Guía completa de las piedras preciosas Característica de los cristales, incluidos los colores, el brillo, la transparencia, la luminiscencia, la dispersión, la mecánica y las propiedades físicas

Descubra los secretos de los colores y juegos de luces de las piedras preciosas con nuestra guía. Aprenda cómo se forman los cristales y sus propiedades, como la transparencia y la dureza. Descubra consejos de identificación de piedras preciosas y mejore sus conocimientos de joyería para su negocio o sus diseños personalizados. Perfecta para los expertos en joyería y los amantes del brillo.

Guía completa de óptica, mecánica y propiedades físicas de los cristales

características como el color, el brillo, la transparencia, la luminiscencia, la dispersión, el clivaje, la dureza y las propiedades térmicas

Introducción:

Para los aficionados a la joyería, esta guía descifra la óptica de los cristales, las propiedades mecánicas y las características físicas esenciales para las gemas. Es imprescindible para joyerías, marcas, minoristas, diseñadores y plataformas de comercio electrónico. Conozca la dispersión del color, el pleocroísmo y la luminiscencia en la óptica de los cristales. Comprenda la importancia de la transparencia, el brillo y el índice de refracción. Profundice en la dureza, la densidad y la tenacidad que influyen en la durabilidad de una gema. Esta guía le proporcionará los conocimientos necesarios para distinguir las gemas auténticas, algo fundamental para los joyeros y los famosos que buscan piezas únicas. Mejore su colección con información sobre las propiedades que determinan el atractivo y el valor de una gema.

Sección I Definiciones de términos ópticos relacionados con los cristales

En la naturaleza, el color o la forma de los cristales suelen atraer inmediatamente nuestra atención, guiándonos para encontrarlos. A lo largo de los años, hemos descubierto que los cristales pueden tener muchas formas y colores. Con el desarrollo de la tecnología moderna, ha surgido una disciplina llamada cristalografía. Si le interesan más los cristales, puede leer o estudiar libros más especializados.

En esta sección se expondrán brevemente los fenómenos que se observan al observar piedras preciosas de cristal bajo condiciones de luz y los términos profesionales utilizados para describir estos fenómenos.

1. El color de los cristales

1.1 Definición de color

El color es una característica visual causada por la luz que actúa sobre el ojo humano, aparte de las propiedades espaciales. Esta característica visual depende del reconocimiento del color por parte del observador y de las condiciones de iluminación (Figura 2-3-1).

El color en gemología suele expresarse como el color de la piedra tras la absorción de luz visible o puede describirse como el color complementario de la piedra (figura 2-3-2) tras la absorción selectiva de luz visible en luz natural (figura 2-3-3).

En la identificación visual práctica, definir claramente el tono de una gema puede ayudarnos a distinguir rápidamente entre las gemas y sus imitaciones, así como a diferenciar ciertas gemas naturales de sus versiones mejoradas.

1.2 Puntos clave para observar el color

① Observar los colores utilizando luz reflejada. Si hay una fuente de luz artificial, puede hacerse bajo una lámpara colorimétrica profesional con una temperatura de color constante. Si no hay fuente de luz artificial, se puede observar a la sombra en un día soleado. En general, se recomienda observar por la mañana, ya que es mejor no observar los colores de las piedras preciosas por la noche debido a que la luz es más débil.

② Observar el entorno sobre un fondo neutro negro, blanco y gris.

③ Otros factores no mencionados no afectan a los resultados de la observación del color.

1.3 Métodos de descripción del color

La gemología es una disciplina interdisciplinar y la descripción de los colores de las gemas se basa a menudo en los métodos utilizados para describir los colores de los minerales. Los métodos más utilizados son el colorimétrico estándar, el binomial y el analógico. Para ciertas gemas con una distribución desigual del color, también es necesario señalar específicamente el fenómeno de la desigualdad del color, que suele denominarse bandas de color cuando el color se distribuye de forma rayada o entrelazada (en algunas gemas, este fenómeno es direccional y requiere la observación de la gema bajo luz transmitida) (Figura 2-3-4 Figura 2-3-6).

(1) Cromatografía estándar

Utilizar colores estándar (rojo, naranja, amarillo, verde, cian, azul, morado) y blanco, gris, negro e incoloro para describir el color del mineral (Figura 2-3-7 ~ Figura 2-3-17).

(2) Método Binomial

Cuando el color de un mineral es más complejo, pueden utilizarse dos colores para describirlo. Por ejemplo, el rojo púrpura es principalmente rojo con un tono púrpura (Figura 2-3-18). Para las piedras preciosas con colores desiguales, también se puede utilizar un método binomial para describir cada categoría de color, pero hay que tener en cuenta que los colores están desigualmente distribuidos (Figura 2-3-19).

(3) Método análogo

Las piedras preciosas pueden compararse con objetos comunes para describir el color del mineral, como el verde oliva (figura 2-3-20).

El método de la analogía es una forma muy utilizada para describir colores en el mercado de piedras preciosas, como el London Blue Topaz (Figura 2-3-21) y el Swiss Blue (Figura 2-3-22).

Algunos de estos términos de color comparativos representan la calidad de las piedras preciosas, como el azul aciano para los zafiros (Figura 2-3-23) y el azul real (Figura 2-3-24). Rojo sangre de paloma para los rubíes (Figura 2-3-25) y rojo sangre de paloma, etc.

El 120 de diciembre de 2014, el GRS (Laboratorio Gemológico Suizo) anunció un nuevo color, "Scarlet" (rojo imperial), para describir el color rojo de los rubíes mozambiqueños. Los rubíes escarlata son ciertos rubíes mozambiqueños de color rojo vivo con un matiz anaranjado, y la fluorescencia de este rubí no afecta al color de la piedra en sí (rubíes de tipo B).

GRS clasifica los rubíes en dos tipos: Rubíes de tipo A y rubíes de tipo B.

Los rubíes de tipo A son los procedentes de Mozambique que muestran una fluorescencia significativa y tienen características de color similares a los rubíes de tipo B, conocidos como rubíes sangre de paloma. La denominación se debe a que estos rubíes tienen un color similar al de los rubíes sangre de paloma de alta calidad de Myanmar.

Los rubíes de tipo B son rubíes de tipo GRS "Scarlet" (rojo imperial), con un certificado que describe los rubíes de Mozambique (tipo B) como rojo vivo en el certificado principal y descripciones adicionales en los certificados suplementarios.

El 5 de noviembre de 2015, la SSEF y Gubelin Gem Lab anunciaron un consenso sobre los términos profesionales para describir los zafiros rojos y azules, el rojo sangre de paloma y el azul real. Además, estos términos solo describen el color y la claridad sin ningún tratamiento (calentamiento o relleno), sin inclusiones oscuras visibles. Deben presentar un color uniforme y reflejos internos vivos en los zafiros rojos y azules.

2. El brillo de los cristales

2.1 Definición de brillo

La capacidad de una superficie para reflejar la luz y el brillo depende del grado de pulido de la superficie y del índice de refracción. En el mercado se utilizan a menudo términos como "brillo" o "luminosidad" para sustituir al término técnico lustre.

En la identificación visual práctica, el brillo puede ayudarnos a distinguir rápidamente entre las piedras preciosas y sus imitaciones, así como a diferenciar ciertas piedras preciosas naturales de sus homólogas tratadas.

2.2 Puntos clave para observar el brillo

① Observar el brillo mediante luz reflejada.

② Cuando observe cristales, preste atención al efecto de los patrones de las caras del cristal sobre el brillo.

Generalmente, el brillo de las piedras preciosas procesadas es mejor que el de sus cristales (Figura 2-3-26).

③ En el procesamiento, la gema puede ser debido a la diferencia en la dureza del material de pulido o la dirección y la diferencia en la dureza del material en sí, lo que resulta en la diferencia en el brillo de las mismas gemas.

④ Para las gemas cristalinas, en las mismas condiciones de pulido, cuanto mayor sea el índice de refracción de la gema, más intenso será el brillo. Las piedras preciosas agregadas pueden mostrar variaciones en el brillo debido a su composición (Figura 2-3-27).

⑤ La ausencia de otros factores no afecta a los resultados de observación del brillo.

2.3 Métodos de descripción del brillo

Este libro analiza ocho tipos de brillo de las piedras preciosas. Los grupos que pueden verse en los cristales incluyen el brillo metálico, el brillo submetálico, el brillo adamantino, el brillo vítreo y el brillo graso (que se ve fácilmente en las zonas donde el cristal está dañado). Otros tipos de brillo son más comunes en los agregados o en las piedras preciosas orgánicas, sobre los que se profundizará en capítulos posteriores.

(1) Brillo metálico

Al observar piedras preciosas cristalinas con luz reflejada, los metales o unas pocas piedras preciosas pueden mostrar reflexiones muy fuertes (la mayor parte de la luz incidente sufre reflexión especular), como el oro, la plata y la pirita (Figura 2-3-28). Esto puede entenderse como que tienen una intensidad de reflexión similar a la de los metales comunes.

(2) Brillo de diamante

Cuando se observan piedras preciosas cristalinas con luz reflejada, el estado de reflexión más fuerte aparece en piedras preciosas como los diamantes (Figura 2-3-29). En el análisis real de identificación de gemas, consideramos que las gemas con un índice de refracción (datos observados con instrumentos profesionales de prueba de gemas como refractómetros o reflectómetros) superior a 2,417 tienen brillo de diamante después del pulido. El lustre subdiamantino (Figuras 2-3-30, 2-3-31) se sitúa entre el lustre diamantino y el lustre vítreo, y las piedras preciosas con un índice de refracción entre 2,417 y 1,780 presentan un lustre subdiamantino tras el pulido.

(3) Brillo del vidrio

Al observar las gemas cristalinas bajo la luz reflejada, la mayoría de las gemas cristalinas presentan este tipo de brillo, como las esmeraldas, el cristal, la turmalina, etc. (Figuras 2-3-32 y 2-3-34). En el análisis real de identificación de gemas, consideramos que las gemas con un índice de refracción entre 1,45 y 1,78 tienen un brillo vítreo después del pulido, que puede entenderse como una intensidad de reflexión similar a la de una superficie de vidrio. En las mismas condiciones de pulido, cuanto más bajo es el índice de refracción, más débil es el brillo vítreo, que puede describirse como brillo vítreo débil; por el contrario, cuanto más alto es el índice de refracción, más fuerte es el brillo vítreo, que a veces se describe como brillo vítreo fuerte.

(4) Brillo grasiento

Cuando se observan gemas cristalinas con luz reflejada, unas pocas gemas pueden mostrar este fenómeno en sus caras cristalinas. Por el contrario, la mayoría de las gemas muestran este brillo en las partes irregulares causadas por daños externos (este fenómeno puede describirse utilizando términos profesionales como fractura o hendidura no desarrollada) (Figuras 2-3-35 y 2-3-36). Puede entenderse como una intensidad de reflexión similar a la de una superficie grasienta.

3. Transparencia de los cristales

3.1 Definición de transparencia

Capacidad de un objeto para transmitir la luz visible. El grosor y el color del cristal influyen en la valoración de la transparencia de la gema. En general, en el caso de las gemas de color, cuanto más grueso sea el cristal, peor será su transparencia.

En la identificación visual real, la transparencia no puede utilizarse como un factor de juicio independiente que nos ayude a distinguir rápidamente entre las gemas y sus imitaciones; más a menudo, aparece como un factor de evaluación de la calidad de las gemas.

3.2 Puntos clave para observar la transparencia

① Utilizar luz transmitida para observar la transparencia; en este momento, es importante asegurarse de que la intensidad de la luz transmitida se aproxime a la de la luz natural. A menudo se producen errores de apreciación cuando existe una desviación entre la intensidad de la luz de observación y la de la luz natural.

② Cuando la gema contiene inclusiones (impurezas) evidentes, reducirá o causará una transparencia desigual.

③ Para piedras del mismo grosor, cuanto más oscuro sea el color, menos transparente; Para piedras del mismo color, cuanto más grueso sea el grosor, menos transparente.

④ Otros factores no mencionados no afectan a los resultados de la observación de la transparencia.

3.3 Descripción de los métodos de transparencia

En función del grado de transmisión de la luz, la transparencia se divide en cinco niveles: transparente, semitransparente, translúcida, microtransparente y opaca.

(1) Transparente

Observando la gema con luz transmitida, la gema aparece globalmente brillante y, en comparación con el fondo, el brillo de la parte central de la gema coincide con el del fondo o es ligeramente superior. Al mismo tiempo, los contornos de los bordes son más oscuros (Figuras 2-3-37 a 2-3-39).

Los objetos situados en el mismo lado que la luz transmitida pueden verse más claramente a través de la gema.

Para las gemas facetadas, el significado de transparencia es ver claramente las facetas y los bordes del pabellón desde la tabla más grande (figura 2-3-40).

(2) Sub-transparente.

Al observar la piedra preciosa con luz transmitida, ésta aparece brillante en general. En comparación con el fondo, el brillo de la gema coincide con el del fondo. Los objetos observados en el mismo lado que la luz transmitida son más pronunciados, mientras que los objetos aparecen algo nebulosos, como si se hubiera añadido una capa de densa gasa blanca entre la piedra preciosa transparente y la fuente de luz (Figuras 2-3-41, 2-3-42).

(3) Translúcido

Al observar la gema con luz transmitida, aparece relativamente brillante en general, pero su brillo es más débil que el del fondo. Los objetos situados en el mismo lado que la luz transmitida son más aparentes, pero es imposible determinar de qué objeto se trata; sólo se puede saber que hay un objeto (figuras 2-3-43, 2-3-44).

(4) Subtranslúcido

Hay dos situaciones para la semitransparencia.

Una situación es observar la gema con luz transmitida, donde el brillo de la gema aparece negro en el centro debido a la baja transmisión de la luz, pero los bordes aparecen brillantes debido a la alta transmisión de la luz.

Otra situación es observar la gema con luz transmitida. La gema parece negra en general debido a su opacidad, pero las características internas de la gema pueden verse bajo la luz reflejada (Figura 2-3-45).

(5) Opaco

Observando la gema con luz transmitida, la gema es opaca y, en comparación con el fondo relativamente claro, los bordes de la gema son brillantes, mientras que otras zonas aparecen negras o no dejan pasar la luz (Figuras 2-3-46, 2-3-47).

4. El Pleocroísmo de los Cristales

4.1 Definición de pleocroísmo

Se denomina pleocroísmo al fenómeno por el cual ciertos cristales de colores entre translúcidos y transparentes parecen tener colores diferentes cuando se observan desde distintos ángulos.

Los distintos colores se refieren aquí a las diferencias de tonalidad, claridad y oscuridad.

Es importante señalar que no todas las gemas presentan este fenómeno; sólo algunas gemas de las familias de cristales intermedios o inferiores pueden mostrar pleocroísmo. Normalmente, las gemas de la familia de los cristales intermedios pueden mostrar dos colores, dicroísmo; las gemas de la familia de los cristales inferiores pueden mostrar tres colores, lo que se conoce como tricroísmo, denominados colectivamente pleocroísmo.

En la identificación visual práctica, el pleocroísmo puede ayudarnos a distinguir rápidamente entre las piedras preciosas y sus imitaciones, como el zafiro y su imitación, la iolita (Figuras 2-3-48 a 2-3-50).

4.2 Puntos clave para observar el pleocroísmo

① Utilice la luz transmitida para observar el pleocroísmo de las piedras preciosas. Es importante señalar que el pleocroísmo de la mayoría de las piedras preciosas sólo puede observarse con la ayuda de un dicroscopio; es muy difícil observarlo a simple vista.

② Cuando hay inclusiones evidentes (impurezas) en el interior de la piedra preciosa, la reducción de la transparencia de la piedra preciosa puede afectar a la observación del pleocroísmo.

③ Otros factores no mencionados no afectan a los resultados de la observación del pleocroísmo.

4.3 Descripción de los métodos de pleocroísmo

El formato para describir el pleocroísmo observado a simple vista está presente y ausente.

El formato de descripción para observar el fenómeno del pleocroísmo de las piedras preciosas utilizando un dicroscopio incluye lo siguiente: El número de colores pleocroicos; La fuerza del pleocroismo; La descripción de los colores pleocroicos. Por ejemplo, las piedras preciosas con dicroísmo pueden describirse como dicroísmo, fuerte, rojo/violeta-rojo; para las piedras preciosas con tricroísmo, puede describirse como tricroísmo, fuerte, azul profundo-violeta/azul claro-violeta/amarillo claro.

5. Luminiscencia de los cristales

5.1 Definición de luminiscencia

Las piedras preciosas con luminiscencia son aún más encantadoras. Aparte de los rubíes, que muestran asterismo con facilidad, y la fluorita, que muestra fosforescencia con facilidad, la fluorescencia o fosforescencia de la mayoría de las piedras preciosas sólo puede observarse bajo luz ultravioleta. Por lo tanto, en la identificación visual práctica, la fluorescencia de los rubíes puede ayudarnos a distinguir rápidamente los rubíes de la mayoría de las imitaciones naturales (figura 2-3-51).

(1) Luminiscencia

Cuando se estimula mediante energía externa, la propiedad de los cristales de emitir luz visible se denomina luminiscencia. La energía externa incluye la fricción, la luz ultravioleta, los rayos X y otras radiaciones de alta energía.

La luz ultravioleta es una de las fuentes de energía externas más fáciles de obtener para nosotros; la luz solar contiene luz ultravioleta y, en la vida real, la luz ultravioleta se utiliza en las máquinas de verificación de divisas y en la desinfección de las salas de los hospitales.

(2) Fluorescencia y fosforescencia

En gemología, se suelen utilizar diferentes longitudes de onda de fuentes de luz ultravioleta para observar la luminiscencia de las piedras preciosas, dividida en dos tipos: fluorescencia y fosforescencia.

La fluorescencia se produce cuando una piedra preciosa emite luz al ser excitada por la luz ultravioleta, y la emisión cesa cuando desaparece la energía externa (Figuras 2-3-52, 2-3-53).

La fosforescencia se refiere al fenómeno por el que una gema emite luz cuando es excitada por la luz ultravioleta y continúa brillando durante algún tiempo después de que la energía externa se haya disipado (Figura 2-3-54).

(3) Factores que influyen

La intensidad de la fluorescencia está relacionada con los tipos y cantidades de impurezas y defectos de la gema, por lo que la fluorescencia de un mismo tipo de gema puede variar. Cuando una gema contiene hierro, éste suele suprimir la aparición de fluorescencia, razón por la cual el hierro también se denomina amortiguador de fluorescencia (Figuras 2-3-55 a 2-3-57).

5.2 Puntos clave para la observación de la luminiscencia

① Excepto en el caso de algunas piedras preciosas como los rubíes y las espinelas rojas, la observación de la fluorescencia en la mayoría de las piedras preciosas requiere luz ultravioleta de energía específica.

② La observación de la luminiscencia de las piedras preciosas mediante energía específica, la luz ultravioleta debe utilizarse sobre un fondo oscuro.

③ El tiempo de observación es el fenómeno de la piedra preciosa después de la excitación de energía externa hasta el final de la energía externa.

④ La luminiscencia de las piedras preciosas cristalinas se caracteriza por cambios en el brillo general de la gema más que por un punto, una línea o el reflejo de la superficie.

⑤ El color de fluorescencia de la mayoría de las piedras preciosas bajo excitación energética externa difiere de los observados a la luz natural. El color de fluorescencia de la misma piedra preciosa puede variar bajo diferentes intensidades de excitación energética, y la luminiscencia y fluorescencia de la misma piedra preciosa pueden diferir.

⑥ La ausencia de otros factores no afecta a los resultados de observación de la luminiscencia.

5.3 Descripción de los métodos de luminiscencia

Utilice el ojo desnudo para observar el formato de descripción de la luminiscencia de la gema: presente, ausente.

Utilice una lámpara fluorescente ultravioleta especial para observar la luminiscencia de la gema. Formato de descripción: compruebe el tipo de luz ultravioleta, la intensidad de la luminiscencia de la gema y el color, por ejemplo, luz ultravioleta de onda larga, fuerte, azul. Para la intensidad, se pueden utilizar los siguientes términos: fuerte, media, débil, ninguna. Cabe señalar que el término "calcáreo" se utiliza a menudo para describir el color de fluorescencia blanco azulado.

6. Fenómenos ópticos especiales de los cristales

6.1 Definición de fenómeno óptico especial

Cuando la luz incide sobre la superficie de una gema, los colores o fenómenos de las zonas brillantes en forma de estrella o banda que muestra la gema parpadearán, se moverán y cambiarán a medida que la fuente de luz o la gema se muevan una respecto a la otra (figura 2-3-58). El fenómeno óptico especial sólo puede mostrar cambios de color bajo dos condiciones de iluminación diferentes.

6.2 Puntos clave para la observación de fenómenos ópticos especiales

① La gran mayoría de los fenómenos ópticos especiales de las piedras preciosas requieren luz reflejada para su observación, y lo mejor es utilizar una linterna para iluminar la piedra preciosa y hacer que los fenómenos sean más evidentes.

② El efecto de cambio de color en el fenómeno óptico especial debe observarse bajo diferentes fuentes de luz, como la luz natural durante el día y la luz artificial por la noche.

③ La ausencia de otros factores no afecta a los resultados de observación del fenómeno óptico especial.

6.3 Descripción de los métodos de fenómenos ópticos especiales

Los fenómenos ópticos especiales de las piedras preciosas incluyen el efecto ojo de gato, el efecto estrella, el efecto cambio de color, el efecto oro de arena, el efecto cambio de color, el efecto luz de luna y el efecto halo, en total siete tipos. En algunos libros de texto, el efecto de cambio de color, el efecto de luz de luna y el efecto de halo se denominan colectivamente efecto de halo.

Entre los fenómenos ópticos especiales mencionados, sólo el efecto de ojo de gato, el efecto de estrella y el efecto de cambio de color intervienen en la denominación de las piedras preciosas; los demás fenómenos ópticos especiales no intervienen en la denominación.

Este libro cubrirá el efecto común de ojo de gato, efecto estrella, efecto de cambio de color, efecto arena dorada, efecto luz de luna y efecto de cambio de color en cristales.

(1) Efecto Ojo de Gato

Definición: Se refiere al fenómeno en el que aparece una banda brillante en la superficie de una piedra preciosa curva cuando se ilumina, y la banda luminosa se desplaza paralelamente en la superficie de la piedra preciosa a medida que se mueven la fuente de luz y la piedra preciosa (Figuras 2-3-59, 2-3-60).

Causa: El efecto de ojo de gato puede observarse en piedras preciosas sólo si se dan las tres condiciones de forma curva, corte direccional y un conjunto de inclusiones paralelas densas direccionales dentro de la piedra preciosa (Figura 2-3-61 ~ Figura 2-3-64). Este fenómeno no tiene nada que ver con que la gema sea un grupo cristalino o un sistema cristalino y con que la gema sea un cristal. Este fenómeno también aparecerá en los agregados y sólidos amorfos.

Método de identificación: Al iluminar con luz reflejada la parte elevada de una piedra preciosa curvada, se puede observar una banda brillante, y esta banda brillante se moverá con el movimiento relativo de la fuente de luz o la posición de la piedra preciosa (figura 2-3-65).

(2) Efecto de luz de estrellas

Definición: Fenómeno en el que una piedra preciosa curva presenta dos, tres o seis bandas brillantes que se cruzan cuando se ilumina. Si se cruzan dos bandas brillantes, se denomina luz de estrella de cuatro rayos; si se cruzan tres bandas brillantes, se denomina luz de estrella de seis rayos; y si se cruzan seis bandas brillantes, se denomina luz de estrella de doce rayos. Las bandas brillantes del efecto starlight también se denominan líneas estelares.

Causa: Para que la piedra preciosa observe el efecto de luz de estrella, debe estar curvada y cortada direccionalmente, y hay dos, tres o seis grupos de inclusiones paralelas direccionalmente densas dentro de la piedra preciosa (Figura 2-3-66). Figura 2-3-67). Este fenómeno se produce con mayor frecuencia en las piedras preciosas cristalinas, especialmente en las de cristalización intermedia y baja.

Método de identificación: Al hacer brillar la luz reflejada sobre la parte elevada de una piedra curvada se observarán dos, tres o seis bandas brillantes, que se moverán con el movimiento relativo de la fuente de luz o la posición de la piedra (figura 2-3-68). Figura 2-3-69) Algunas piedras preciosas especiales requieren que la luz transmitida pase a través de la piedra preciosa curvada para observar el efecto de luz de estrella, también llamado luz de estrella transparente.

Debido a la presencia de múltiples conjuntos de inclusiones orientadas, el cuarzo puede mostrar asterismo en diferentes direcciones (Figura 2-3-70). Figura 2-3-66 Diagrama del factor de efecto de la luz de las estrellas.

Hay tres situaciones en las piedras preciosas cristalinas que pueden confundirse fácilmente con el efecto de asterismo, y el punto común de estos fenómenos es que las "líneas estelares" son fijas. La primera se denomina Trapiche, también conocido como asterismo muerto, que tiene un aspecto muy similar al efecto de asterismo, pero en lugar de cruzar bandas brillantes, presenta seis rayos compuestos por minerales blancos o negros espaciados 60° entre sí, y estos seis rayos no se mueven con la fuente de luz. Este fenómeno suele producirse en piedras preciosas con hábitos cristalinos de prisma hexagonal, como las esmeraldas, los rubíes y el cuarzo (Figuras 2-3-71, 2-3-72). El segundo es un fenómeno similar en forma de estrella causado por inclusiones orientadas, como el cuarzo rutilado (figura 2-3-73). El tercero se debe a la inclusión de materiales carbonosos negros como el carbono y la arcilla durante el crecimiento de las piedras preciosas cristalinas, lo que da lugar a patrones especiales; por ejemplo, la característica del cuarzo vacío en el berilo rojo es la disposición orientada de las inclusiones carbonosas negras, que aparecen en forma de cruz en la sección transversal (figura 2-3-74).

(3) Efecto de cambio de color

Definición: Fenómeno por el que las piedras preciosas muestran colores diferentes bajo distintas fuentes de luz.

Causa: Cuando las piedras preciosas contienen una cantidad adecuada de cromo (Cr) o vanadio (V), puede producirse este fenómeno, que no guarda relación con la naturalidad de la piedra preciosa ni con el hecho de que ésta haya sido tallada o pulida; el efecto de cambio de color puede observarse tanto en los cristales en bruto como en las piedras preciosas sintéticas.

Método de identificación: Ilumine la gema con dos temperaturas de color diferentes de luz reflejada (normalmente la luz natural del día y la luz de una vela por la noche), y la gema mostrará dos colores claramente diferentes (figura 2-3-75).

(4) Arena efecto oro

Definición: Cuando una gema transparente contiene inclusiones sólidas opacas y escamosas, produce un fenómeno de reflexión en forma de estrella debido a la reflexión de la luz por las inclusiones sólidas opacas y escamosas (Figuras 2-3-76, 2-3-77).

Causa: Cuando una gema transparente o semitransparente contiene inclusiones sólidas escamosas opacas o semitransparentes (Figuras 2-3-78, 2-3-79), es visible el efecto de oro de arena, comúnmente encontrado en la piedra solar y la cordierita. Este fenómeno no está relacionado con la naturalidad de la gema ni con el hecho de que ésta haya sido tallada o pulida.

Método de identificación: Ilumine la gema con luz reflejada y el interior de la gema mostrará reflejos en forma de estrella. Los reflejos estrellados parpadearán cuando la fuente de luz o la posición de la gema se muevan relativamente (Figura 2-3-80).

(5) Efecto luz de luna

Definición: Fenómeno en el que la luz incidente se dispersa en el interior de la piedra preciosa, dando lugar a una luz azul brillante o blanca lechosa en zonas localizadas de la superficie de la piedra preciosa. El efecto de luz de luna puede producirse simultáneamente con otros fenómenos ópticos especiales, como la piedra de luna ojo de gato, la piedra de luna espectral, etc. (Figura 2-3-81).

Causa: El efecto de luz de luna es común en la piedra lunar, un mineral gema con capas alternas de albita y feldespato potásico, y el grosor de las capas paralelas de cada componente oscila entre 50 y l00nm. Esta estructura de capas cruzadas dispersa la luz entrante, creando un color errante en la superficie de la gema. Cuanto más gruesa es la capa paralela, menor es la saturación del color errante y más evidente es el blanco grisáceo. Por ejemplo, el efecto de luz de luna azul puede observarse de frente bajo la luz reflejada debido a la fuerte dispersión de la luz azul y violeta. El grado de dispersión de la luz de otros colores es pequeño, y la mayor parte de la luz compuesta a través de la muestra en el color complementario de la luz azul y violeta - luz naranja y amarilla (Figura 2-3-82).

Método de identificación: Ilumine la gema con luz reflejada; aparecerá un color nebuloso en una dirección específica de la superficie de la gema. El color nebuloso cambiará según se mueva la posición relativa de la fuente de luz o de la gema. Al realizar ligeras rotaciones cerca de la zona donde se produce el efecto de luz de luna, no se producirá ningún cambio en la tonalidad del efecto de luz de luna; sin embargo, si la rotación es demasiado grande, el efecto de luz de luna no será visible (Figuras 2-3-83 a 2-3-86).

(6) Efecto de cambio de color

El cambio de color también se conoce como juego de colores.

Definición: El cambio de color que exhiben las piedras preciosas debido a diferentes fuentes de luz o ángulos de observación se denomina efecto de cambio de color. Las piedras preciosas que pueden producir el efecto de cambio de color incluyen la labradorita (Figura 2-3-87).

Causa: Cuando la luz se refleja o transmite a través de piedras preciosas con composiciones estructurales específicas, los colores cambian debido a los efectos de difracción e interferencia, dependiendo de la dirección de la iluminación o del ángulo de observación.

Método de identificación: Supongamos que se utiliza la luz reflejada para iluminar la gema, aunque la dirección de iluminación y el ángulo de observación no cambien, mientras la gema se mueva. En ese caso, verá cómo su color pasa gradualmente a otro color.

En la misma gema, las partes con colores diferentes se denominan manchas de color, que varían en forma y tamaño. Sus bordes son a menudo irregulares y pasan de un parche de color a otro (los parches de color del vidrio que cambia de color, el plástico o el ópalo sintético suelen tener bordes dentados regulares).

El espectro que presenta el cambio de color puede ser un cambio de color completo de morado a rojo o un cambio de color dicroico o tricrómico de morado a verde.

7. Dispersión de cristales

7.1 Definición de dispersión

La dispersión es el fenómeno por el cual la luz blanca compuesta se descompone en espectros de diferentes longitudes de onda al atravesar materiales con propiedades prismáticas. Puede describirse como la capacidad de las piedras preciosas de descomponer la luz blanca en siete colores o entenderse como el fenómeno cromático visible en el interior de las piedras preciosas facetadas cuando se agitan bajo una fuente de luz (figura 2-3-88). En el mercado se suele denominar "fuego" o "color de fuego", un término técnico que se utiliza a menudo en relación con los diamantes.

La dispersión es un fenómeno exclusivo de las piedras preciosas de tipo cristal facetado. La dispersión no está relacionada con la naturalidad de la gema; las gemas sintéticas también pueden presentar fenómenos de dispersión, como el titanato de estroncio sintético, el rutilo sintético, la circonia cúbica sintética, el carburo de silicio sintético y el granate de aluminio sintético (Figura 2-3-89). La dispersión no está relacionada con el sistema cristalino de la piedra preciosa; por ejemplo, se puede observar dispersión en diamantes del sistema cristalino isométrico y carburo de silicio sintético del sistema cristalino hexagonal.

En la identificación real de piedras preciosas, los colores y las zonas de dispersión que presentan las distintas piedras preciosas en el facetado de "reflexión interna total" varían, lo que puede ayudarnos a distinguir rápidamente los diamantes de sus imitaciones (Figuras 2-3-90, 2-3-91).

7.2 Puntos clave para observar la dispersión

① Utilice la luz transmitida para observar la dispersión de la gema en una dirección determinada. Para que el fenómeno sea más evidente, se recomienda observar desde la punta del pabellón hacia la tabla de la corona (figura 2-3-92).

② Cuando la gema contiene inclusiones evidentes (impurezas), la reducción de la transparencia de la gema puede afectar a la observación de la dispersión.

③ Las gemas con el mismo grado de dispersión (que también puede describirse como que tienen la misma tasa de dispersión) son más difíciles de observar si son de color más oscuro en comparación con las gemas de color más claro en las mismas otras condiciones (Figura 2-3-93).

④ La dispersión es uno de los fenómenos comunes en las piedras preciosas facetadas, y la calidad del corte (concretamente, si el corte puede lograr la "reflexión interna total" de la luz que entra en la piedra preciosa) afectará a la visibilidad de la dispersión.

⑤ La omisión de otros factores no afecta a los resultados de observación de la dispersión.

7.3 Descripción de los métodos de dispersión

Solemos describir la dificultad de observación del fenómeno de dispersión, como evidente o no evidente.

8. Definiciones de términos ópticos relacionados con los cristales cuando se utilizan instrumentos convencionales de identificación de laboratorio.

8.1 Materiales isótropos y no homogéneos

(1) Cuerpo isótropo

Definición: Tipo de piedra preciosa con propiedades ópticas isótropas. Incluye las gemas del sistema cristalino isométrico y algunas gemas orgánicas amorfas y transparentes a translúcidas (Figuras 2-3-94 a 2-3-96).

Método de identificación: Los cuerpos isótropos antes del procesamiento, pueden juzgarse preliminarmente por su forma. La mayoría de los cuerpos isótropos después del procesamiento sólo pueden distinguirse mediante instrumentos, como observar si la piedra preciosa presenta refracción única en un refractómetro, ampliar para comprobar la ausencia de efecto fantasma y si aparece completamente oscura o muestra una extinción anormal bajo luz polarizada.

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(2) No-cuerpo homogéneo

Definición: Tipo de anisotropía óptica en piedras preciosas y minerales. Incluye las piedras preciosas que pertenecen al sistema trigonal (figura 2-3-97), al sistema tetragonal (figura 2-3-98), al sistema hexagonal (figura 23-99), al sistema ortorrómbico (figura 2-3-100), al sistema monoclínico (figura 2-3-101) y al sistema triclínico (figura 2-3-102).

Método de identificación: El cuerpo no homogéneo, antes del procesamiento, puede identificarse con precisión por su forma. Tras el procesamiento, algunas piedras preciosas del cuerpo no homogéneo pueden identificarse con precisión si presentan pleocroísmo visible, pero la mayoría de los cuerpos no homogéneos deben distinguirse utilizando un refractómetro, un microscopio, un polarizador o un dicroscopio.

8.2 Refracción uniaxial, birrefringencia, índice de birrefringencia

La refracción uniaxial se refiere al fenómeno en el que el ángulo de incidencia cambia cuando la luz entra en un medio homogéneo transparente o semitransparente, y la luz no se divide.

La birrefringencia hace referencia al fenómeno por el cual, después de que la luz penetre en un cuerpo heterogéneo transparente o ligeramente transparente, el ángulo de incidencia cambia y la luz se divide en dos haces (Figura 2-3-103). Los dos haces de luz que siguen la ley de refracción de la luz se denominan luz normal, y los que no, luz extraordinaria.

La birrefringencia es uno de los fenómenos de las piedras preciosas no homogéneas, y algunas piedras preciosas con una birrefringencia particularmente elevada pueden presentar una doble visión observable a simple vista (figuras 2-3-104 a 2-3-105).

8.3 Eje óptico, indicatriz óptica, cristal uniaxial, cristal biaxial

(1) Óptica Eje

Cuando la luz entra en un medio no homogéneo, suele sufrir una doble refracción. Sin embargo, en los cristales uniaxiales, hay una dirección en la que la luz incidente no se divide; en los cristales biaxiales, hay dos direcciones en las que la luz incidente no se divide. Nos referimos a estas dos direcciones en las que la luz incidente no se divide como el eje óptico, representado como OA en la óptica de cristales.

(2) Óptico Indicatrix

Esfera cerrada hipotética cuyo radio es igual al índice de refracción de la piedra preciosa medida en todas las direcciones. Aunque el índice de refracción de la piedra preciosa medida varía, la forma general del cuerpo de índice luminoso sólo tiene dos formas: una esfera y una esfera rugosa.

El cuerpo de índice de luz de un cuerpo isótropo es una esfera. Cualquier sección transversal a través del centro de la esfera en cualquier dirección es una sección transversal circular, y su radio representa el valor del índice de refracción de la piedra preciosa isotrópica (Figura 2-3-106). El cuerpo de índice de luz de un cuerpo no homogéneo es un elipsoide, donde el cuerpo de índice de luz de la familia de cristales intermedios tiene un elipsoide de sección transversal circular (Figura 2-3-107), y el cuerpo de índice de luz de la familia de cristales inferiores tiene un elipsoide de sección transversal elíptica (Figura 2-3-108).

(3) Cristal uniaxial

Una gema no homogénea con un eje óptico se denomina cristal uniaxial. Las gemas de la familia de los cristales intermedios son todas gemas de cristal uniaxial (Figura 2-3-109). Por ejemplo, todas las gemas del sistema trigonal como la turmalina, el cristal, el rubí y el zafiro, y todas las gemas del sistema tetragonal como el circón, así como todas las gemas del sistema hexagonal como la familia del berilo y el apatito.

Las piedras preciosas con una forma cristalina relativamente perfecta pueden identificarse directamente como cristales uniaxiales basándose en su forma.

La forma imperfecta de los cristales y las piedras preciosas procesadas no pueden determinarse como cristales uniaxiales basándose únicamente en su apariencia (figura 2-3-110). Sólo mediante la observación de los fenómenos correspondientes bajo un refractómetro (Figura 2-3-111) o microscopio polarizador (Figura 2-3-112) se puede hacer una determinación.

(4) Cristales biaxiales

Las gemas no homogéneas con dos ejes ópticos se denominan diaxiales. Las gemas del grupo cristalino inferior son todas gemas biaxiales (figura 2-3-113). Por ejemplo, el topacio, el olivino y todas las demás gemas rómbicas, el diópsido, las gemas monoclínicas, la lapidita, la piedra solar, la piedra lunar y las gemas triclínicas.

Las piedras preciosas con una forma cristalina relativamente perfecta pueden identificarse directamente como cristales biaxiales basándose en su forma (figura 2-3-114).

Las piedras preciosas con formas cristalinas imperfectas y las procesadas no pueden identificarse como cristales biaxiales basándose en su forma; sólo pueden determinarse observando los fenómenos correspondientes con un refractómetro o un microscopio polarizador.

8.4 Índice de dispersión, reflexión interna total

(1) Índice de dispersión

La diferencia de índice de refracción se midió para la línea B (686,7 nm) y la línea G (430,8 nm) del espectro solar. Alternativamente, puede entenderse más sencillamente como la diferencia entre dos índices de refracción específicos de la misma piedra preciosa, midiéndose cada índice de refracción específico bajo una luz de una energía específica.

El índice de dispersión de las piedras preciosas rara vez se memoriza; se utiliza principalmente como referencia y comparación.

En general, cuanto mayor es el índice de dispersión de una piedra preciosa, más probable es que presente fenómenos de dispersión entre piedras preciosas facetadas con el mismo grado de reflexión interna total (figura 2-3-115). El índice de dispersión de las piedras preciosas rara vez se memoriza; se utiliza principalmente como referencia y comparación.

(2) Reflexión interna total

La refracción se produce cuando la luz atraviesa materiales con densidades ópticas reales diferentes. Cuando la luz pasa de un medio denso a otro menos denso, el rayo refractado se desvía de la dirección normal y el ángulo refractado es mayor que el ángulo incidente. El ángulo de incidencia cuando el ángulo refractado es de 90° se denomina ángulo crítico; todos los rayos de luz incidentes mayores que el ángulo crítico no pueden entrar en el medio menos denso y se reflejan dentro del medio denso, siguiendo la ley de la reflexión (figura 2-3-116).

Cuando se utiliza este principio en el tallado y rectificado de facetas, aún puede presentar un fenómeno de dispersión notable aunque la tasa de dispersión de la gema sea muy baja (Figura 2-3-117).

Este principio también se aplica en la identificación de diamantes y diamantes de imitación, comúnmente llamada prueba de la línea. Los pasos de este experimento y los resultados de su análisis son los siguientes: Coloque la gema con la cara más grande hacia abajo y el extremo puntiagudo hacia arriba sobre un trozo de papel con líneas rectas dibujadas. Si las líneas pueden verse a través de la gema, indica que se trata de una imitación de diamante; en caso contrario, se trata de un diamante. Es especialmente importante señalar que el juicio experimental es incorrecto si la relación entre la longitud y la anchura de la cintura de la gema analizada se desvía de 1 1 o si la gema analizada presenta un brillo subdiamantino o diamantino (Figuras 2-3-118 a 2-3-121).

8.5 Luz natural, luz polarizada

(1) Luz natural

La luz emitida por una fuente luminosa general contiene vectores luminosos en todas las direcciones, con amplitudes iguales en todas las direcciones posibles (axialmente simétrica). Este tipo de luz se denomina luz natural. La luz natural está representada por dos vibraciones luminosas mutuamente perpendiculares, independientes (sin relación de fase definida) y de igual amplitud, cada una de las cuales posee la mitad de la energía vibracional (figura 2-3-122).

La luz natural es una de las fuentes de luz importantes para observar piedras preciosas a simple vista, y hay muchas formas de obtenerla, como la luz a la sombra en un día soleado, la luz de una linterna y la luz de lámparas de temperatura de color específica.

(2) Luz polarizada

La luz que vibra sólo en una dirección fija se denomina luz polarizada. La luz polarizada se indicará específicamente; si no se indica, se supone que es natural (Figura 2-3-123).

La principal forma de obtener luz polarizada es dejar pasar la luz natural a través de un polarizador especial o dejar pasar la luz natural a través de piedras preciosas no cristalinas para producir luz polarizada.

La luz polarizada puede utilizarse para explicar el aspecto de la diversidad de colores de las gemas, y el fenómeno de la doble refracción en las gemas es también el principio de diseño de los filtros polarizadores.

9. Resumen de las relaciones terminológicas de la óptica de cristales

En los cristales intervienen muchos términos especializados, y los principiantes pueden tardar en comprender las relaciones entre los términos ópticos. Por lo tanto, este libro resume las relaciones entre algunos términos ópticos relacionados con los cristales (Tabla 1).

El término óptico mencionado en último lugar existe como fenómeno independiente y no guarda relación con otros términos ópticos.

Tabla 1: Tabla resumen de las relaciones terminológicas de la óptica cristalina.

	Cristal			¿Puede juzgarse a simple vista?	Instrumentos de observación habituales
Clasificación de los cristales	Familia de cristales avanzados	Familia de cristales intermedios	Familia de cristales de bajo nivel	Las formas típicas de los cristales pueden observarse a simple vista, por lo que suelen requerir instrumentos de ayuda.	Refractómetro, polarizador , dicroscopio, microscopio
Clasificación de los cristales	Sistema isométrico de cristales	Sistema cristalino trigonal, sistema cristalino tetragonal, sistema cristalino hexagonal	Sistema cristalino ortorrómbico, sistema cristalino monoclínico, sistema cristalino triclínico
Propiedades ópticas	Cuerpo isótropo	Cuerpo no homogéneo
Propiedades ópticas	Cuerpo isótropo	Cristal uniaxial birrefringencia positiva o negativa	Cristal uniaxial birrefringencia positiva o negativa	×	Refractómetro Polarizador
Refracción de la luz	Refracción uniaxial	La birrefringencia muestra refracción uniaxial en una dirección determinada	Birrefringencia Refracción única en dos direcciones determinadas	Una birrefringencia elevada puede observarse a simple vista, pero generalmente requiere la ayuda de instrumentos.	Refractómetro, polarizador, microscopio.
Policromaticidad	Sin pleocroísmo	Dicroísmo de fuerte a débil	Tricroísmo de fuerte a débil o dicroísmo de fuerte a débil	Algunas piedras preciosas pueden, pero la mayoría requiere el uso de instrumentos	Dicroscopio
Color	No está relacionado con el hecho de que sea un cristal ni con la clasificación de los cristales; el color del cristal depende de los elementos de impureza y de los defectos de red dentro del cristal.			√	×
Lustre	No tiene relación con que sea un cristal ni con su clasificación; el grado de pulido de cualquier tipo de piedra preciosa afectará a su brillo			√	×
Transparencia	No guarda relación con el hecho de que sea un cristal ni con la clasificación de los cristales; la transparencia de un cristal depende a menudo del contenido de inclusiones en su interior.			√	×
Luminiscencia	No está relacionado con el hecho de que sea un cristal ni con la clasificación de los cristales; depende de los elementos de impureza y de los defectos de la red cristalina.			Algunas piedras preciosas pueden, pero la mayoría requiere el uso de instrumentos	Lámpara fluorescente ultravioleta
Fenómeno óptico especial	Posibles efectos de cambio de color, etc.	Posible efecto de ojo de gato, efecto de luz de estrellas, efecto de cambio de color, etc.	Entre los efectos posibles se incluyen el efecto ojo de gato, el efecto luz de estrella, el efecto cambio de color, el efecto polvo de oro y el efecto luz de luna.	√	×
Dispersión	Este fenómeno es frecuente en las piedras preciosas cristalinas, pero no está relacionado con la clasificación de los cristales; la visibilidad de la dispersión depende del índice de dispersión del cristal y del grado de reflexión interna total de las facetas.			√	×

Sección II ¿Por qué tienen color las piedras preciosas?

1. Causas tradicionales del color de las piedras preciosas

En la identificación de minerales sobre el terreno, existe una prueba muy importante denominada color de veta, que consiste en frotar el material natural obtenido sobre un plato de porcelana blanca sin esmaltar para dejar polvo mineral, utilizando el color del polvo mineral para identificar determinados minerales característicos (Tabla 2).

Cuadro 2: Relación entre el color del mineral, el color de las vetas, la transparencia y el brillo

Color	Color de la raya	Transparencia	Lustre
Incoloro	Incoloro o blanco	Transparente	Brillo del vidrio
Color claro	Incoloro o blanco		Brillo del vidrio
Color oscuro	Ligero o colorido		Brillo semimetálico
Color metalizado	Color oscuro o metalizado	Opaco	Brillo metálico

Según la literatura, ya en la época de los Jin orientales se distinguía entre el mineral de oro plateado y el oro natural mediante el color de las vetas.

El color de las vetas es de gran importancia para la identificación de los minerales.

① El color de las vetas de los minerales elimina los pseudocolores; en polvo, los minerales pierden todas las interfaces que afectan a la luz, y los pseudocolores de los minerales desaparecen.

② El color de la veta del mineral ha debilitado el color alocromático.

③ El color de la veta del mineral resalta el color idiocromático.

El polvo no puede reflejar la luz y no es transparente para los minerales opacos (principalmente los de brillo metálico), por lo que la veta es gris-negra. Los minerales semitransparentes absorben algo de luz, por lo que el color de la veta no difiere mucho del de los minerales a granel. Debido a su buena transmisión de la luz y a su casi nula absorción de la luz visible, los minerales transparentes aparecen blancos.

La pirita y la bornita pertenecen a los minerales de brillo metálico, por lo que su veta es negra; la hematites cristalina suele denominarse hematites especular, que tiene un brillo entre submetálico y metálico y absorbe algunas longitudes de onda de la luz, por lo que presenta un determinado color, a saber, rojo; al mismo tiempo, la rodocrosita es un mineral transparente, por lo que su veta es blanca.

Para explicar las diferencias de color entre el color de las grandes piezas minerales sólidas y su color de veta, la mineralogía clasifica los colores de los minerales en tres tipos: color idiocromático, color alocromático y pseudocolor, basándose en la hipótesis de los elementos cromóforos (Tabla 3). Esta hipótesis también se aplica a las piedras preciosas dentro de los minerales.

Tabla 3: Elementos colorantes comunes en las piedras preciosas

Elementos para colorear	Número atómico	Color de la gema	Ejemplos de piedras preciosas
Hierro Fe	26	Colores como rojo, azul, verde, amarillo, etc.	Zafiro azul, peridoto, aguamarina, turmalina, espinela azul, jade, almandino, olivino, diópsido, idocrasa, cianita, etc.
Cromo Cr	24	Verde y rojo	Rubí, esmeralda, jade, alejandrita, uvarovita, espinela roja, demantoide, piropo, turmalina y otros
Manganeso Mn	25	Rosa, naranja	Berilo rojo, rodocrosita, rodonita, Spessartine-Garnet charoita, ciertas turmalinas rojas, etc.
Diamante Co	27	Rosa, naranja, azul	Espinela sintética azul, alejandrita sintética, etc.
Lantano Pr, Neodimio Nd	Praseodimio 59 Neodimio 60	El praseodimio y el neodimio coexisten a menudo para formar el amarillo y el verde	Apatita, óxido de cobalto sintético de color púrpura claro, etc.
Uranio U	92	Provoca el color original de la gema	Zircón
Clave V	23	Verde, morado o azul	Essonita, Zoisita, corindón sintético (imitación de alejandrita), etc.
Cobre Cu	29	Verde, azul, rojo, etc.	Malaquita, malaquita silícea, turquesa, azurita, etc.
Selenio Se	34	Rojo	Ciertos vidrios rojos, etc.
Níquel Ni	28	Verde	Crisoprasa, ópalo verde, etc.
Escandio Ti	22	Azul	Zafiro, benitoita, topacio, etc.

(1) Color idiocromático

El color está causado por elementos que son componentes químicos básicos de los minerales de las piedras preciosas, la mayoría de los cuales son iones de metales de transición. El color de las piedras preciosas autocoloreadas es estable (Tabla 4).

Tabla 4: Gemas autocoloreadas comunes y sus elementos colorantes

Nombre de la gema	Composición química	Color de la gema	Elementos para colorear
Uvarovita	Ca₃Cr₂ (SiO₄)	Verde	Cromo
Olivino	(Fe,Mg)₂SiO₄	Amarillo-verde	Hierro
Malaquita	CU₂(CO₃)(OH)₂	Verde	Cobre
Rodocrosita	MnCO₃	Rosa	Mn
Turquesa	CUAl₆((PO₄)₄(OH)₈ -4H₂O	Azul	Cobre
Spessartine-Garnet	Mn₃Al₂(SiO₄)	Naranja	Mn
Rodonita	(Mn,Fe,Mg,Ca)SiO₃ y SiO₃	Magenta	Mn
Almandine	Fe₃Al₂(SiO₄)	Rojo	Hierro

(2) Color alocromático

El color se debe a los elementos cromóforos contenidos en los minerales de las piedras preciosas. El color de otras piedras preciosas es estable.

① Cuando las gemas de color puro son incoloras, pueden producir colores cuando contienen oligoelementos colorantes, con diferentes oligoelementos colorantes que producen diferentes colores. Por ejemplo, la espinela y la turmalina (Tabla 5).

② Diferentes valencias de un mismo elemento pueden producir colores diferentes, por ejemplo, los que contienen Fe³⁺ suelen aparecer de color marrón, mientras que los que contienen Fe²⁺ suelen aparecer de color azul claro, como el aguamarina.

③ El mismo elemento en el mismo estado de oxidación también puede causar diferentes colores en diferentes piedras preciosas, como el Cr³⁺, que produce el rojo en el corindón y el verde en la esmeralda.

Cuadro 5: Colores de algunas otras piedras preciosas y sus elementos colorantes

Nombre de la gema	Composición química	Color de la gema	Elementos para colorear
Espinela	MgAI₂O₄	Incoloro	-
		Azul	Fe o Zn
		Marrón	Fe, Cr
		Verde	Fe
		Rojo	Cr
Turmalina	(Na,Ca)R₃Al₃Si₁₆O₁₈ (O,OH,F) , donde R se refiere principalmente a elementos como Mg , Fe , Cr, Li, Al , Mn	Incoloro	-
		Rojo	Mn
		Azul	Fe
		Verde	Cr, V, ,Fe
		Marrón, amarillo	Mg

(3) Pseudocolor

El pseudocolor no influye directamente en la composición química de las piedras preciosas. Las piedras preciosas con pseudocolor suelen contener diminutas inclusiones dispuestas en paralelo, como astillas de cristal disueltas y fisuras. Refractan, reflejan, interfieren y difractan la luz, produciendo así el pseudocolor. Ciertas tallas especiales de piedras preciosas también pueden causar pseudocolor en las piedras preciosas (Tabla 6).

Los pseudocolores no son inherentes a la gema, pero pueden añadir encanto.

Cuadro 6: Clasificación de las causas de Pseudo Colors

Clasificación de las causas	Definición	Ejemplo
Dispersión	Fenómeno por el que la luz blanca compuesta se descompone en espectros de diferentes longitudes de onda al atravesar materiales con propiedades prismáticas.	Diamante, circón, circonio cúbico sintético, carburo de silicio sintético, esfalerita, titanato de estroncio artificial, rutilo sintético, etc.
Dispersión	Fenómeno por el que los haces de luz se desvían de su dirección original y se dispersan durante su propagación en un medio debido a la presencia de aglomeraciones irregulares en el material.	(1) Los cambios de color de las piedras preciosas que pueden explicarse por la dispersión incluyen la piedra lunar azul, el cuarzo azul, el ópalo, la fluorita púrpura y el cuarzo blanco lechoso. (2) Los fenómenos ópticos especiales que pueden explicarse por la dispersión incluyen el efecto ojo de gato, el efecto estrella y el efecto oro de arena. (3) Un tipo de brillo que puede explicarse por la dispersión es el brillo nacarado.
Interferencias	El fenómeno de superposición de dos fuentes luminosas monocromáticas que emiten dos columnas de ondas luminosas que están en la misma dirección, tienen la misma	(1) Puede utilizarse para explicar la iridiscencia causada por la presencia de fisuras o hendiduras, como el cuarzo iridiscente (Figura 2-3-124). (2) Puede utilizarse para explicar el efecto de cambio de color en fenómenos ópticos especiales, como el ópalo. (3) Puede utilizarse para explicar la superficie opaca de la bornita y el color bronce producido por la oxidación del carburo de silicio sintético. Ninguna piedra preciosa tiene color bronce (figura 2-3-125).
Difracción	Fenómeno por el que las ondas luminosas se desvían de su trayectoria geométrica al encontrar obstáculos durante su propagación.

2. Las causas modernas del color de las piedras preciosas

Cada hipótesis tiene sus limitaciones. En el estudio de los minerales de las piedras preciosas modernas, los mineralogistas y gemólogos tradicionales de las causas del color han descubierto que no se puede explicar la aparición o el cambio de color de ciertos minerales de las piedras preciosas, como las causas del color de los diamantes y los cambios de color de las piedras preciosas antes y después del tratamiento de irradiación.

El desarrollo de la física y la química modernas ha compensado las deficiencias de las hipótesis tradicionales de génesis del color. Se basa en la teoría del campo cristalino, la teoría de los orbitales moleculares, la teoría de bandas y la teoría de la óptica física, combinadas con métodos espectroscópicos para explicar los colores de las piedras preciosas.

Las teorías modernas de la estructura material sugieren que la materia está compuesta por átomos, que constan de un núcleo y electrones, con electrones que se mueven fuera del núcleo. La mecánica cuántica describe el movimiento de los electrones y otras partículas microscópicas. En 1913, Bohr propuso la hipótesis de que los átomos existen en estados estables con una energía definida, conocidos como estados estacionarios. Cada tipo de átomo puede tener muchos estados estacionarios con diferentes valores de energía, y estos estados estacionarios se ordenan por energía para formar niveles energéticos, denominándose estado estacionario de menor energía al estado fundamental, y a los demás estados, estados excitados. Por lo general, los átomos o iones se encuentran en un estado estable, es decir, en el estado fundamental, en el que no se irradia energía. Si un átomo o ion es sometido a energía térmica externa, energía eléctrica u otras formas de energía, los electrones exteriores absorberán energía y pasarán a un estado excitado. Sin embargo, los electrones en estado excitado son inestables y, al cabo de unos 10-⁸ segundos, vuelven al estado de reposo, irradiando simultáneamente una porción de energía en forma de luz.

El punto de vista anterior puede entenderse en gemología como que la aparición del color en las piedras preciosas se debe al efecto de la energía externa, como la luz, sobre los electrones de la composición atómica de la piedra preciosa. Esto hace que los electrones pasen del estado de reposo al estado excitado, absorbiendo selectivamente longitudes de onda de luz específicas. Los tipos de transiciones de electrones y las diferencias en la energía absorbida durante este proceso dan lugar a los diferentes colores que presentan finalmente las piedras preciosas. La tabla 7 es un resumen exhaustivo realizado por expertos rusos y estadounidenses, en el que se clasifican los colores de las piedras preciosas en 12 tipos pertenecientes a 4 teorías principales.

Cuadro 7: Tipos modernos de color de las piedras preciosas

Causas tradicionales del color correspondiente	Modelos modernos de teoría de la causa del color	El color moderno provoca tipos	Piedras preciosas típicas
Color idiocromático, color alocromático	Teoría de los campos de cristal	Metal de transición	Malaquita, granate, turquesa, etc.
		Impurezas de metales de transición	Esmeralda, citrino, rubí, etc.
		Centro de color	Amatista, cuarzo ahumado, fluorita, etc.
	Teoría de los orbitales moleculares	Transferencia de cargas	Zafiro, lapislázuli, etc.
	Teoría de los orbitales moleculares	Teñido ecológico	Ámbar, coral, etc.
	Teoría de bandas	Conductor	Cobre (Cu ) , plata (Ag ) , etc.
		Semiconductor	Galena, proustita, etc.
		Semiconductor impuro	Diamantes azules, amarillos, etc.
Pseudocolor	Teoría de la óptica física	Dispersión	"Fuego" de los diamantes facetados, etc.
		Dispersión	Piedra lunar, etc.
		Interferencias	Coloración de calcopirita y otros, etc.
		Difracción	Ópalo, color superficial de la calcopirita, etc.

Sección III Explicación de las propiedades mecánicas relacionadas con los cristales

Las propiedades mecánicas de las piedras preciosas se dividen en cuatro categorías principales y siete fenómenos: el clivaje, la fractura y la rotura pertenecen a una categoría, mientras que las otras tres categorías son la dureza, la densidad y la tenacidad. Aquí hablaremos del clivaje, la fractura, la rotura, la dureza y la densidad relativa en relación con los cristales.

El clivaje, la fractura y la rotura son las propiedades de los cristales que se producen bajo una fuerza externa, y sus características y causas de rotura difieren. Son una de las propiedades físicas importantes para identificar y procesar las piedras preciosas.

1. Escisión de cristales

1.1 Definición de escisión

El fenómeno por el cual un cristal se rompe a lo largo de ciertas direcciones cristalográficas en planos lisos bajo una fuerza externa se denomina clivaje y estos planos lisos se denominan planos de clivaje (Figura 2-4-1).

El clivaje puede utilizarse para distinguir entre diferentes cristales. El grado de integridad del plano de clivaje, la dirección de clivaje y el ángulo de clivaje de los distintos cristales son diferentes. El clivaje es una de las características importantes que reflejan la estructura cristalina (figura 2-4-2) y tiene un significado más general que la morfología cristalina. No importa lo cerca que esté el cristal del nivel ideal, mientras la estructura cristalina no cambie, las características de la hendidura permanecen inalteradas, lo que constituye una base característica importante para la identificación de los cristales.

1.2 Puntos clave para observar la escisión

Observando la superficie de fractura en un cristal o piedra preciosa desde una dirección determinada con luz reflejada, si la superficie de fractura es plana y muestra un destello especular durante la agitación, entonces esta superficie de fractura se denomina clivaje.

Las superficies de hendidura pueden aparecer no sólo en cristales, sino también en piedras preciosas procesadas, como la cintura en forma de pluma de un diamante acabado y la hendidura en forma de ciempiés de una piedra lunar.

Cuando se observan con luz reflejada, las superficies de clivaje a veces muestran un brillo nacarado (Figura 2-4-3), y también pueden verse colores de interferencia entre las capas de clivaje (Figuras 2-4-4, 2-4-5).

1.3 Descripción Métodos de escisión

La descripción del clivaje se divide en tres aspectos: la integridad del plano de clivaje, la dirección del clivaje y el ángulo de clivaje.

(1) Integridad de las superficies de escisión

En función de la presencia o ausencia de clivaje y del grado de suavidad (también conocido como grado de desarrollo), el clivaje puede dividirse en cuatro categorías: clivaje completo, clivaje total, clivaje moderado y clivaje incompleto (Tabla 1).

Cuadro 1: Niveles de clivaje y características de observación

Nivel de clivaje	Nivel de dificultad	Características de la observación de la superficie de clivaje	Ejemplo
Escote perfecto	Se divide fácilmente en finas láminas	Chapas finas lisas y planas	Mica, grafito, etc.
Escisión completa	Se parte fácilmente en planos o en pequeños trozos, con superficies de fractura difíciles.	Superficies lisas, planas y brillantes que pueden presentar un aspecto escalonado.	Diamante, topacio, fluorita, calcita, etc.
Escisión moderada	Puede dividirse en planos, apareciendo fracturas más fácilmente	Una superficie relativamente plana, poco continua y algo rugosa.	Crisoberilo, piedra lunar, etc.
Escisión incompleta	No es fácil de dividir en planos, con muchas fracturas	Discontinua, irregular, con tacto graso	Apatita, circón, olivino, etc.

Los cristales con hendiduras perfectas son inadecuados para la joyería debido a su durabilidad y escasa trabajabilidad. Por ejemplo, la mica (figura 2-4-6) y el grafito.

Los cristales de otros grados de clivaje distintos del clivaje muy perfecto pueden utilizarse como piedras preciosas, como los diamantes de clivaje perfecto y la fluorita (figura 2-4-7). El topacio (figura 2-4-8), etc.

La palabra desarrollo se utiliza a menudo cuando se describe o se habla de escisión, y puede entenderse como predisposición, como desarrollo de escisión, que significa que la escisión tiende a producirse.

(2) Dirección de clivaje

Diferentes minerales pueden tener una dirección de clivaje o múltiples direcciones.

Comúnmente, hay una dirección (grafito, mica, etc.), dos direcciones (hornblenda, etc.), tres direcciones (calcita, etc.), y adicionalmente cuatro direcciones (como la fluorita) y seis direcciones (como la esfalerita) de clivaje (Figura 2-4-9).

Dado que la hendidura es un fenómeno direccional, es importante asegurarse de que el plano de la gema que se está procesando no es paralelo al plano de hendidura. Debe estar desplazado al menos 5° grados; de lo contrario, se producirá un fenómeno en el que las facetas no podrán pulirse con suavidad y brillo a pesar de todo.

(3) Escisión ángulo de intersección

Para cristales o piedras preciosas con dos o más direcciones de clivaje, las múltiples direcciones de clivaje se encuentran en ciertos ángulos, y esta relación angular se denomina ángulo de intersección (Figuras 2-4-10, 2-4-11).

2. Escisión de cristales

2.1 Definición de escisión

Fenómeno en el que un cristal se rompe a lo largo de ciertas direcciones cristalográficas bajo una fuerza externa, pareciéndose a la escisión, pero con una superficie más lisa que la escisión.

La fractura y el clivaje tienen causas diferentes; las fracturas se producen a menudo en el límite de los gemelos, especialmente en ciertas piedras preciosas gemelas agregadas, y en gemología, sólo aparecen en el corindón (Figura 2-4-12).

2.2 Puntos clave para observar las fracturas

① Los cristales antes de ser procesados pueden observarse en busca de fracturas utilizando luz reflejada, revelando de una a tres direcciones de superficies de fractura escalonadas en la gema, similares al clivaje (Figuras 2-4-13, 2-4-14).

② Las piedras preciosas procesadas pueden observarse en busca de fracturas utilizando luz transmitida, revelando de una a tres direcciones de superficies de fractura paralelas y más lisas en el interior de la piedra preciosa (Figura 2-4-15).

3. La fractura de los cristales

3.1 Definición de fractura

Se denomina fractura al fenómeno por el cual los minerales no se rompen en una dirección específica tras ser sometidos a tensión, dando lugar a superficies de fractura con diversas formas desiguales e irregulares (figura 2-4-16). La aparición de fracturas no está relacionada con la naturalidad de las gemas; este fenómeno puede observarse en gemas naturales, sintéticas y artificiales. La aparición de fracturas tampoco está relacionada con la clasificación de las gemas; este fenómeno puede observarse en cristales, agregados, gemas orgánicas y sólidos amorfos.

3.2 Puntos clave para la observación de fracturas

Observación de la superficie de fractura del cristal o la gema en una dirección determinada utilizando un tubo de luz reflectante. Si la superficie de fractura es irregular y muestra un parpadeo reflectante durante el movimiento, entonces esta superficie de fractura se denomina fractura.

Las fracturas pueden producirse en piedras cristalinas en bruto y en piedras preciosas con formas intactas después de su procesamiento, especialmente después de caerse o ser sometidas a fuerzas externas (Figura 2-4-17). Las fracturas en forma de concha suelen presentar un brillo grasiento.

3.3 Métodos de descripción de las fracturas

Las fracturas difieren de las superficies de clivaje lisas y planas; suelen ser irregulares y curvas. A menudo utilizamos analogías para describir la morfología de las fracturas, empleando términos habituales en la vida cotidiana, como "en forma de concha" o "irregular".

La forma de fractura común en los cristales son las fracturas en forma de concha, que pueden observarse fácilmente en muchas piedras preciosas en las que el clivaje está poco desarrollado. Por ejemplo, en el cuarzo, la turmalina y el granate sintético de itrio y aluminio (Figuras 2-4-18, 2-4-19).

4. Dureza de los cristales

4.1 Definición de dureza

La dureza es un término físico que hace referencia a la capacidad de un material para resistir la penetración de un objeto duro en su superficie. Indica la blandura o dureza comparativa de diversos materiales en función de su resistencia local a la intrusión externa. Debido al establecimiento de diferentes métodos de ensayo, existen varias normas de dureza. Los significados mecánicos de estos estándares de dureza difieren y suelen compararse utilizando resultados experimentales; sin embargo, la dureza Vickers y la dureza Mohs pueden convertirse mediante fórmulas.

Existen muchos métodos para comprobar la dureza, como los métodos de indentación, penetración, esmerilado y rebote, entre los cuales los dos primeros son los más utilizados.

El método de indentación utiliza un indentador cónico de aleación o diamante que aplica una determinada carga (peso) sobre la superficie pulida del mineral. La relación entre la carga y el área (o profundidad) de la indentación se utiliza para determinar la dureza del mineral. La dureza medida con un penetrador de forma rómbica se denomina dureza Knoop. La dureza medida con un penetrador de forma cuadrada se denomina dureza Vickers (HV), también conocida como dureza absoluta (Figuras 2-4-20, 2-4-21). En los estudios de mineralogía y gemología se suele comprobar la dureza Vickers.

El método de rayado evalúa la resistencia de un mineral bajo fuerzas externas como el rayado, prensado o molido. Este método se ha utilizado sistemáticamente en mineralogía con la escala de dureza de Mohs (Friedrich Mohs, 1822) (Figura 2-4-22). La escala de dureza de Mohs es una tabla de clasificación de 10 minerales de gran pureza comunes en la naturaleza, ordenados según su resistencia al rayado. Los resultados registrados de esta clasificación se denominan dureza Mohs (HM), también conocida como dureza relativa.

La dureza en la tabla de parámetros de identificación de gemas se refiere a la dureza Mohs.

La dureza Vickers y la dureza Mohs pueden convertirse mediante una fórmula, y los resultados de la conversión muestran que la relación entre la dureza Mohs es una relación de crecimiento no lineal (Figura 2-4-23).

4.2 Observaciones sobre la dureza Mohs

① La dureza de la gran mayoría de los minerales se comprueba en cristalografía caracterizando minerales estándar en la escala de dureza de Mohs frente a los minerales que se están probando. En la identificación de gemas, está estrictamente prohibido que las gemas se rayen entre sí (la presencia de rayas puede afectar al valor de la gema).

② En el caso de ciertas piedras preciosas y sus imitaciones que han sido talladas en facetas, podemos distinguir entre las piedras preciosas y sus imitaciones observando la nitidez de los bordes de las facetas debido a su diferente dureza, como la distinción entre diamantes y simulantes de diamante (Figura 2-4-24 a Figura 2-4-25), y la distinción entre rubíes y rubíes sintéticos (Figura 2-4-26).

4.3 Método de descripción de la dureza Mohs

Si un mineral puede rayar la apatita (es decir, su dureza es mayor que la de la apatita) pero puede ser rayado por la ortoclasa (es decir, su dureza es menor que la de la ortoclasa), entonces la dureza de ese mineral está entre 5 y 6, lo que puede escribirse como 5-6. Por ejemplo, la dureza de una uña es de 2,5 y la de un cuchillo es de 5,5, por lo que la dureza del mineral puede dividirse aproximadamente en menos que una uña ( 5,5). También se puede utilizar una aguja de acero común (HM=5,5~6). En la Tabla 2 se muestra una tabla de piedras preciosas comunes y objetos cotidianos con dureza Mohs.

Tabla 2: Piedras preciosas y artículos domésticos comunes Tabla de dureza Mohs

Dureza	Objeto representativo	Usos comunes
1	Talco, grafito	El talco es el mineral estándar para la escala de dureza de Mohs, y es conocido por ser el mineral más blando. Entre sus aplicaciones más comunes se encuentran los polvos de talco, pero debido a su bajísima dureza Mohs, no puede utilizarse como piedra preciosa.
2	Yeso	Mineral estándar para la escala de dureza Mohs; debido a su muy baja dureza Mohs, no puede utilizarse como piedra preciosa. Aparece en el mercado como piedra de sello y objetos de colección
2 ~ 3	Cubito de hielo	Uno de los elementos habituales en la vida cotidiana
2.5	Uñas, ámbar, marfil	El ámbar y el marfil son gemas orgánicas comunes
2.5 ~ 3	Oro, plata, aluminio	El oro y la plata se utilizan habitualmente en joyería, mientras que el aluminio suele emplearse en aplicaciones industriales.
3	Calcita, cobre, perlas, agujas de cobre.	La calcita es el mineral estándar para la escala de dureza de Mohs y puede utilizarse como material de talla; también es un componente importante de los dicroscopios utilizados en la identificación de gemas. El cobre se utilizó por primera vez con fines decorativos y se emplea habitualmente en la producción de aleaciones y como medio de transmisión en la industria electrónica. Las perlas son piedras preciosas orgánicas comunes.
3.5	Conchas.	Gemas orgánicas comunes; las conchas más pequeñas pueden incrustarse directamente para decorar, mientras que las más grandes pueden cortarse y pulirse para hacer cuentas y otros materiales decorativos, como la tridacna gigas.
4	Fluorita	Mineral estándar de la escala de dureza de Mohs, también conocido como fluorita, puede utilizarse como material de talla y es una de las piedras preciosas más comunes. Debido a su dureza relativamente baja, suele aparecer en algunas joyas artesanales más singulares.
4 ~ 4.5	Platino	Metales raros, y también el más duro entre los metales preciosos. El platino se utiliza a menudo en la industria militar o en la elaboración de joyas
4 ~ 5	Hierro	De uso común en la siderurgia y otras aplicaciones industriales.
5	Apatita	minerales estándar de la escala de dureza de Mohs, una de las piedras preciosas más comunes
5 ~ 6	Acero inoxidable, cuchillo pequeño, aguja de acero, portaobjetos de vidrio	Una de las herramientas comúnmente utilizadas en geología para caracterizar minerales y rocas, y para evaluar preliminarmente la dureza Mohs de minerales y rocas.
6	Ortoclasa, tanzanita, titanio puro	El feldespato es el mineral estándar para la escala de dureza de Mohs, y la tanzanita es una de las piedras preciosas más comunes.
6 ~ 7	Dientes (capa externa de la corona), piezas de porcelana.	El componente principal es la hidroxiapatita.
6 ~ 6.5	Nefrita	Uno de los tipos más comunes de jade.
6.5	Pirita	El cristal tiene un fuerte valor ornamental y rara vez se corta y pule para convertirlo en piedras preciosas.
6.5 ~ 7	Jadeíta	Uno de los tipos más comunes de jade.
7	Cuarzo, Amatista	Mineral estándar de la escala de dureza de Mohs, una de las piedras preciosas más comunes
7.5	Turmalina, circón	Una de las piedras preciosas más comunes
7 ~ 8	Granate	Una de las piedras preciosas más comunes
8	Topacio	minerales estándar de la escala de dureza de Mohs, una de las piedras preciosas más comunes
8.5	Heliodor	Una de las piedras preciosas más comunes
9	Corindón	minerales estándar de la escala de dureza de Mohs, una de las piedras preciosas más comunes
9.25	Carburo de silicio sintético	Uno de los simulantes habituales del diamante
10	Diamante	minerales estándar de la escala de dureza de Mohs, una de las piedras preciosas más comunes
Superior al 10	Nanorods de diamante polimérico	Científicos alemanes desarrollaron en 2005 un material más duro que el diamante, con amplias perspectivas de aplicación industrial

5. Densidad relativa de los cristales

5.1 Definición de densidad relativa

La densidad es una de las propiedades más importantes de las piedras preciosas, ya que refleja su composición química y su estructura cristalina. La densidad de una gema se refiere a la masa de la gema por unidad de volumen, que suele medirse en g/cm³.

La densidad relativa y la densidad de las piedras preciosas son numéricamente iguales, pero la primera es más fácil de medir. La densidad relativa de una piedra preciosa se refiere a la relación entre su peso en el aire y el peso de un volumen igual de agua a 4℃, donde a 4℃, la masa de 1cm³ de agua es casi exactamente 1 g.

La densidad relativa de una piedra preciosa depende de su composición química. La densidad relativa de un mismo tipo de piedra preciosa puede variar debido a cambios en la composición química, la sustitución isomorfa, las inclusiones mecánicas, la presencia de inclusiones y la adsorción de aire en cavidades y grietas. Por ejemplo, la densidad relativa media de los diamantes es de 3,52 g/cm³, pero la densidad relativa de los diamantes australianos es de 3,54; algunos diamantes amarillos de África tienen una densidad relativa de 3,52, y algunos diamantes marrones de Brasil tienen una densidad relativa de 3,60.

5.2 Métodos de prueba de la densidad relativa

El método de pesaje hidrostático y el método del líquido pesado son métodos comúnmente utilizados para determinar la densidad relativa de las piedras preciosas. El primer método puede medir la densidad relativa de las piedras preciosas con mayor precisión, mientras que el segundo permite distinguir rápidamente entre dos piedras preciosas similares con densidades relativas diferentes.

Por lo general, la densidad relativa de las piedras preciosas oscila entre 1 y 7. Las inferiores a 2,5 (como el ámbar) se consideran de densidad relativa baja, las comprendidas entre 2,5 y 4 (como el cuarzo) son de densidad relativa media, y las superiores a cuatro se consideran de densidad relativa alta. La mayoría de las piedras preciosas tienen una densidad relativa entre 2,5 y 4.

(1) Método de pesaje hidrostático

Según el principio de Arquímedes, cuando un objeto se sumerge en un líquido, la fuerza de flotación que ejerce el líquido sobre el objeto es igual al peso del líquido desplazado por el objeto. Midiendo el peso de la gema en el aire en función del peso del líquido desplazado por el objeto, podemos calcular la densidad relativa de la gema (abreviada como SG, también conocida como gravedad específica). (Figura 2-4-27 a Figura 2-4-29).

El método de cálculo es el peso de la gema en el aire dividido por la diferencia entre el peso de la gema en el aire y en el agua. El valor calculado suele conservarse con dos decimales, es decir, densidad relativa = peso de la gema en el aire ÷ (peso de la gema en el aire - peso de la gema en el agua) x densidad del agua ＝peso de la gema en el aire÷ peso del agua del mismo volumen que la gema x densidad del agua.

Utilizando la fórmula anterior, supongamos que una gema pesa 5,80 g en el aire y 3,50 g en el agua, siendo la densidad del agua de 1 g/cm³; el proceso de cálculo es el siguiente:

SG ＝ 5,80 ÷ (5,80 - 3,50) x 1 g/cm³

＝5,80 4÷2,30 x 1 g/cm³

＝2,50 g/cm³

Así, calculamos que la densidad relativa de esta gema es de 2,50 g/ cm³.

Es importante señalar que, a menos que se especifique lo contrario, la densidad del agua se toma generalmente en 4℃ g/cm³.

(2) Método de los líquidos pesados

El estado del conjunto de accesorios de pesaje de agua limpia se coloca en la balanza (el soporte colgante de la bolsa de red se coloca en el platillo de pesaje de la balanza, y el soporte del vaso de precipitados en ambos extremos del platillo de pesaje de la balanza; los demás conjuntos de accesorios se refieren al diagrama siguiente).

El método del líquido pesado es una forma sencilla y eficaz de determinar indirectamente la densidad relativa de una piedra preciosa colocando la muestra en un líquido pesado conocido (véase la Tabla 3) y observando si la piedra preciosa se hunde o flota. Los líquidos pesados son una de las soluciones orgánicas volátiles, ligeramente tóxicas y se utilizan con menos frecuencia en las pruebas modernas de piedras preciosas.

Tabla 3: Cuatro líquidos pesados comunes y minerales indicadores

Líquidos pesados comunes	Densidad de líquidos pesados comunes	Minerales indicadores en suspensión en líquidos pesados comunes
Tribromometano diluido CHBr₃	2.65	Cristal limpio sin grietas
Triclorometano CHBr₃	2.89	Berilo verde limpio sin grietas
Diyodometano diluido CH₂I₂	3.05	Turmalina rosa limpia y sin grietas (la densidad de la turmalina varía ligeramente según los colores, y la densidad relativa de la turmalina rosa es relativamente estable).
Diiodometano CH₂I₂	3.32	Jade limpio sin grietas

6. Dureza de los cristales

La dureza de un cristal incluye tanto la flexibilidad como la fragilidad. El fenómeno por el que las piedras preciosas presentan poca resistencia a la rotura (desgaste, estiramiento, presión, corte) se denomina fragilidad.

La fragilidad no tiene nada que ver con las propiedades ópticas de la piedra preciosa ni con otras propiedades mecánicas como el clivaje, la escisión, la fractura, la dureza, la densidad, etc. La fragilidad del cristal está relacionada con la forma en que están conectados los elementos del cristal, que no podemos observar a simple vista. Sólo puede palparse y verse al procesar y llevar puestas las piedras preciosas (figura 2-4-30). A menudo, en la venta temprana de piezas acabadas de piedra facetada, se observa que el borde de la piedra facetada está dañado debido al papel de embalaje suelto, y el daño se reduce después de utilizar un embalaje de papel de algodón suave por separado. La rotura del borde facetado por fragilidad también es frecuente en gemas recogidas y observadas durante mucho tiempo (figura 2-4-31).

La fragilidad de los cristales de las piedras preciosas más comunes, de fuerte a débil, es la siguiente: fluorita, crisoberilo, piedra de luna, topacio, esmeralda, olivino, aguamarina, cuarzo, diamante, zafiro, rubí.

Sección IV Otras propiedades físicas de los cristales

1. Propiedades eléctricas de los cristales

(1) Conductividad

La capacidad de los minerales de las piedras preciosas para conducir la electricidad se denomina conductividad. La mayoría de las piedras preciosas no son conductoras, pero gemas como la hematites, el rutilo sintético y los diamantes azules naturales (Tipo IIb) pueden conducir la electricidad. Las propiedades semiconductoras de los diamantes azules naturales son especialmente importantes, ya que son una de las características distintivas de los diamantes coloreados artificialmente, mientras que los diamantes azules coloreados artificialmente no son conductores.

(2) Efecto termoeléctrico

Cuando el cuarzo y la turmalina se calientan y enfrían repetidamente, se expanden o contraen, generando tensión o carga en ambos extremos del cristal. Este fenómeno se denomina efecto termoeléctrico. Esta es también la razón por la que la turmalina absorbe el polvo cuando se calienta con luz solar o artificial.

(3) Efecto piezoeléctrico

Fenómeno en el que aparecen cantidades iguales de cargas opuestas en ambos extremos de materiales cristalinos como el cuarzo cuando se comprimen o estiran en una dirección determinada.

2. Propiedades térmicas de los cristales - Conductividad térmica

La capacidad de un material para conducir el calor se denomina conductividad térmica, y las distintas piedras preciosas tienen diferentes capacidades de conductividad térmica. La comparación de las conductividades térmicas permite distinguir eficazmente las piedras preciosas. Aunque las propiedades térmicas ayudan a identificar muchas piedras preciosas, la más importante y obvia es el diamante, que tiene una conductividad térmica muy superior a la del segundo más alto, el corindón. Éste es también uno de los principios de diseño de los instrumentos de ensayo de la conductividad térmica de las piedras preciosas.

3. Radioactividad de los cristales

Los elementos radiactivos, como el U, el Th, el Ra, etc., pueden emitir espontáneamente partículas o rayos desde el núcleo al tiempo que liberan energía. Este fenómeno se denomina radiactividad, y este proceso, desintegración radiactiva. Si los científicos conocen la tasa de desintegración radiactiva y disponen de instrumentos capaces de medir la presencia de diferentes isótopos, pueden calcular con gran precisión la edad de un objeto. Por ejemplo, el estudio del contenido de isótopos radiactivos de los metales raros osmio (Os) y renio (Re) en los diamantes puede determinar la edad de diamantes de miles de millones de años de antigüedad.

La radiactividad de los minerales de las piedras preciosas naturales, como los diamantes, contiene elementos radiactivos. El impacto de la radiactividad en las propiedades de las piedras preciosas se refleja en dos aspectos: provoca la coloración natural de las piedras preciosas y mejora su color. Es importante señalar que una radiactividad excesiva puede dañar el cuerpo humano.

4. Propiedades superficiales de las piedras preciosas

Las propiedades superficiales de los minerales gema están relacionadas con la estructura cristalina superficial de los minerales gema. La estructura superficial de los minerales gema varía según el tipo específico de gema, y las propiedades superficiales determinadas por la estructura superficial serán inevitablemente diferentes.

Las propiedades superficiales de los minerales gema se manifiestan de forma destacada en sus efectos de adsorción sobre sustancias externas, como la hidrofobicidad y la lipofilia. La hidrofobicidad es un término químico que se refiere a la propiedad física de una molécula (sustancia hidrófoba) que repele el agua. La hidrofobicidad suele denominarse lipofilia, pero estos dos términos no son totalmente sinónimos. Al mismo tiempo, la mayoría de las sustancias hidrófobas suelen ser lipofílicas; hay excepciones, como el caucho de silicona y los compuestos fluorados.

La propiedad que interviene en gemología es el diamante, y la identificación de los diamantes y sus imitaciones y el proceso de selección de diamantes utilizan a menudo esta propiedad.

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Guía completa de las piedras preciosas Característica de los cristales, incluidos los colores, el brillo, la transparencia, la luminiscencia, la dispersión, la mecánica y las propiedades físicas

Guía completa de óptica, mecánica y propiedades físicas de los cristales

características como el color, el brillo, la transparencia, la luminiscencia, la dispersión, el clivaje, la dureza y las propiedades térmicas

Introducción:

Índice

Sección I Definiciones de términos ópticos relacionados con los cristales

1. El color de los cristales

1.1 Definición de color

1.2 Puntos clave para observar el color

1.3 Métodos de descripción del color

(1) Cromatografía estándar

(2) Método Binomial

(3) Método análogo

2. El brillo de los cristales

2.1 Definición de brillo

2.2 Puntos clave para observar el brillo

2.3 Métodos de descripción del brillo

(1) Brillo metálico

(2) Brillo de diamante

(3) Brillo del vidrio

(4) Brillo grasiento

3. Transparencia de los cristales

3.1 Definición de transparencia

3.2 Puntos clave para observar la transparencia

3.3 Descripción de los métodos de transparencia

(1) Transparente

(2) Sub-transparente.

(3) Translúcido

(4) Subtranslúcido

(5) Opaco

4. El Pleocroísmo de los Cristales

4.1 Definición de pleocroísmo

4.2 Puntos clave para observar el pleocroísmo

4.3 Descripción de los métodos de pleocroísmo

5. Luminiscencia de los cristales

5.1 Definición de luminiscencia

(1) Luminiscencia

(2) Fluorescencia y fosforescencia

(3) Factores que influyen

5.2 Puntos clave para la observación de la luminiscencia

5.3 Descripción de los métodos de luminiscencia

6. Fenómenos ópticos especiales de los cristales

6.1 Definición de fenómeno óptico especial

6.2 Puntos clave para la observación de fenómenos ópticos especiales

6.3 Descripción de los métodos de fenómenos ópticos especiales

(1) Efecto Ojo de Gato

(2) Efecto de luz de estrellas

(3) Efecto de cambio de color

(4) Arena efecto oro

(5) Efecto luz de luna

(6) Efecto de cambio de color

7. Dispersión de cristales

7.1 Definición de dispersión

7.2 Puntos clave para observar la dispersión

7.3 Descripción de los métodos de dispersión

8. Definiciones de términos ópticos relacionados con los cristales cuando se utilizan instrumentos convencionales de identificación de laboratorio.

8.1 Materiales isótropos y no homogéneos

(1) Cuerpo isótropo

(2) No-cuerpo homogéneo

8.2 Refracción uniaxial, birrefringencia, índice de birrefringencia

8.3 Eje óptico, indicatriz óptica, cristal uniaxial, cristal biaxial

(1) Óptica Eje

(2) Óptico Indicatrix

(3) Cristal uniaxial

(4) Cristales biaxiales

8.4 Índice de dispersión, reflexión interna total

(1) Índice de dispersión

(2) Reflexión interna total

8.5 Luz natural, luz polarizada

(1) Luz natural

(2) Luz polarizada

9. Resumen de las relaciones terminológicas de la óptica de cristales

Tabla 1: Tabla resumen de las relaciones terminológicas de la óptica cristalina.

Sección II ¿Por qué tienen color las piedras preciosas?

1. Causas tradicionales del color de las piedras preciosas

Cuadro 2: Relación entre el color del mineral, el color de las vetas, la transparencia y el brillo

Tabla 3: Elementos colorantes comunes en las piedras preciosas