosas incluem a glicerina, a parafina líquida, o cloreto de naftaleno e o diiodometano, com os seus valores de índice de refração apresentados na Tabela 2 - 1.

Tabela 2 - 1 Índices de refração de vários líquidos de imersão

Nome do líquido de imersão	Índice de refração
Água	1.33
Terebintina	1.47
Glicerina	1.47
Cloreto de naftaleno	1.63
Parafina líquida	1.47
Diiodometano	1.74

(2) Precauções para a utilização da solução de imersão

Podem ser utilizados muitos tipos de líquidos de imersão nos microscópios de gemas, e o líquido de imersão selecionado varia para diferentes gemas. Os requisitos para a seleção de líquidos de imersão incluem os seguintes aspectos:

① Ao selecionar um líquido de imersão, é necessário que o índice de refração do líquido seja próximo do da gema, o que é benéfico para observar as caraterísticas internas da gema.

② Gemas porosas, gemas orgânicas e o cimento de gemas montadas não devem ser colocados no líquido de imersão.

③ α - O cloreto de naftalina e o diclorometano têm um odor forte, e as jóias que foram imersas devem ser limpas após a remoção.

④ Ao ajustar a distância focal, evite que a lente objetiva entre em contacto com o líquido de imersão ou seja afetada pelo vapor do líquido devido ao facto de a lente estar demasiado baixa.

⑤ O microscópio vertical tem o tanque de imersão colocado por baixo da lente objetiva e por cima da fonte de luz, e o tempo de observação deve ter uma duração controlável.

4. Precauções na utilização de um microscópio Gem

Ao observar pedras preciosas, é importante utilizar o microscópio corretamente para evitar erros nos resultados da observação ou danos no microscópio devido a erros de funcionamento. Ao utilizar o microscópio, prestar atenção aos seguintes aspectos:

(1) Para observar as caraterísticas internas e externas das gemas, escolher uma fonte de luz adequada. Geralmente, a luz transmitida é utilizada para observar as caraterísticas internas, enquanto a luz reflectida é utilizada para as caraterísticas externas.

(2) Ao ajustar a distância focal da lente objetiva, levante e baixe o tubo lentamente para evitar uma queda brusca que possa riscar ou esmagar a lente objetiva contra a gema.

(3) Manter o microscópio limpo; não tocar na lente com os dedos e utilizar papel para lentes para a limpar.

(4) Depois de utilizar o microscópio, desligar a alimentação, ajustar a lente objetiva para a posição mais baixa e cobrir o microscópio.

5. O papel dos microscópios de gemas na identificação de gemas

Os microscópios de gemas são amplamente utilizados na identificação de gemas, principalmente para observar a superfície e as caraterísticas internas das gemas. As caraterísticas externas comuns incluem defeitos de superfície (riscos, desgaste, padrões de crescimento, padrões de corrosão ácida, etc.) e estilos de corte (formas das facetas, simetria, etc.); as caraterísticas internas comuns incluem tipos e caraterísticas de distribuição de inclusões, distribuição de cores, padrões de crescimento, se existe dupla refração e se se trata de uma pedra composta feita de diferentes materiais.

A observação de algumas caraterísticas típicas ao microscópio permite determinar se a pedra preciosa foi tratada artificialmente. Por exemplo, para as esmeraldas que foram submetidas a um tratamento de enchimento, as diferenças de cor, brilho e transparência no local de enchimento podem ser vistas ao microscópio em comparação com o corpo principal da esmeralda.

(1) Diferenças entre a superfície da gema e as inclusões internas

A distinção entre as caraterísticas superficiais e internas das pedras preciosas é muito importante na identificação de pedras preciosas. De um modo geral, o impacto das caraterísticas da superfície na qualidade da pedra preciosa é menor do que o das caraterísticas internas. Por exemplo, na classificação da clareza do diamante, a influência das inclusões internas na clareza do diamante é maior do que a dos buracos na superfície, linhas de crescimento e outros factores. Num microscópio de gemas, os métodos para distinguir entre caraterísticas superficiais e internas incluem a luz de reflexão, o plano focal e os métodos de oscilação.

① Método da luz de reflexão

A luz é iluminada a partir da direção de observação da pedra preciosa, e o foco do microscópio é ajustado à posição da superfície reflectora, que é a superfície da pedra preciosa. Se for uma inclusão interna, a inclusão não será clara quando a superfície for clara; se for uma caraterística externa, ambas serão claras simultaneamente.

② Método do plano focal

Ajustar o botão de focagem para tornar a maior parte da superfície da gema clara ao mesmo tempo. Como no método de reflexão acima, as inclusões internas não são claras quando a superfície da gema é clara. Inversamente, a superfície deve ser clarificada quando as inclusões internas são claras.

③ Método de oscilação

Ajustar a focagem para uma determinada posição e observar a amplitude das caraterísticas internas e externas enquanto se balança, rodando simultaneamente a gema, onde a amplitude das inclusões internas é menor do que a amplitude de uma determinada caraterística na superfície.

(2) Observação das caraterísticas da superfície

Na identificação de gemas, o primeiro passo é observar as caraterísticas da superfície da gema, tais como o brilho da superfície, fissuras e caraterísticas de fratura, para fazer um julgamento preliminar sobre o tipo de gema. Se observar uma gema em bruto, concentre-se em caraterísticas como a forma cristalina da gema, padrões de faces cristalinas e clivagem.

① Caraterísticas da superfície de cristais minerais ou pedras brutas

As riscas das faces dos cristais aparecem como riscas lineares na superfície dos cristais minerais, reflectindo o crescimento e o desenvolvimento das faces dos cristais. Diferentes formas de cristais minerais têm diferentes riscas de crescimento nas suas superfícies. Por exemplo, os cristais de α - quartzo têm riscas horizontais nas suas superfícies; os diamantes têm riscas triangulares típicas; os cristais de turmalina têm riscas firmes (Figura 2 - 6) .

Geminação Um corpo contínuo formado por dois ou mais cristais idênticos dispostos de acordo com uma determinada relação de simetria é designado por geminação, também conhecida por cristais gémeos. De acordo com a forma como os indivíduos gémeos estão ligados, podem ser classificados em gémeos de contacto, gémeos interpenetrantes e gémeos cíclicos. Os gémeos de contacto dividem-se ainda em gémeos de contacto simples e gémeos de contacto agregados. As riscas gémeas são riscas lineares que aparecem na face do cristal, no plano de clivagem ou no plano de corte e polimento da pedra preciosa na junção gémea. A geminação é uma caraterística distintiva dos minerais de pedras preciosas, tais como os gémeos interpenetrantes do cristal, os gémeos triangulares de fatias finas dos diamantes (Figura 2 - 7), o crisoberilo de três dobras e os gémeos de contacto do espinélio, etc.

Clivagem e Fissuras: A clivagem é a forma como os minerais se dividem ao longo de certas direcções sob força externa, formando planos lisos. As direcções de clivagem e o número de clivagens variam entre diferentes cristais. As superfícies das fissuras são irregulares e não lisas, sem relação com o tipo de cristal, mas apenas relacionadas com as forças externas aplicadas.
Colina de crescimento: As formas geométricas que se formam durante o processo de crescimento dos cristais, que têm uma forma regular e se elevam ligeiramente acima da superfície do cristal, são chamadas de colinas de crescimento. As caraterísticas das colinas de crescimento nos diamantes naturais e nos diamantes sintéticos são significativamente diferentes (Figura 2 - 8) .

② Pestabelecido Gemstone

Após o tratamento de otimização, o estilo de corte das pedras preciosas será diferente do das pedras preciosas naturais. Em comparação com as pedras naturais, a relação de corte das pedras optimizadas é mais fraca e a superfície pode apresentar irregularidades. Para as pedras preciosas optimizadas, as principais observações incluem a relação de corte, a correspondência das arestas, a qualidade do polimento, os riscos e os defeitos de superfície.

③ Pedra composta (Pedra combinada)

As pedras preciosas compostas podem também melhorar o processamento de pedras preciosas formadas pela combinação de duas ou mais pedras preciosas de materiais diferentes. Através da observação ao microscópio, as pedras preciosas compostas apresentam as seguintes caraterísticas

A costura de junção da pedra composta Uma costura de junção distinta aparece na junção de diferentes materiais na pedra preciosa composta, com diferenças de cor e brilho observadas acima e abaixo da costura.
Variações no brilho das partes da pedra composta Uma vez que a pedra composta é constituída por diferentes materiais, que têm diferentes índices de refração e transparências, as variações no brilho causadas pelos diferentes materiais podem ser observadas ao microscópio (Figura 2 - 9).
Existem bolhas na área de ligação? Por exemplo, no caso de uma pedra unida com granada no topo, uma inspeção ampliada revelará bolhas na camada de ligação e o efeito de anel vermelho causado pela diferença de cor entre a granada e o vidro.

④ Revestimentos, películas e incrustações

As gemas que foram revestidas ou filmadas têm geralmente uma camada superficial fina e uma dureza inferior. Nas gemas tratadas a altas temperaturas também se podem observar diferenças de superfície ao microscópio, tais como riscos, marcas de colisão, bolhas e descolamento parcial do revestimento (Figura 2 - 10); após terem sido submetidas a altas temperaturas, as gemas também podem apresentar caraterísticas de alta temperatura. A superfície das gemas revestidas é geralmente uma película policristalina com menor transparência e brilho; a superfície das gemas incrustadas é a das gemas sintéticas, exibindo tipicamente caraterísticas de gemas sintéticas, tais como linhas de crescimento e bolhas.

⑤ Produtos tingidos e corados

As gemas que foram tingidas ou coloridas têm geralmente muitas fissuras naturais. Sob uma lupa ou microscópio, o corante e os agentes de coloração podem ser observados nas fissuras e buracos das gemas. A presença desses corantes aumenta a variedade de cores nas gemas e, sob um microscópio, a distribuição da cor é extremamente desigual; a cor é mais escura nas fissuras e mais clara nas estruturas densas (Figura 2-11).

(3) Observação das caraterísticas internas

① Observação de cores

A cor das pedras preciosas naturais não é necessariamente distribuída uniformemente; a distribuição da cor das pedras preciosas tingidas está relacionada com a estrutura da pedra preciosa. Por exemplo, a cor da jadeíte tingida é distribuída ao longo da estrutura fibrosa, com cores mais profundas em áreas onde a estrutura está solta e cores mais claras em áreas mais densas. Devido às muitas fissuras nos rubis naturais, os rubis tingidos têm frequentemente cores mais profundas nas fissuras.

② Observação de linhas de crescimento

Os padrões de crescimento das pedras preciosas naturais diferem dos das pedras preciosas sintéticas. Geralmente, as linhas de crescimento das pedras preciosas naturais são rectas, como as bandas de cor de crescimento angular das safiras naturais, enquanto as linhas de crescimento das safiras sintetizadas pelo método de fusão por chama são em forma de arco. Naturalmente, existem situações diferentes, como as linhas de crescimento em rubis sintetizadas pelo método de fluxo serem rectas, enquanto as linhas de crescimento de pérolas naturais são círculos concêntricos.

③ Observação de inclusões

As caraterísticas das inclusões são os critérios de identificação mais importantes para distinguir as pedras preciosas naturais, as pedras preciosas sintéticas e as pedras preciosas tratadas de forma óptima. Os tipos de inclusões variam em diferentes ambientes de crescimento.

As pedras preciosas naturais contêm uma grande variedade de inclusões. Os tipos de inclusões (designados por inclusões) estão relacionados com a génese das pedras preciosas.
- As pedras preciosas encontradas nas rochas básicas e ultrabásicas incluem principalmente minerais sólidos escuros como a goetite, a hematite, a magnetite e o rutilo.
- As pedras preciosas dos pegmatitos contêm muitas inclusões de gás e de líquido, que aparecem geralmente em forma de lágrima, em forma oval ou em formas tubulares paralelas. Por exemplo, o olho de gato de água-marinha de Altay, Xinjiang, é causado por inclusões tubulares finas densamente compactadas.
- As pedras preciosas relacionadas com a atividade hidrotermal têm frequentemente inclusões de gás, de líquido e de minerais sólidos; por vezes, coexistem inclusões de duas ou três fases. Por exemplo, inclusões trifásicas são desenvolvidas em esmeraldas colombianas (Figura 2 - 12).
- As marcas de origem das inclusões e os seus efeitos. Devido às diferenças nas condições de formação das gemas, as inclusões nas gemas apresentam diferenças significativas. Algumas gemas têm também as suas inclusões caraterísticas. Por exemplo, as inclusões tubulares na turmalina, as inclusões líquidas imiscíveis em duas fases no topázio, as inclusões trifásicas e as inclusões minerais nas esmeraldas, etc.

Inclusões em gemas sintéticas
- Método de fusão por chama: Este método pode sintetizar rubis, safiras, espinélios, rutis e titanato de estrôncio, entre outros. As gemas sintetizadas geralmente apresentam linhas de crescimento em forma de arco devido ao processo de acumulação e cristalização e podem também apresentar pó de matéria-prima não fundido e bolhas redondas (Figura 2 - 13) .
- Método do fluxo: Este método permite sintetizar rubis, esmeraldas e crisoberilos. Devido à utilização de recipientes de platina, pode haver inclusões de platina. Se a temperatura não for controlada corretamente, podem aparecer inclusões das matérias-primas, tipicamente sob a forma de agregados de bolhas tipo vassoura ou tipo nuvem, tais como as inclusões tipo véu nas esmeraldas sintéticas (Figura 2 - 14).
- Método hidrotérmico: Foi inicialmente utilizado para sintetizar cristais ópticos, mais tarde para sintetizar rubis e ametistas, e recentemente para sintetizar esmeraldas. Um exemplo típico são as inclusões com sementes de cristal no seu interior, como as inclusões sólidas de óxido de berílio em forma de agulha nas esmeraldas sintéticas e as inclusões líquidas e gasosas (Figura 2 - 15).

Melhoramento artificial de pedras preciosas
- Enchimento de material incolor. Quando o índice de refração e o brilho das pedras preciosas com enchimento são observados ao microscópio, podem por vezes aparecer bolhas e uma distribuição desigual do brilho e do índice de refração. Por exemplo, podem ser observadas bolhas em rubis tratados causadas pela diferença de índice de refração entre o material de enchimento e o rubi, resultando em diferenças de brilho e luminosidade na superfície da pedra preciosa (Figura 2 - 16) .
- Tingimento e coloração. O tratamento de tingimento pode ser aplicado a muitos tipos de pedras preciosas, tais como rubis, jade, ágata, pérolas e cristais. Uma vez que as pedras preciosas naturais têm frequentemente muitas fissuras, a utilização de corantes orgânicos de cores vivas ou de pigmentos inorgânicos para tingir pode melhorar a cor das pedras preciosas naturais. Após o tratamento de tingimento, as pedras preciosas podem ser observadas ao microscópio para determinar se existem substâncias corantes ou distribuição de cor nas fissuras da pedra preciosa ou entre os grãos. Por exemplo, em cristais tingidos (Figura 2 - 17), sob ampliação, a cor pode ser vista concentrada nas fissuras da pedra preciosa; limpando a superfície da pedra preciosa com papel branco ou algodão mostrará que as pedras preciosas mal tingidas deixarão a cor apresentada no papel branco ou no algodão.
- Revestimento, aderência e suporte O revestimento é um método de tratamento comum, como a utilização de revestimento a vácuo para aplicar uma camada de película de diamante sintético na superfície de cristais, topázios ou outras pedras preciosas incolores para imitar diamantes. Sob um microscópio, a superfície aparece com um brilho adamantino. Como os diamantes sintéticos são policristalinos, podem surgir fissuras ou desgaste na superfície ao longo do tempo. Uma camada de metal pode ser revestida na mesa ou no pavilhão da pedra preciosa, proporcionando um melhor efeito refletor e cores vibrantes. Sob ampliação, pode ser observada uma superfície de arco-íris. A aderência é normalmente utilizada para berilos incolores ou ligeiramente coloridos. Uma camada de esmeralda sintética verde é cultivada na superfície do berilo utilizando métodos sintéticos para atuar como uma esmeralda. Devido à diferente expansão térmica, é provável que se formem fissuras na interface entre a camada de esmeralda sintética e o berilo, que podem ser observadas ao microscópio. O suporte é frequentemente aplicado a pedras preciosas pouco coloridas, como a criação de um suporte preto sob uma opala mais fina para aprofundar a sua cor geral. As diferenças de cor entre as camadas podem ser observadas ao microscópio.
- Pedra composta: O processo de unir organicamente dois ou mais materiais usando um adesivo para formar a aparência de uma pedra preciosa inteira é chamado de composto. As pedras preciosas compostas são utilizadas para diamantes, opalas, esmeraldas, rubis, safiras e granadas. Sob ampliação, pode-se observar se existem interfaces de fronteira na pedra composta, adesivo presente entre camadas, diferenças nas caraterísticas de inclusão em várias partes das camadas superior e inferior, e bolhas presentes na superfície composta.

Secção IV Refratómetro

O refratómetro de pedras preciosas é concebido e fabricado com base na lei da reflexão interna total. Quando as ondas de luz se propagam de um meio denso para um meio menos denso, a reflexão interna total ocorre quando o ângulo de incidência atinge um determinado grau. A dimensão do ângulo crítico para a reflexão interna total está relacionada com o índice de refração do meio. Quando a luz brilha da frente do refratómetro para o vidro com alto teor de chumbo, passa através do hemisfério de vidro com alto teor de chumbo para a área de contacto com o óleo de imersão com alto índice de refração e a pedra preciosa, resultando numa reflexão interna total. A luz reflecte o outro lado do vidro normal de alto chumbo, lente, escala e prisma, atingindo a ocular, onde o observador pode ler diretamente o valor do índice de refração da pedra preciosa medida (Figura 2 - 18) .

O refratómetro é adequado para pedras preciosas com superfícies lisas. As amostras devem ter superfícies lisas, ser demasiado pequenas ou ter uma área de contacto insuficiente com o refratómetro para medir o seu índice de refração e birrefringência. As gemas orgânicas, as gemas porosas e as amostras com um índice de refração superior a 1,78 também não podem ter o seu índice de refração e birrefringência testados.

1. Pré-requisitos e limitações da utilização do refratómetro

Para além do refratómetro, são também necessárias duas condições para a medição do índice de refração: uma é a fonte de luz de iluminação, que é geralmente uma fonte de luz amarela a 589nm, obtida através de uma lâmpada de sódio ou adicionando um filtro amarelo à fonte de luz ou à ocular; a segunda é o líquido de contacto, que é necessário para um bom contacto entre a mesa de vidro e a amostra de pedra preciosa, exigindo que o seu índice de refração seja superior ao da amostra de pedra preciosa. É de notar que o líquido de contacto utilizado no refratómetro é tóxico. Para evitar que a amostra flutue ou cause danos desnecessários ao observador, a quantidade de líquido de contacto utilizado deve ser reduzida ao mínimo e o frasco deve ser bem fechado após a utilização. Preste atenção aos seguintes pontos durante a utilização:

(1) O óleo de imersão selecionado deve ter um índice de refração próximo do do vidro com alto teor de chumbo, geralmente cerca de 1,80 - 1,81.

(2) O índice de refração da pedra preciosa deve ser inferior ao do óleo de imersão e ao do hemisfério de vidro para produzir uma reflexão interna total, permitindo assim a medição do seu índice de refração. Se o índice de refração da pedra preciosa for superior ao do óleo de imersão, o valor do índice de refração da pedra preciosa não pode ser medido no refratómetro.

(3) O ângulo crítico de várias pedras preciosas é fixo, pelo que, com base nas diferentes áreas de reflexão interna total da luz, podem ser descritos diferentes valores do índice de refração das pedras preciosas (ou seja, independentemente da alteração do ângulo de incidência, existe apenas um ângulo máximo de incidência para a reflexão interna total; toda a luz que exceda este valor máximo não será reflectida). Isto cria áreas claras e escuras no campo de visão. Rodando a amostra e o polarizador em todas as direcções e observando a escala no limite entre o claro e o escuro na ocular, é possível determinar o índice de refração da pedra preciosa.

2. Passos para operar o refratómetro

(1) Limpar ou enxugar a amostra a medir e colocar uma quantidade adequada de óleo de contacto na plataforma de medição.

(2) Colocar suavemente a superfície polida ou a face cristalina da amostra virada para baixo sobre o óleo de contacto na plataforma de medição.

(3) Rodar a amostra e o polarizador em todas as direcções e ler o valor da escala do limite claro e escuro a partir da ocular de observação, que é o índice de refração.

(4) Um corpo homogéneo só pode medir um valor do índice de refração. Em contrapartida, um corpo não homogéneo pode medir um valor máximo e um valor mínimo, e a diferença entre estes dois valores é a birrefringência da amostra.

(5) As caraterísticas ópticas da amostra podem ser determinadas com base nas alterações dos limites claro e escuro.

3. Utilizações do refratómetro

O refratómetro desempenha um papel importante na identificação de pedras preciosas. Pode ajudar a identificar gemas tratadas de forma óptima. Por exemplo, os índices de refração de dois materiais numa gema composta são frequentemente diferentes. Pode também determinar a anisotropia ou isotropia da gema. É utilizado principalmente nos seguintes aspectos da identificação de gemas:

(1) Determinar a isotropia e a anisotropia das pedras preciosas e medir o índice de refração das pedras preciosas isotrópicas.

(2) Medir os valores máximo e mínimo do índice de refração das pedras preciosas anisotrópicas e a birrefringência.

(3) Determinar a natureza axial das pedras preciosas anisotrópicas, se são uniaxiais ou biaxiais, e o sinal ótico.

(4) Determinar as pedras preciosas compostas. Devido aos diferentes materiais nas camadas superior e inferior das pedras preciosas montadas, podem existir diferenças no índice de refração, o que pode ajudar a determinar se existe um fenómeno de montagem.

Secção V Espectroscópio de pedras preciosas

Um espetroscópio pode ser utilizado para observar o espetro de absorção de pedras preciosas, ajudando a identificar a variedade de pedras preciosas, inferir os elementos corantes nas pedras preciosas, especialmente para aquelas com espectros típicos, pode ser utilizado para determinar as subespécies de pedras preciosas e também pode ser utilizado para distinguir se as pedras preciosas foram tratadas. O espetroscópio é particularmente útil na identificação de pedras preciosas tratadas, tais como distinguir diamantes irradiados de diamantes naturais, corindo natural de corindo melhorado e corindo sintético, jade natural de jade tingido, e distinguir várias pedras preciosas compostas também pode ser realizado utilizando um espetroscópio.

1. Princípio do espetroscópio

Um espetroscópio identifica as pedras preciosas observando a luz que passa através da pedra preciosa ou que é reflectida pela sua superfície, que absorve ondas de luz de determinados comprimentos de onda. Cada pedra preciosa tem a sua estrutura interna única; mesmo as pedras preciosas com os mesmos iões corantes podem produzir cores muito diferentes devido às suas diferentes estruturas internas. Por exemplo, as esmeraldas e os rubis são coloridos devido à presença do elemento corante crómio no cristal, sendo um verde e o outro vermelho. Cada pedra preciosa tem o seu espetro de absorção caraterístico, que constitui a base para testar e identificar as pedras preciosas. A cor das pedras preciosas transparentes resulta da sua absorção selectiva da luz.

(1) Dispersão

Quando um feixe de luz branca passa através da superfície inclinada de um objeto transparente (como um prisma), é decomposto nos seus comprimentos de onda constituintes, produzindo cores espectrais, nomeadamente vermelho, laranja, amarelo, verde, ciano, azul e violeta. Os comprimentos de onda das cores mais comuns da luz visível são os seguintes: vermelho 770-640nm; laranja 640-595nm; amarelo 595-575nm; verde 575-500nm; ciano 500-450nm; azul 450-435nm; violeta 440-400nm.

(2) Absorção selectiva

Todos os objectos têm diferentes graus de absorção da luz visível. Os comprimentos de onda absorvidos podem ser vistos quando a luz que passa através destes objectos é decomposta. Quando todas as ondas de luz são absorvidas, aparecem pretas no espetro; quando passam, mostram cores espectrais. Se o objeto absorve algumas ondas de luz, o material apresenta uma cor específica, e esta absorção está frequentemente relacionada com elementos específicos do material.

2. Tipos e funções dos espectroscópios

Tanto as pedras em bruto como as pedras engastadas podem ser testadas utilizando um espetroscópio. As razões da coloração das pedras preciosas podem ser estudadas através do exame do seu espetro de absorção. A utilização de um espetroscópio para a identificação de certas pedras preciosas é conveniente e rápida, especialmente para aquelas que não podem ser identificadas por métodos que medem a densidade e o índice de refração, tais como pedras preciosas engastadas em que a densidade não pode ser medida e pedras preciosas com um índice de refração superior a 1,81, em que os refractómetros se tornam ineficazes. Por conseguinte, a utilização de um espetroscópio para observação e teste para identificar pedras preciosas é particularmente importante.

O espetroscópio utilizado para a identificação de pedras preciosas é geralmente bastante simples na sua estrutura, sendo tubular e fácil de transportar (Figura 2 - 19). Os espectroscópios podem ser divididos em dois tipos com base na sua estrutura: tipo prisma e tipo grelha de difração.

3. Estrutura e caraterísticas dos espectroscópios

(1) Espectroscópio de prisma

O espetroscópio de prisma é constituído por uma série de prismas que produzem um percurso relativamente retilíneo da luz, estando estes prismas em contacto ótico. A caraterística do espetroscópio de prisma é que a região da luz azul - violeta é relativamente alargada. Em contrapartida, a região da luz vermelha é relativamente comprimida, o que resulta numa distribuição desigual das zonas de cor no espetro. A vantagem é a boa transmissão da luz, que permite o aparecimento de um segmento brilhante do espetro, o que é benéfico para a observação do espetro da região da luz azul-violeta.

① Construção:

O espetroscópio de prisma é composto por uma fenda, uma lente, um conjunto de prismas, uma escala e uma ocular (Figura 2 - 20).

② Materiais do prisma:

A seleção dos materiais do prisma deve satisfazer três condições: não devem absorver a luz visível em comprimentos de onda específicos; a cor de dispersão não pode ser demasiado larga ou demasiado estreita; deve ser uniaxial. Caso contrário, serão produzidos dois conjuntos de espectros.

Os prismas são geralmente fabricados em vidro com chumbo ou sem chumbo, de preferência utilizando uma combinação de prismas triangulares ou pentagonais, e devem ser interligados.

③ Fenda:

Uma janela utilizada para controlar a quantidade de luz de fundo. Para gemas transparentes, a fenda é quase completamente fechada; para gemas semi - transparentes ou fracamente translúcidas, a fenda deve ser aberta ligeiramente mais larga.

④ Ocular de tubo deslizante de focagem:

Ajusta a distância focal da ocular de acordo com as diferentes distâncias focais dos olhos de cada pessoa.

⑤ Caraterísticas espectrais:

O espetro é brilhante, pertencendo a um espetro não uniforme, com escalas de comprimento de onda desiguais; as regiões púrpura e azul são relativamente alargadas, enquanto as regiões vermelha e amarela são estreitas, adequadas para gemas de cor mais escura, facilitando a observação de gemas que absorvem a luz azul - violeta.

(2) Espectrómetro de grelha

O espetrómetro de grelha é composto principalmente por um grupo de grelhas de difração. A caraterística de um espetrómetro de grelha é que as regiões espectrais são aproximadamente iguais em tamanho e a resolução da região da luz vermelha é superior à do espetrómetro de prisma. Comparado com o espetrómetro de prisma, tem uma taxa de transmissão mais baixa e requer uma fonte de luz mais forte (Figura 2 - 21).

① Estrutura:

O espetrómetro de grelha inclui uma lente de colimação, uma grelha de difração e uma ocular (figura 2 - 22).

② Caraterísticas espectrais:

Em comparação com os espectrómetros de prisma, os espectros dos espectrómetros de grelha são ligeiramente mais escuros, mais uniformes e têm uma escala de comprimento de onda uniforme. São adequados para pedras preciosas com boa transparência e para aquelas com linhas de absorção na região vermelha.

4. Precauções na utilização de espectrómetros

(1) A fonte de luz utilizada para o espetroscópio deve ser uma fonte de luz branca forte e focada (lâmpada incandescente), normalmente utilizando uma lanterna de bolso, uma fonte de luz de microscópio ou a fonte de luz de um polarizador.

(2) A fonte de luz tem radiação térmica; as amostras devem ser mantidas sob a fonte de luz durante um curto período de tempo para evitar o sobreaquecimento das gemas, o que pode afetar o espetro. Uma exposição prolongada pode fazer com que as linhas de absorção se esbatem ou mesmo desapareçam.

(3) Não segurar as gemas diretamente com as mãos, pois o sangue humano pode produzir uma linha de absorção a 592nm.

(4) A absorção de certas gemas pode ser direcional, pelo que deve ser feita uma observação cuidadosa de vários ângulos. As gemas com forte pleocroísmo podem apresentar diferenças nos espectros de absorção em função da direção.

(5) No caso de gemas compostas, deve ser feita uma observação cuidadosa a partir de diferentes direcções, uma vez que os espectros de absorção das diferentes partes podem variar.

(6) As pessoas que usam óculos fotocrómicos devem retirar os óculos durante o ensaio espetral para evitar confusão entre as linhas de absorção do neodímio nos óculos e as linhas de absorção das pedras preciosas de ensaio.

5. Cor - iões causadores em pedras preciosas e a sua gama aplicável

Quando a luz branca passa através de pedras preciosas transparentes que contêm iões coloridos ou se reflecte na superfície de pedras preciosas opacas, parte da luz é absorvida, fazendo com que observemos a cor da pedra preciosa.

A cor de uma pedra preciosa está relacionada com a cor - causando iões que contém. As pedras preciosas coloridas por diferentes iões metálicos têm caraterísticas espectrais de absorção diferentes. No entanto, as pedras preciosas coloridas pelos mesmos iões metálicos têm caraterísticas espectrais de absorção semelhantes. As linhas espectrais de absorção caraterísticas dos iões metálicos podem ajudar a determinar a variedade da pedra preciosa ou se a pedra preciosa foi tratada.

Os espectrómetros são muito amplos; podem ser utilizados para determinar a cor - elementos causadores em pedras preciosas, principalmente aplicáveis a pedras preciosas coloridas. As pedras preciosas incolores, com exceção do zircão, dos diamantes e da enstatite, não têm espectros de absorção significativos. Na identificação, só são aplicáveis a pedras preciosas com espectros típicos. As pedras preciosas com espectros típicos podem servir como caraterísticas de identificação de diagnóstico e devem ser dominadas com ênfase.

(1) Espectro de absorção das pedras preciosas coradas com crómio - ião

Os iões de crómio são os elementos corantes mais importantes nas pedras preciosas comuns. As pedras preciosas comuns coloridas por iões de crómio incluem rubis, espinelas vermelhas, alexandritas, esmeraldas e jade, e os espectros de absorção caraterísticos destas pedras preciosas são mostrados na Figura 2 - 23 (observados num espetrómetro de grelha).

Embora as pedras preciosas da Figura 2 - 23 sejam todas coloridas por iões de crómio, os seus espectros de absorção são semelhantes, mas não idênticos. O espetro de absorção do rubi tem três linhas de absorção na região vermelha, uma absorção larga na região amarelo-verde, três linhas de absorção na região azul e uma absorção completa na região púrpura; o espetro de absorção do espinélio vermelho tem uma linha de absorção na região vermelha, uma banda de absorção na região amarelo-verde e uma absorção completa na região púrpura; o espetro de absorção da alexandrite tem uma linha de absorção na região vermelha, uma banda de absorção na região amarelo-verde, uma linha de absorção na região azul e absorção total na região púrpura; o espetro de absorção da esmeralda tem uma linha de absorção na região vermelha, uma banda de absorção fraca na região amarelo-alaranjada, uma linha de absorção fraca na região azul e absorção total na região púrpura; o espetro de absorção do jade tem três linhas de absorção semelhantes a degraus na região vermelha ( 630 - 690nm) e uma linha de absorção na região púrpura a 437nm (a linha de absorção a 437nm pode estar ausente quando o verde é brilhante e puro).

(2) Espectros de absorção de pedras preciosas coloridas com iões de ferro

As pedras preciosas comuns coloridas por iões de ferro incluem safiras, olivina, crisoberilo e almandina, e os espectros de absorção caraterísticos destas pedras preciosas são mostrados na Figura 2 - 24 (observados num espetrómetro de grelha).

A safira, a olivina, o crisoberilo e a almandina são todos coloridos por iões de ferro, mas os seus espectros de absorção são diferentes. As linhas de absorção da safira são três bandas de absorção estreitas na região azul a 450nm, 460nm e 470nm; as linhas de absorção da olivina são três bandas de absorção estreitas na região azul a 453nm, 473nm e 493nm; a linha de absorção do crisoberilo tem uma banda estreita de absorção forte a 444 nm na região azul; as linhas de absorção da almandina têm três bandas estreitas de absorção forte na região amarelo-verde (505 nm, 527 nm, 576 nm), com bandas fracas nas regiões azul e laranja-amarelo.

(3) Espectro de absorção de pedras preciosas coloridas com iões de cobalto

As pedras preciosas comuns coloridas por iões de cobalto incluem o espinélio azul sintético e o vidro de cobalto. As linhas do espetro de absorção destas pedras preciosas são mostradas na Figura 2 - 25. O espetro de absorção do espinélio azul sintético tem três bandas de absorção fortes nas regiões verde, amarela e laranja-amarela, com a banda de absorção mais estreita na região verde; o espetro de absorção do vidro de cobalto tem três bandas de absorção fortes nas regiões verde, amarela e laranja-amarela, com a banda de absorção mais estreita na região amarela.

(4) Espectros de absorção de outras pedras preciosas comuns

Outras pedras preciosas comuns incluem o diamante, o zircão e a espessartina, entre outras. Os espectros de absorção destas pedras preciosas são apresentados na Figura 2 - 26.

O espetro de absorção de um diamante incolor é uma linha a 415nm na região violeta; a linha de absorção da região vermelha a 653,5nm é uma linha de absorção de diagnóstico para o zircão incolor; as linhas de absorção do zircão colorido estão uniformemente distribuídas em várias zonas de cor de 1 a 40, com a linha de absorção da região vermelha a 653,5nm; a banda estreita de absorção da região púrpura a 432nm é uma banda de absorção de diagnóstico para a espessartina.

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6. Otimização do espetro de absorção de pedras preciosas tratadas

(1) Pedras preciosas tratadas termicamente

Depois de as pedras preciosas naturais serem submetidas a um tratamento térmico, os seus elementos corantes mudam de estado de valência ou são transformados noutros iões corantes, alterando assim a cor das pedras preciosas ou aumentando a sua transparência.

Por exemplo, mais de 90% de safiras australianas são submetidas a tratamento térmico; antes do tratamento, as linhas de absorção a 450nm, 460nm, 470nm estão quase ligadas, enquanto que após o tratamento, a linha de absorção a 470nm é separada, e as três linhas são relativamente distintas; na banda de absorção da turmalina, a mais forte é a 595nm, e após o tratamento térmico, a de 595nm pode não ser a mais forte.

(2) Pedras preciosas irradiadas

A irradiação pode colorir pedras preciosas, principalmente por causar defeitos nas pedras preciosas, formando centros de cor. As pedras preciosas coloridas por este método geralmente não têm espectros de absorção caraterísticos, sendo que apenas algumas apresentam espectros de absorção. Por exemplo, os diamantes coloridos por bombardeamento de neutrões mostram um par de linhas de absorção a 498nm e 504nm.

(3) Pedras preciosas tingidas

O jade verde natural tem três linhas de absorção a 630nm, 660nm e 690nm, enquanto o jade tingido mostra uma banda de absorção larga a 630 - 670nm. Após o desvanecimento, as linhas espectrais podem parecer mais rasas e mais estreitas, ou apenas uma linha de absorção pode aparecer; a jadeíte tingida tem uma vaga banda de absorção na região da luz vermelha a 650nm (Figura 2 - 27), uma caraterística típica de identificação.

(4) Pedras preciosas com enchimento

O tratamento de enchimento é normalmente utilizado para pedras preciosas estruturalmente porosas, como a turquesa, que é frequentemente enchida com plástico colorido devido à sua cor mais clara e textura suave. A turquesa preenchida não apresenta linhas espectrais de absorção caraterísticas. Em contraste, a turquesa natural mostra uma linha de absorção fraca a 460nm e uma forte a 432nm quando observada com luz reflectida.

Secção VI Determinação da densidade das pedras preciosas

A densidade é um parâmetro físico importante na identificação de pedras preciosas, e cada tipo de pedra preciosa tem o seu valor fixo de densidade. Por conseguinte, as pedras preciosas podem ser identificadas com base na sua densidade. Diferentes pedras preciosas têm diferentes densidades ou gamas de densidade devido a variações na composição química e na estrutura cristalina, e mesmo o mesmo tipo de pedra preciosa pode ter certas diferenças de densidade devido a variações na composição química ou à presença de impurezas.

O teste de densidade é também um método de identificação relativamente eficaz para pedras preciosas tratadas de forma optimizada. A maioria das pedras preciosas que foram submetidas a um tratamento de enchimento têm uma densidade mais baixa do que as pedras preciosas naturais, como a turquesa com enchimento, que tem uma densidade mais baixa do que a turquesa natural. No entanto, algumas pedras preciosas tratadas de forma optimizada, como as pedras preciosas orgânicas e compostas, não podem ser identificadas através de testes de densidade. Atualmente, os métodos habitualmente utilizados para medir a densidade incluem a pesagem em balança e os métodos de líquidos pesados.

A balança é um instrumento que permite medir a massa dos objectos. Em gemologia, é utilizada não só para pesar pedras preciosas, mas também para determinar a sua densidade. Para pesar a qualidade (peso) das pedras preciosas, as normas nacionais exigem que a balança tenha uma precisão de um décimo - milésimo de grama. A qualidade (peso) das pedras preciosas e a sua densidade são bases importantes para identificar e avaliar as pedras preciosas, pelo que a utilização correta da balança é uma competência importante.

A balança mais utilizada é a eletrónica. Independentemente do tipo de balança, para garantir a exatidão da pesagem, devem ser observados os dois pontos seguintes: deve ser calibrada e colocada a zero antes de ser utilizada; durante a pesagem, o ambiente deve ser mantido relativamente calmo, evitando, por exemplo, as vibrações da plataforma da balança e a convecção do ar.

1. Método de determinação da densidade relativa das pedras preciosas

(1) Princípio de ensaio

A unidade comumente usada para a densidade de pedras preciosas é g/㎝³, que representa a massa de uma pedra preciosa com um volume de 1㎝³. A determinação da densidade é bastante complexa porque a densidade relativa está muito próxima do valor da densidade, com um fator de conversão de apenas 1,0001. Em gemologia, o valor medido da densidade relativa é geralmente tomado como um valor aproximado da densidade, e a densidade relativa em pedras preciosas é geralmente representada por d.

O método de determinação da densidade relativa (também conhecido como método de pesagem hidrostática) baseia-se no princípio de Arquimedes. Quando um objeto é imerso num líquido, a força de empuxo exercida pelo líquido sobre o objeto é igual ao peso do líquido deslocado. Se o líquido for água, o efeito da temperatura da água sobre a massa de um volume unitário de água é desprezável. De acordo com o princípio de Arquimedes, a densidade da amostra (p) pode ser calculada utilizando a massa da amostra no ar (m) e a massa (m₁) no meio líquido (p₀) de acordo com a fórmula (2 - 1) .

Na fórmula,

ρ- a densidade da amostra à temperatura ambiente, g/cm³

m - a massa da amostra no ar, g;

m₁-a massa da amostra no meio líquido, g;

ρ₀-a densidade do meio líquido, g/cm^3.

O líquido normalmente utilizado é a água; como a densidade da água é aproximada, a flutuabilidade do ar na gema pode ser ignorada e a massa da gema é a mesma que a massa do objeto no ar. Para obter o valor da densidade, pesar o objeto no ar e na água.

(2) Etapas de ensaio

O equipamento necessário para testar a densidade relativa inclui uma balança, um copo de vidro, um suporte de madeira e um fio de cobre.

① Limpar a pedra preciosa para garantir que não existem impurezas na sua superfície.

② Ajuste a balança para uma posição nivelada e meça a massa (m) da pedra preciosa no ar.

③ Coloque um copo cheio de água no suporte, coloque a pedra preciosa num cesto de arame e pese a massa (m₁) da pedra preciosa em água.

④ Calcular a densidade relativa da pedra preciosa(d) = a massa da pedra preciosa no ar(m) / (a massa da pedra preciosa no ar(m) - a massa da pedra preciosa na água(m₁) ) .

(3) Precauções

O método de pesagem estática com água para determinar a densidade relativa é adequado para testar uma única variedade de materiais de pedras preciosas. Preste atenção aos seguintes pontos durante a medição:

① A gema a ser testada deve ser não absorvente; gemas preenchidas, gemas orgânicas, etc. não podem ser testadas para densidade relativa usando este método.

② Ao medir em água, esta deve ser estável e as bolhas devem ser evitadas tanto quanto possível.

③ Utilize uma pinça para manusear suavemente a gema e tente não a abanar.

④ O ambiente circundante deve ser silencioso para evitar afetar a precisão da medição.

⑤ Se a amostra for demasiado pequena, o erro de medição será maior; se a amostra for demasiado grande e exceder o intervalo de pesagem da balança, a sua densidade relativa não pode ser determinada.

⑥ Os resultados do teste mantêm duas casas decimais.

Ao pesar a massa de pedras preciosas em água, é importante eliminar a influência dos objectos circundantes nos dados de pesagem. Por exemplo, não devem ser colocadas bolhas à volta da pedra preciosa, o suporte e o copo não devem tocar no prato da balança, o fio de cobre não deve entrar em contacto com o copo, etc.

2. Determinação da densidade relativa das pedras preciosas pelo método do líquido pesado

Na identificação de pedras preciosas, o estado de distribuição das pedras preciosas em líquidos pesados (óleo de imersão) é frequentemente utilizado para estimar o intervalo de densidade relativa das pedras preciosas. A densidade relativa de diferentes líquidos pesados é determinada com base na densidade relativa das pedras preciosas.

Este método é a forma mais simples e cómoda de medir a densidade relativa de uma substância, sem necessidade de uma balança, mas sim comparando a densidade relativa da substância com um conjunto de líquidos pesados de diferentes densidades relativas. Colocando a gema num líquido de densidade relativa conhecida e observando o fenómeno de afundamento ou flutuação, se ela se afundar no fundo do líquido, isso indica que a densidade relativa da gema é maior do que a do líquido; se flutuar à superfície do líquido, a densidade relativa da gema é menor do que a do líquido; só quando está suspensa no líquido é que as duas densidades relativas se tornam semelhantes. Os líquidos pesados mais utilizados são o bromofórmio, o tetrabromoetano, a solução de Duriel, o diiodometano e a solução de Clerici, todos eles com densidades relativas fixas. É necessário diluí-los com diferentes soluções para criar uma série de líquidos pesados, como se mostra na Tabela 2 - 2.

Tabela 2 - 2 Densidades relativas de líquidos pesados comuns

Nome do líquido pesado	Densidade relativa	Diluente	Gama de diluição
Bromometano	2.89	Benzeno, dimetilbenzeno, bromonaftaleno	2.5 - 2.88
Tetrabromoetano	2.95	Dimetilbenzeno	2.67 - 2.95
A solução de Duriel	3.19	Água	2.2 - 3.19
Diiodometano	3.34	Benzeno, dimetilbenzeno	3.1 - 3.3
A solução de Clerici	4.15	Água	3.33 - 4.15

O líquido pesado pode determinar a densidade relativa de algumas pedras preciosas tratadas de forma optimizada; por exemplo, a densidade relativa das pedras preciosas com enchimento é inferior à das pedras preciosas naturais. Ao determinar a densidade relativa das pedras preciosas, os seguintes pontos devem ser observados:

① O líquido pesado é frequentemente tóxico; o tempo de medição não deve ser demasiado longo e deve ser selado e armazenado ao abrigo da luz após a utilização.

② Tente evitar a evaporação e a contaminação. Caso contrário, isso causará erros na densidade relativa do líquido pesado.

③ Evite usar medição de líquidos pesados para substâncias facilmente solúveis, como pedras preciosas orgânicas naturais, plásticos sintéticos, revestimentos artificiais e pedras de duas e três camadas.

O método do líquido pesado é normalmente utilizado para medir pedras preciosas com densidades relativas significativamente diferentes, como os diamantes e as suas imitações. É um dos métodos de identificação mais eficazes num ambiente de fluxo.

3. Otimização dos ensaios com líquidos pesados (óleo de imersão) para as caraterísticas das pedras preciosas

O líquido pesado pode ser utilizado para testar as caraterísticas de pedras preciosas parcialmente optimizadas, principalmente nos seguintes aspectos.

(1) Deteção de cálculos montados

Colocar as pedras preciosas montadas no líquido de imersão e observá-las numa direção paralela ao plano da cintura. Podem ser observadas várias caraterísticas das pedras preciosas montadas, tais como as costuras de ligação das camadas de montagem, as mudanças de cor entre as camadas superior e inferior, etc.

(2) Observação da estrutura da pedra preciosa com um microscópio

Quando o índice de refração da pedra preciosa é próximo do do óleo de imersão, a luz reflectida e a luz difusa reflectida na superfície da pedra preciosa diminuem, o que é benéfico para observar e estudar as caraterísticas internas da pedra preciosa, tais como linhas de crescimento, bandas de cor, inclusões, etc.

(3) Deteção do tratamento de crescimento do compósito e do tratamento de difusão

A utilização de um líquido pesado (óleo de imersão) permite observar as camadas de crescimento compostas e a difusão - pedras preciosas tratadas de esmeraldas sintéticas, etc.

Secção VII Identificação da luz ultravioleta de onda longa e de onda curta

As lâmpadas de fluorescência ultravioleta (designadas por lâmpadas UV) são um importante instrumento auxiliar de identificação utilizado principalmente para observar as caraterísticas luminescentes das pedras preciosas. Algumas pedras preciosas emitem luz visível quando irradiadas com luz ultravioleta, chamada fluorescência ultravioleta. Embora as reacções de fluorescência raramente sejam decisivas

As caraterísticas de fluorescência ultravioleta permitem determinar a espécie das pedras preciosas e distinguir rapidamente os diferentes tipos de pedras preciosas em certos aspectos, como por exemplo, identificar os diamantes das suas imitações como a zircónia cúbica, os rubis das granadas, etc. As caraterísticas de fluorescência ultravioleta podem também determinar se uma pedra preciosa foi submetida a um tratamento de otimização.

A luz ultravioleta está fora da gama de luz visível, com uma gama de comprimentos de onda de aproximadamente 100nm - 380nm. Diferentes pedras preciosas exibem cores diferentes sob luz ultravioleta. Algumas pedras preciosas tratadas de forma optimizada produzem cores específicas sob luz ultravioleta, o que ajuda a identificar se uma pedra preciosa foi submetida a um tratamento de otimização. A luz ultravioleta divide-se em luz ultravioleta de onda longa e luz ultravioleta de onda curta, com a luz ultravioleta de onda longa a variar entre 380 e 300nm e a luz ultravioleta de onda curta a variar entre 300 e 200nm.

1. Princípio de funcionamento da lâmpada UV

As lâmpadas ultravioleta de onda longa emitem normalmente luz com um comprimento de onda de 365 nm, enquanto as lâmpadas ultravioleta de onda curta emitem luz com um comprimento de onda de 253,7 nm (Figura 2 - 28).

Os tubos de lâmpadas ultravioleta podem emitir ondas de luz ultravioleta dentro de uma determinada gama de comprimentos de onda. Depois de passarem por filtros especialmente concebidos, apenas emitem luz ultravioleta de onda longa com um comprimento de onda de 365 nm ou luz ultravioleta de onda curta a 253,7 nm. As caraterísticas de fluorescência das pedras preciosas sob luz ultravioleta de onda longa e de onda curta podem ajudar a identificar as pedras preciosas.

2. Como utilizar as lâmpadas ultravioletas

Atualmente, existem vários tipos de lâmpadas ultravioleta no mercado, todas com a mesma estrutura interna e o mesmo princípio de funcionamento, consistindo em três partes: fonte de luz ultravioleta, caixa escura e janela de observação. Algumas também vêm com óculos de proteção para os olhos, para evitar danos oculares provocados pela luz ultravioleta.

Colocar a gema a testar sob uma lâmpada UV, ligar a fonte de luz, selecionar onda longa (LW) ou onda curta (SW) e observar a luminescência da gema. Para além de observar a intensidade da fluorescência, prestar atenção à cor da fluorescência e à zona de onde emana. A intensidade da fluorescência é frequentemente classificada em quatro níveis: nenhuma, fraca, média e forte. Por vezes, devido ao reflexo da luz UV nas facetas da gema, pode ocorrer uma falsa impressão de fluorescência púrpura; neste caso, altere ligeiramente a orientação da gema. Além disso, a fluorescência é a luz emitida pela gema no seu conjunto, enquanto a reflexão das facetas é localizada, com uma intensidade de luz desigual, e parece rígida. A intensidade de fluorescência da gema sob uma onda longa é geralmente maior do que sob uma onda curta. Se for necessário observar a fosforescência da amostra, desligar o interrutor e continuar a observar.

3. O papel das lâmpadas UV na identificação de gemas

(1) A fluorescência UV é utilizada para identificar variedades de gemas

Algumas variedades de gemas são semelhantes na aparência da cor, tais como rubis e granadas, certas esmeraldas e vidro verde, safiras e benitoites. No entanto, as suas caraterísticas de fluorescência têm diferenças significativas, pelo que os testes de fluorescência podem ajudar a distingui-las.

(2) Ajuda a distinguir algumas gemas naturais de gemas sintéticas

Os rubis naturais contêm alguns elementos de ferro em graus variáveis, e a sua cor fluorescente sob luz ultravioleta é menos brilhante e vívida do que a dos sintéticos. A cor de fluorescência das esmeraldas naturais não é, muitas vezes, tão brilhante como a das esmeraldas sintéticas; as safiras amarelas sintéticas de fusão por chama parecem inertes ou emitem fluorescência vermelha sob luz de ondas longas, enquanto algumas safiras amarelas naturais exibem fluorescência amarela; as safiras azuis sintéticas de fusão por chama mostram fluorescência azul clara - branca ou verde, enquanto a grande maioria das safiras azuis naturais parecem inertes.

(3) Ajudar a identificar os diamantes e as suas imitações

A intensidade da fluorescência dos diamantes varia muito, indo de nenhuma a forte, e pode apresentar várias cores. Os diamantes com forte fluorescência azul geralmente têm fosforescência amarela. Imitações comuns, como a zircónia cúbica sintética, parecem inertes ou emitem fluorescência amarela sob luz ultravioleta de onda longa. Em contrapartida, a granada de ítrio e alumínio apresenta uma fluorescência amarela e a granada de gadolínio e gálio aparece frequentemente cor-de-rosa. Sob luz de ondas curtas, o espinélio sintético incolor emite fluorescência azul - branca, e o corindo sintético incolor apresenta fluorescência azul clara. Por conseguinte, a luz ultravioleta é muito útil para identificar grupos de diamantes, uma vez que, se forem todos diamantes, a sua intensidade de fluorescência e cor não serão uniformes, enquanto a zircónia cúbica sintética, a granada de ítrio-alumínio, etc., têm uma intensidade de fluorescência mais consistente.

(4) Ajudar a determinar se as pedras preciosas foram submetidas a um melhoramento artificial

As pedras preciosas optimizadas têm por vezes caraterísticas fluorescentes diferentes das das pedras preciosas naturais. Por exemplo, a camada de cola de algumas pedras divididas fluoresce, o enchimento de gemas cheias de óleo e vidro pode fluorescer, as pérolas negras tratadas com nitrato de prata não fluorescem e algumas pérolas negras naturais podem fluorescer.

A jadeíte de grau B emite por vezes uma forte fluorescência (Figura 2 - 29). A jadeíte natural pode também produzir uma fluorescência localizada, enquanto a jadeíte de grau B tratada ou a jadeíte de grau B + C podem produzir uma fluorescência global uniforme. Se for corroída por um ácido forte e depois tingida com resina, o corante pode cobrir a fluorescência, tornando-a invisível. Para uma avaliação exaustiva, devem ser utilizados outros métodos em conjunto durante a deteção.

4. Notas sobre a observação de fluorescência

A observação da fluorescência das pedras preciosas é muito conveniente, e a cor e a intensidade da fluorescência podem ajudar a determinar o tipo de pedra preciosa e se foi tratada. Durante o processo de observação, os seguintes pontos devem ser notados:

(1) A luz ultravioleta de onda curta pode causar danos aos olhos e à pele e, em casos graves, pode levar à cegueira. Deve evitar-se olhar diretamente para os tubos de luz fluorescente. Além disso, não coloque as mãos sob a luz ultravioleta de onda curta; é preferível utilizar pinças em vez das mãos para evitar queimaduras.

(2) A reação de fluorescência das pedras preciosas serve apenas como prova auxiliar de identificação. Se uma amostra brilha localmente, especialmente no jade composto por vários minerais, a fluorescência pode ter origem num desses minerais. Por exemplo, a calcite no lápis-lazúli apresenta fluorescência; por vezes, é devida a óleo ou cera na superfície da pedra preciosa, pelo que a amostra deve ser limpa e novamente testada

(3) Ao avaliar a fluorescência das pedras preciosas, a transparência da amostra deve ser considerada, uma vez que existem diferenças na fluorescência entre amostras transparentes e opacas.

(4) A cor de fluorescência de uma pedra preciosa pode diferir da cor da própria pedra preciosa e pode haver diferenças significativas na fluorescência entre diferentes amostras do mesmo tipo de pedra preciosa.

(5) Ao observar a fluorescência, a pedra preciosa deve ser colocada num ambiente escuro; um fundo preto é benéfico para observar a fluorescência da pedra preciosa.

5. Caraterísticas de algumas pedras preciosas à luz ultravioleta de onda longa

(1) Diamante

Os diamantes incolores de alta qualidade geralmente exibem uma tonalidade azul quando observados à luz natural. Devido a diferentes impurezas, os diamantes podem apresentar fluorescência em rosa, azul - branco, amarelo, verde, laranja e outras cores.

Os diamantes com uma cor amarela - castanha têm na sua maioria uma fluorescência fraca, com cores turvas ou nenhuma fluorescência. Os diamantes Novo tratados a alta temperatura e alta pressão têm uma forte fluorescência amarelo - verde, e algumas pedras compostas de diamantes também emitem uma fluorescência diferente da dos diamantes naturais.

(2) Esmeralda

A esmeralda apresenta caraterísticas ópticas diferentes devido às suas diferentes origens. As esmeraldas colombianas com inclusões apresentam frequentemente uma fluorescência vermelha escura, enquanto as que têm menos inclusões tendem a apresentar uma fluorescência vermelha brilhante; algumas esmeraldas de outras origens podem não apresentar fluorescência ou ter uma fluorescência muito fraca.

As esmeraldas sintéticas apresentam geralmente uma fluorescência vermelha forte e brilhante. A fluorescência das esmeraldas sintéticas é normalmente mais forte do que a das esmeraldas naturais. A maioria das esmeraldas com enchimento de óleo apresenta uma forte fluorescência sob luz de ondas longas, e a intensidade da fluorescência depende da natureza do óleo de enchimento; algumas podem ter uma fluorescência fraca ou nula.

(3) Rubi

Os rubis naturais exibem tipicamente uma fluorescência vermelha brilhante sob luz ultravioleta de onda longa, e as suas caraterísticas ópticas podem variar ligeiramente com base na qualidade e na cor; rubis de qualidade inferior ou de cor mais clara podem mostrar uma fluorescência mais fraca. Os rubis sintéticos apresentam uma fluorescência vermelha mais viva; os rubis tingidos, os rubis incolores cheios de óleo ou os rubis coloridos cheios de óleo também podem apresentar fenómenos de fluorescência diferentes

(4) Safira

A maioria das safiras naturais não apresenta asterismo, mas as safiras amarelas, de cor clara e quase incolores do Sri Lanka podem apresentar asterismo laranja, rosa e vermelho escuro.

As safiras sintéticas e as safiras cor-de-rosa, cor de laranja, violeta e que mudam de cor exibem asterismo vermelho, as safiras amarelas sintéticas cor-de-níquel geralmente não fluorescem e as safiras sintéticas azuis não têm asterismo.

6. Caraterísticas de algumas pedras preciosas à luz ultravioleta de onda curta

(1) Pedras preciosas de corindo

Os rubis naturais apresentam uma fluorescência vermelha escura sob luz ultravioleta de onda curta, enquanto os rubis sintéticos apresentam uma fluorescência vermelha brilhante; as safiras naturais geralmente não fluorescem, enquanto as safiras sintéticas apresentam tipicamente uma fluorescência branca leitosa; as safiras naturais tratadas termicamente apresentam uma fluorescência branca leitosa e os rubis tingidos apresentam uma fluorescência vermelha brilhante sob luz ultravioleta de onda curta.

(2) Diamante

Os diamantes naturais não apresentam fluorescência ou exibem uma fluorescência vermelha fraca sob luz ultravioleta de onda curta; os diamantes sintéticos produzem diferentes efeitos de fluorescência sob luz ultravioleta de onda curta, dependendo da sua cor.

(3) Topázio imperial

O topázio imperial apresenta uma fluorescência amarela-esverdeada ou azul-branca sob luz ultravioleta de ondas curtas.

(4) Zircão

O zircão natural incolor apresenta uma fluorescência amarela clara e turva sob luz ultravioleta de onda curta, enquanto o zircão castanho apresenta uma forte fluorescência amarela turva. O "zircão branco" e outras pedras preciosas de gama média disponíveis no mercado são todos zircónias cúbicas sintetizadas artificialmente, que não possuem as mesmas propriedades ópticas, tornando fácil distinguir o zircão dos diamantes através destas caraterísticas.

Secção VIII Filtro de cor Chelsea

O filtro é normalmente utilizado para detetar certas pedras preciosas que exibem cores diferentes devido a uma absorção selectiva especial. Pode detetar certas pedras preciosas verdes, azuis e tingidas e servir como instrumento auxiliar de identificação. O filtro Chelsea consiste em duas placas de filtro de gel que apenas deixam passar luz vermelha profunda e verde-amarela (Figura 2 - 30). Quando a luz incidente se reflecte da pedra preciosa para as placas de filtro, uma pequena quantidade de luz verde pode passar quando o comprimento de onda é de 560nm. Ao mesmo tempo, uma grande quantidade de luz infravermelha próxima passa quando o comprimento de onda é de 700nm, e a luz noutras gamas de comprimento de onda é absorvida e filtrada pelas placas de filtro.

Em pedras preciosas transparentes, a maioria das gemas coloridas por iões de crómio aparecem em vermelho e verde brilhantes. Na deteção de esmeraldas, a maior parte das esmeraldas produzidas naturalmente aparecem vermelhas sob um filtro Chelsea; se a pedra original tiver uma boa cor, mostra uma bela cor semelhante ao rubi sob o filtro; se a pedra original tiver uma cor clara, aparece vermelho claro. As esmeraldas sintéticas mostram um vermelho profundo ou vermelho vivo sob o filtro Chelsea. O filtro Chelsea é muito eficaz na deteção de pedras preciosas verdes, azuis e vermelhas, e é especialmente bem sucedido na identificação de esmeraldas, safiras, jade, espinelas e rubis birmaneses. Ao utilizar o filtro Chelsea para inspeção, os olhos e o filtro devem estar o mais próximo possível para evitar a interferência da luz externa.

1. Como utilizar o filtro Chelsea

(1) Limpar a amostra.

(2) Colocar a amostra sobre um quadro negro (não refletor ou que não afecte o fundo de observação).

(3) Colocar a amostra numa área bem iluminada ou sob uma luz incandescente forte, permitindo que a luz se reflicta na superfície da amostra de pedra preciosa testada.

(4) Segurar o filtro de cor o mais próximo possível dos olhos, observando a cerca de 30 cm de distância da amostra.

2. Aplicação do filtro de cor Chelsea

Na década de 1990, à medida que o amor das pessoas pela jadeíte crescia na China, a imitação de jadeíte colorida natural de alta qualidade entrou no mercado. A maior parte da jadeíte tingida é colorida com sais de crómio e, devido à presença de iões de crómio no interior da pedra preciosa, aparece vermelha sob o filtro de cor Chelsea. Esta caraterística pode ser usada para a distinguir da jadeite natural. Por isso, o filtro de cor Chelsea é por vezes chamado de filtro de cor jadeíte. É de salientar que nem toda a jadeite tingida aparece vermelha sob o filtro de cor; a jadeite tingida com sais de níquel não muda de cor sob o filtro de Chelsea.

O filtro de cor Chelsea identifica principalmente as pedras preciosas verdes e azuis e certas pedras preciosas tingidas. A jadeíte, a opala, a turmalina verde, a água-marinha, o espinélio azul natural (colorido com Fe), a safira, o topázio azul e certas esmeraldas geralmente não mudam de cor com o filtro. Algumas esmeraldas, demantoides, crómio vanádio grossular, hidrogrossular, lápis-lazúli e aventurina mudam para vermelho sob o filtro. As pedras preciosas verdes ou azuis tratadas com sais de crómio tornam-se vermelhas sob o filtro.

3. Precauções na utilização dos filtros de cor Chelsea

Os filtros de cor são pequenos, fáceis de transportar e permitem distinguir certas pedras preciosas verdes e azuis naturais e pedras preciosas tingidas. Os pontos seguintes devem ser tidos em conta aquando da sua utilização:

(1) Escolher uma fonte de luz adequada para a observação; as lanternas fracas e as lâmpadas incandescentes não são adequadas e a luz solar direta também não é eficaz.

(2) A profundidade da cor observada através do filtro de cor depende do tamanho, da forma, da transparência e da cor inerente da amostra.

(3) Devido a diferenças no tipo e conteúdo dos corantes, a reação de cada amostra pode variar.

(4) A identificação do filtro de cor é apenas um meio auxiliar e deve ser combinada com outros resultados de identificação para efeitos de avaliação.

Secção IX Aplicação de instrumentos de grande porte na identificação de pedras preciosas Tratamento de otimização

Com o desenvolvimento da ciência e tecnologia modernas, estão constantemente a surgir novos métodos de tratamento de otimização e variedades de pedras preciosas. Algumas pedras preciosas que foram submetidas a tratamentos de otimização têm caraterísticas superficiais e internas muito semelhantes às naturais, o que leva a desafios na identificação e dificulta a distinção entre os instrumentos convencionais de identificação de pedras preciosas. Nos últimos anos, a introdução e aplicação de alguns instrumentos analíticos de grande porte resolveram muitos problemas que não podem ser identificados com instrumentos convencionais. Por conseguinte, os instrumentos de grande porte estão a desempenhar um papel cada vez mais importante na identificação de pedras preciosas optimizadas.

1. Espectroscopia de infravermelhos com transformada de Fourier

Um espetrómetro de infravermelhos é normalmente constituído por uma fonte de luz, um monocromador, um detetor e um sistema informático de processamento de informação (Figura 2 - 31). Dependendo do tipo de dispositivo espetroscópico, este pode ser classificado como dispersivo ou interferométrico. Para um espetrofotómetro de infravermelhos dispersivo de duplo feixe ótico de balanço zero, quando a amostra absorve radiação infravermelha a uma determinada frequência, os níveis de energia vibracional das moléculas sofrem transições, resultando numa redução da frequência correspondente da luz no feixe transmitido. Isto cria uma diferença de intensidade entre o feixe de referência e o feixe da amostra, permitindo a medição do espetro de infravermelhos da amostra.

A espetroscopia de infravermelhos pode ser utilizada para estudar a estrutura das moléculas e as ligações químicas, e também pode servir como um método para caraterizar e identificar espécies químicas. A espetroscopia de infravermelhos, abreviada como FTIR, tem um elevado grau de especificidade e pode ser analisada e identificada comparando-a com os espectros de infravermelhos de compostos padrão. Foram publicadas várias colecções de espectros de infravermelhos padrão, e estes espectros podem ser armazenados num computador para comparação e recuperação para análise e identificação.

(1) Princípios básicos

A luz infravermelha a 4000 - 400cm^{– 1} faz com que as moléculas sofram transições nos níveis de energia vibracional e rotacional durante os processos vibracional e rotacional; quando a vibração molecular muda com o momento de dipolo, a distribuição de carga dentro da molécula muda, gerando um campo elétrico alternado. A absorção de infravermelhos só ocorre quando a frequência deste campo coincide com a frequência da radiação electromagnética incidente. Portanto, existem duas condições para gerar espectros infravermelhos: a radiação deve ter energia suficiente para induzir transições vibracionais na substância e a molécula deve ter um momento de dipolo.

As linhas espectrais do infravermelho são divididas em três categorias com base no número de ondas: infravermelho distante, 50 - 400cm^{– 1}infravermelhos médios, 400 - 4000cm^{– 1}infravermelhos próximos, 4000 - 7500cm^{– 1}. O espetro de absorção dos minerais refere-se às diferentes frequências da luz infravermelha que irradia o mineral, resultando em diferentes rácios de transmissão. O eixo vertical representa a transmitância e o eixo horizontal representa a frequência. Isto forma uma curva que representa as alterações do mineral, a que se chama o espetro de absorção de infravermelhos desse mineral. A análise qualitativa e quantitativa das substâncias pode ser efectuada com base nas bandas de absorção dos grupos iónicos na gama do infravermelho.

(2) Métodos de ensaio

Os métodos de ensaio de espetroscopia de infravermelhos da gema dividem-se em métodos de transmissão e de reflexão.

① O método de transmissão (método do comprimido em pó) é um método de identificação destrutivo, estudando principalmente água, matéria orgânica e impurezas em minerais de pedras preciosas. O método de preparação é o método do comprimido de brometo de potássio (KBr), portanto, para reduzir o impacto na medição, o KBr deve ser preferencialmente de grau de reagente ótico ou pelo menos de grau analítico. Deve ser adequadamente moído (abaixo de 200 mesh) antes da utilização e colocado num exsicador durante pelo menos 4 horas após secagem a 120℃ ou superior. Se se verificar a formação de aglomerados, deve ser novamente seco. O comprimido KBr vazio preparado deve ser transparente e a transmitância deve ser superior a 75%. A amostra colhida para o método do comprimido é geralmente de 1 - 2mg, e o KBr utilizado é de cerca de 200 mg.

② O método de reflexão é atualmente o método mais utilizado na identificação do tratamento optimizado de pedras preciosas. Com base nas caraterísticas espectrais de reflexão de infravermelhos de pedras preciosas transparentes ou opacas, ajuda na identificação de materiais de tratamento de enchimento, corantes e outros materiais de polímeros orgânicos, tornando-o um método de identificação preciso e não destrutivo.

(3) Aplicação na investigação gemológica

As caraterísticas do espetro de infravermelhos dependem da composição do material e da estrutura da pedra preciosa; não existem duas pedras preciosas com espectros de infravermelhos completamente idênticos. A análise espetral por infravermelhos não danifica a amostra, o funcionamento do instrumento é simples, a resposta é sensível e a estrutura de ensaio é exacta. As caraterísticas espectrais de infravermelhos das pedras preciosas podem determinar o tipo de pedra preciosa, se é sintética ou optimizada.

① Distinguir as pedras preciosas naturais das pedras preciosas sintéticas: As pedras preciosas naturais e sintéticas têm a mesma composição e propriedades físico-químicas. No entanto, ocorrem diferentes alterações na estrutura devido a diferenças nos ambientes de crescimento. Por exemplo, a ametista natural e a ametista sintética, para além das diferenças de cor, transparência e inclusões internas, também têm espectros de infravermelhos diferentes; o espetro de infravermelhos da ametista sintética tem um pico de absorção a 3450 cm^{– 1}enquanto a ametista natural não apresenta este pico de absorção (Figura 2 - 32).

② O método de identificação do tratamento de enchimento artificial tem dois ou mais grupos epóxi, usa grupos funcionais alifáticos, alicíclicos ou aromáticos como esqueleto e reage com um agente de cura para gerar uma estrutura de rede tridimensional de resina epóxi de polímero, principalmente na forma de enchimento, amplamente utilizado no tratamento de enchimento artificial de jade, turquesa e esmeralda e outros jade preciosos. Existem muitos tipos de resinas epoxídicas e continuam a surgir novas variedades. As variedades mais comuns são a poliolefina epoxidada, a resina epoxídica de ácido peracético, o polímero epoxídico de olefina, a resina de epicloridrina, a resina de bisfenol A, o polímero de condensação de epicloridrina - bisfenol A, a resina de bisepicloridrina, etc.

Ao obter as vibrações moleculares das substâncias, o FTIR pode analisar eficazmente moléculas de água, grupos hidroxilo, resinas ou óleos em cristais. Por exemplo, o teste das esmeraldas com enchimento utilizando um espetrómetro de infravermelhos com transformada de Fourier é geralmente efectuado pelo método de reflexão, colocando a mesa da gema virada para baixo na plataforma de amostras, com a luz a entrar pelo pavilhão da gema, a passar por toda a gema, a refletir-se no espelho e a passar novamente pela gema até ao detetor. Ao inspecionar a amostra, a gema deve ser rodada 360° sobre o espelho, uma vez que a resina ou o óleo que preenche as fissuras ocupa apenas uma pequena parte da gema e a luz produzida deve penetrar na área preenchida.

Um espetrómetro de infravermelhos com transformada de Fourier consegue distinguir entre jadeite natural e jadeite com enchimento. A jadeíte natural apresenta picos de absorção muito amplos, enquanto o espetro da jadeíte preenchida apresenta picos de absorção de infravermelhos distintos da resina numa banda muito estreita (3200～ 2800cm^{– 1}) (ver figura 2-33).

2. Análise de espetroscopia Raman

(1) Princípios básicos

A espetroscopia Raman é um tipo de espetroscopia de dispersão. O método de análise da espetroscopia Raman baseia-se no efeito de dispersão Raman descoberto pelo cientista indiano C.V. Raman, analisando o espetro da luz dispersa que difere em frequência da luz incidente para obter informações sobre as vibrações e rotações moleculares, e é utilizado como método analítico para a investigação da estrutura molecular. Através da análise do espetro Raman, podemos conhecer o nível de energia de vibração e rotação da substância para identificar a substância e analisar a sua natureza. A espetroscopia Raman tem as vantagens de não ser destrutiva, ter uma velocidade de deteção extremamente rápida e ser de baixo custo. É também sensível a ligações covalentes altamente simétricas com pouco ou nenhum movimento dipolar natural. A figura 2 - 34 mostra a estrutura básica do espetrómetro Raman.

A espetroscopia Raman pode identificar as propriedades químicas e as origens das pedras preciosas, comparando as identificações espectrais Raman de diferentes fontes. O espetrómetro Raman produz dados espectrais precisos e únicos para todos os tipos de boratos, carbonatos, halogenetos, elementos nativos, óxidos, fosfatos, silicatos, sulfatos e sulfuretos.

(2) Aplicações da espetroscopia Raman em gemologia

① Pode ser utilizado para distinguir os diamantes das suas imitações, como a moissanite e o quartzo, uma vez que as diferentes pedras preciosas têm caraterísticas espectrais Raman diferentes. Os diamantes têm um único desvio Raman C-C a 1332 cm^{– 1}o pico Raman mais forte da moissanite situa-se a 788 cm^{– 1}seguido de um pico caraterístico a 965 cm^{– 1}, 766cm^{– 1}O pico principal da caraterística Raman do quartzo é o pico de absorção a 475 cm^{– 1}. As diferenças nos espectros Raman entre diamantes, moissanite e quartzo são mostradas na Figura 2 - 35.

② Imitações de jaspe oriental natural. Existe uma diferença essencial entre os espectros Raman do jaspe oriental natural e do jaspe oriental imitado: o primeiro é principalmente o espetro Raman da dickite e do cinábrio. Ao mesmo tempo, o segundo é principalmente o espetro Raman de materiais orgânicos, que podem ser distinguidos por espetroscopia Raman. O principal componente do jaspe oriental natural "terra" é a dickite, e a amostra de jaspe oriental natural "sangue" contém tanto cinábrio como dickite, essencialmente um composto de cinábrio e dickite. O principal componente da "terra" de jaspe oriental imitado é o poliestireno - acrilonitrilo, e o "sangue" é um corante orgânico vermelho.

(3) Aplicação na identificação de tratamentos de otimização de pedras preciosas

① A espetroscopia Raman pode identificar pedras preciosas tratadas com enchimentos, tais como jadeíte tratada com resina sintética, esmeraldas, turquesas, rubis e diamantes tratados com vidro de chumbo. Os vários materiais de enchimento em fendas de pedras preciosas colocam certos desafios para a identificação de pedras preciosas, e a utilização da tecnologia de teste de análise de espetroscopia Raman ajuda a identificar com precisão os tipos de enchimentos.

Identificação de rubis preenchidos O preenchimento a baixa temperatura é geralmente aplicado a rubis com fissuras que atingem a superfície e envolve substâncias de baixo ponto de fusão. Se se tratar de cola ou cera, pode ser utilizada a análise por espetroscopia Raman, e os componentes orgânicos podem ser observados com picos de absorção de vibrações de estiramento de ligações C-H a 2800 - 3000cm^{– 1}. (Figura 2 - 36) .

Identificação de esmeraldas com enchimento. A espetroscopia Raman permite distinguir entre esmeraldas naturais e esmeraldas com enchimento. As esmeraldas naturais apresentam picos de absorção muito amplos, ao passo que os espectros das esmeraldas com enchimento apresentam picos significativos de absorção no infravermelho de resina e óleo numa gama muito estreita de comprimentos de onda (3200 - 2400 cm^{– 1}) (Figura 2 - 37) .

② Distinção entre o coral vermelho natural e o coral tingido. Os picos espectrais Raman do coral vermelho natural são 1129cm^{– 1} e 1517cm^{– 1}enquanto o coral vermelho tingido apresenta um único pico espetral de alta intensidade a 1089 cm^{– 1} (Figura 2 - 38) , mostrando diferenças significativas nos seus espectros Raman.

3. Análise espectrofotométrica ultravioleta-visível

(1) Princípios básicos

O espetro de absorção ultravioleta - visível é um espetro de absorção molecular gerado pelas transições de electrões de valência e electrões em orbitais moleculares de átomos, iões e moléculas em pedras preciosas sob radiação electromagnética. Várias pedras preciosas coloridas com diferentes estruturas cristalinas têm cor - causando iões de impureza que absorvem seletivamente a luz incidente de diferentes comprimentos de onda em diferentes graus, resultando em diferentes linhas espectrais de absorção. Com base na região do comprimento de onda da luz absorvida, a espetrofotometria ultravioleta - visível divide-se em espetrofotometria ultravioleta e visível.

Nos cristais de pedras preciosas, os electrões existem em diferentes estados e estão distribuídos por diferentes grupos de níveis de energia. Suponhamos que a diferença de energia entre o estado fundamental e o estado excitado de um ião de impureza no cristal é exatamente igual à energia da luz monocromática que atravessa o cristal. Nesse caso, o cristal absorverá esse comprimento de onda de luz monocromática, fazendo com que um eletrão no estado fundamental transite para o nível de energia do estado excitado, dando origem a uma banda de absorção no espetro de absorção do cristal, formando assim o espetro de absorção ultravioleta - visível.

(2) Métodos de ensaio

Os métodos de ensaio para pedras preciosas podem ser divididos em duas categorias: método de transmissão direta e método de reflexão.

① Método de transmissão direta

Colocar a superfície polida ou a face do anel da amostra de pedra preciosa (permitindo que o feixe de luz passe através do lado da cintura do anel) diretamente na plataforma de amostragem para obter o espetro de absorção ultravioleta - visível de pedras preciosas naturais ou de certas pedras preciosas tratadas artificialmente. Embora o método de transmissão direta seja um método de ensaio não destrutivo, a informação obtida sobre as pedras preciosas é bastante limitada, especialmente quando se trata de pedras preciosas opacas ou de jóias com incrustações no fundo, o que dificulta a medição do seu espetro de absorção. Este facto limita a aplicação futura do espetro de absorção ultravioleta - visível.

② Método de reflexão

A utilização do dispositivo de reflexão do espetrofotómetro ultravioleta - visível (como os dispositivos de reflexão em espelho e de esfera integradora) ajuda a resolver os problemas encontrados durante os ensaios com o método de transmissão direta, alargando assim a gama de aplicações do espetro de absorção ultravioleta - visível.

(3) Aplicação na otimização da deteção de pedras preciosas

① Distinguir diamantes naturais de diamantes irradiados

É possível distinguir efetivamente os diamantes azuis naturais dos diamantes azuis irradiados artificialmente utilizando a espetroscopia de absorção ultravioleta - visível. A cor dos diamantes azuis naturais é causada por átomos de impureza B, caracterizada por espectros de absorção ultravioleta - visível que variam de 540nm a comprimentos de onda mais longos, com uma taxa de absorção crescente no espetro de absorção visível. Os diamantes azuis irradiados exibem um centro de cor caraterístico GR1 (741nm) (Figura 2 - 39) .

② Distinguir safiras amarelas naturais, safiras amarelas tratadas termicamente e safiras amarelas irradiadas

A espetroscopia de absorção ultravioleta - visível também pode distinguir eficazmente safiras amarelas naturais, safiras amarelas tratadas termicamente e safiras amarelas irradiadas. O mecanismo de cor das safiras amarelas naturais deve-se às transições electrónicas dos iões de ferro trivalentes, com bandas de absorção na luz ultravioleta - visível a 375nm, 387nm e 450nm; as safiras amarelas tratadas termicamente quase não apresentam absorção nestas três bandas; as safiras amarelas irradiadas têm uma absorção muito fraca a 387nm e 450nm, uma vez que o mecanismo de cor destas safiras se deve principalmente aos centros de cor (Figura 2 - 40) .

Com o desenvolvimento da ciência e da tecnologia, os métodos e técnicas para otimizar as pedras preciosas também aumentam diariamente. Tornou-se difícil distinguir entre pedras preciosas optimizadas e naturais utilizando métodos de identificação convencionais. Novos métodos e técnicas para a otimização de pedras preciosas continuam a surgir e a ser actualizados, e para alguns métodos de otimização que não podem ser distinguidos por instrumentos convencionais, podem ser utilizados testes de instrumentos em grande escala para os determinar. Por conseguinte, o ensaio de instrumentos em grande escala desempenha um papel muito importante na identificação de pedras preciosas. Estes instrumentos comuns só podem fornecer uma observação e identificação preliminares das pedras preciosas. Os instrumentos de grande escala fornecem-nos frequentemente informações e dados mais detalhados, ajudando-nos a observar e a compreender as pedras preciosas de forma mais profunda e precisa.

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Descubra os segredos por detrás das tonalidades das pedras preciosas - o que torna os rubis vermelhos e as esmeraldas verdes. Este guia revela o impacto dos iões metálicos, campos cristalinos e transferência de carga no brilho das gemas. Essencial para designers de jóias, retalhistas e para aqueles que apreciam jóias personalizadas.

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O que são pedras preciosas sintéticas? - Definição básica e classificação, processo de produção e histórico de desenvolvimento

Heman - Especialista em produtos de joalharia 5 de novembro de 2024

As gemas artificiais estão a tomar conta da cena da joalharia, oferecendo o mesmo brilho que as pedras naturais, mas a uma fração do custo. Saiba como são feitas, o seu valor e porque são uma escolha de topo para designers e retalhistas. Perfeito para joalharia personalizada e vendedores de comércio eletrónico que procuram oferecer jóias de alta qualidade e a preços acessíveis.

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Como inspecionar e identificar pedras artificiais utilizadas em joalharia? 6 Caraterísticas a ter em conta

Heman - Especialista em produtos de joalharia 7 de novembro de 2024

A gemologia artificial é uma ciência que envolve a utilização de várias técnicas para melhorar artificialmente a cor, a transparência, o brilho e a durabilidade das pedras preciosas naturais, a fim de aumentar os seus efeitos decorativos e o seu valor económico. O melhoramento de pedras preciosas inclui o melhoramento da cor, transparência, brilho, densidade e o melhoramento da estabilidade física e química, bem como a identificação ótica e a determinação do material. O estudo e a aplicação da gemologia artificial são de grande importância para a indústria da joalharia e para os campos de identificação de pedras preciosas, uma vez que não só aumenta o valor estético das pedras preciosas, como também promove a investigação científica e as aplicações industriais das pedras preciosas.

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Como identificar pedras preciosas optimizadas? Um guia sobre os instrumentos e equipamentos utilizados na identificação e o seu processo de funcionamento

Como identificar pedras preciosas optimizadas?

Um guia para os instrumentos e equipamentos utilizados no processo de identificação e funcionamento

(1) Identificação e confirmação de várias caraterísticas de pedras preciosas que foram submetidas a tratamento artificial.

(2) Que tipo de métodos de tratamento artificial podem ser utilizados?

(3) Estabilidade das propriedades físicas e químicas dos produtos de tratamento optimizados.

Índice

Secção I Métodos e passos para a identificação de pedras preciosas tratadas de forma optimizada

(1) Efetuar uma observação visual pormenorizada da pedra preciosa

(2) Inspeção da ampliação

(3) Deteção de propriedades ópticas

(4) Deteção das propriedades físicas e ensaios químicos

(5) Ensaios com instrumentos de grandes dimensões

Secção II Lupa

1. Estrutura da lupa de mão

2. A função das lupas

Secção III Microscópios Gem e suas aplicações

1. Tipos e estrutura dos microscópios de gema

(1) Microscópio vertical:

(2) O Microscópio Horizontal:

2. Iluminação de microscópios de gemas

(1) Iluminação de campo escuro

(2) Iluminação de campo luminoso

(3) Iluminação vertical (utilizando a fonte de luz superior)

(4) Iluminação difusa

(5) Iluminação horizontal (utilizando qualquer fonte de luz)

(6) Iluminação da fonte de luz da agulha

(7) Iluminação polarizada (utilizando qualquer polarizador e analisador)

(8) Iluminação oblíqua (utilizando qualquer fonte de luz de fibra)

(9) Técnica do campo escuro

3. Líquidos de imersão comuns utilizados em microscopia ótica

(1) Líquidos de imersão comuns

Tabela 2 - 1 Índices de refração de vários líquidos de imersão

(2) Precauções para a utilização da solução de imersão

4. Precauções na utilização de um microscópio Gem

5. O papel dos microscópios de gemas na identificação de gemas

(1) Diferenças entre a superfície da gema e as inclusões internas

① Método da luz de reflexão

② Método do plano focal

③ Método de oscilação

(2) Observação das caraterísticas da superfície

① Caraterísticas da superfície de cristais minerais ou pedras brutas

② Pestabelecido Gemstone

③ Pedra composta (Pedra combinada)

④ Revestimentos, películas e incrustações

⑤ Produtos tingidos e corados

(3) Observação das caraterísticas internas

① Observação de cores

② Observação de linhas de crescimento

③ Observação de inclusões

As pedras preciosas naturais contêm uma grande variedade de inclusões. Os tipos de inclusões (designados por inclusões) estão relacionados com a génese das pedras preciosas.

Inclusões em gemas sintéticas

Melhoramento artificial de pedras preciosas

Secção IV Refratómetro

1. Pré-requisitos e limitações da utilização do refratómetro

2. Passos para operar o refratómetro

3. Utilizações do refratómetro

Secção V Espectroscópio de pedras preciosas

1. Princípio do espetroscópio

(1) Dispersão

(2) Absorção selectiva

2. Tipos e funções dos espectroscópios

3. Estrutura e caraterísticas dos espectroscópios

(1) Espectroscópio de prisma

① Construção:

② Materiais do prisma:

③ Fenda:

④ Ocular de tubo deslizante de focagem:

⑤ Caraterísticas espectrais:

(2) Espectrómetro de grelha

① Estrutura:

② Caraterísticas espectrais:

4. Precauções na utilização de espectrómetros

5. Cor - iões causadores em pedras preciosas e a sua gama aplicável

(1) Espectro de absorção das pedras preciosas coradas com crómio - ião

(2) Espectros de absorção de pedras preciosas coloridas com iões de ferro

(3) Espectro de absorção de pedras preciosas coloridas com iões de cobalto