¿Cómo identificar piedras preciosas optimizadas? Una guía de los instrumentos y equipos utilizados en el proceso de identificación y su funcionamiento

Este artículo explica cómo detectar si una piedra preciosa ha sido tratada con herramientas y técnicas especiales. Abarca la inspección visual y las pruebas necesarias para confirmar si una gema ha sido mejorada, los tipos de tratamientos utilizados y la estabilidad que deben tener estas piedras tratadas. Es una lectura obligada para cualquier persona del sector de la joyería que quiera saber qué es real y qué no lo es a la hora de comprar o vender piedras preciosas.

¿Cómo identificar las piedras preciosas optimizadas?

Guía de los instrumentos y equipos utilizados en el proceso de identificación y su funcionamiento

Tras el tratamiento de optimización, las joyas y piedras preciosas deben presentar un certificado de pruebas de mejora de piedras preciosas de una institución autorizada cuando se venden. El propósito es claro: determinar si la piedra preciosa ha sido tratada artificialmente mediante inspección visual y diversos métodos e instrumentos de prueba basados en las características internas y externas. Los principales métodos de identificación y su contenido incluyen los siguientes aspectos:

(1) Identificación y confirmación de diversas características de las piedras preciosas que han sido sometidas a tratamiento artificial.

Tras el tratamiento de optimización, las piedras preciosas cambiarán de color, estructura, composición, etc. Las características del tratamiento de optimización de las piedras preciosas se determinan mediante inspección visual y pruebas instrumentales.

(2) ¿Qué tipo de métodos artificiales de tratamiento podrían utilizarse?

Basándose en las características internas y externas y en los datos de prueba de la piedra preciosa después del tratamiento de optimización, analizar a qué método de tratamiento de optimización puede haberse sometido la piedra preciosa y determinar el método de tratamiento de optimización de la piedra preciosa basándose en las características del tratamiento de optimización.

(3) Estabilidad de las propiedades físicas y químicas de los productos de tratamiento optimizados.

Las piedras preciosas tratadas de forma optimizada deben ser bellas y seguras y poseer propiedades físicas y químicas estables, que aumenten su valor estético y económico para entrar en el mercado de la joyería. Cuando se venden en el mercado, las gemas optimizadas pueden ir sin marcar, pero las gemas tratadas deben indicar el tipo de tratamiento al que han sido sometidas; de lo contrario, causarán confusión en el mercado y pánico entre los consumidores.

Sección I Métodos y pasos para identificar piedras preciosas tratadas de forma óptima

Para identificar con precisión y rapidez las piedras preciosas tratadas de forma optimizada no basta con basarse en la observación visual. Se han desarrollado diversos instrumentos para identificar piedras preciosas. Los instrumentos de identificación de gemas son necesarios para observar las características internas y externas de las gemas tratadas de forma optimizada y determinar los métodos específicos de optimización de gemas. En la identificación real, ningún instrumento es todopoderoso; es necesario utilizar varios instrumentos conjuntamente para corroborarse mutuamente. Al seleccionar los instrumentos para piedras preciosas, éstos deben ser fáciles de usar, proporcionar mediciones rápidas y no dañar las muestras. Los métodos y pasos de detección más habituales son los siguientes:

(1) Realizar una observación visual detallada de la gema

Algunas propiedades de las piedras preciosas pueden determinarse mediante la observación visual, como el color, la forma, la transparencia, el brillo, los efectos ópticos especiales, el clivaje, la fractura y ciertas características de corte. Para determinar su familia o sistema cristalino, si se trata de un cristal en bruto, hay que fijarse en la forma del cristal. Bajo la luz se pueden observar las inclusiones más evidentes de la gema.

(2) Inspección de aumentos

Limpie bien la muestra y utilice una lupa o un microscopio para observar las minúsculas características internas y externas de la gema. Observe las características externas de la muestra con luz reflejada y las características internas con luz transmitida o una fuente de luz potente. Con una pizarra de dispersión o una inmersión en aceite se pueden observar los patrones de crecimiento internos y las características de distribución del color en casos especiales. Observe desde varios ángulos y registre las observaciones como prueba para distinguir entre piedras preciosas naturales, sintéticas o mejoradas artificialmente.

(3) Detección de propiedades ópticas

Medir las propiedades ópticas de la piedra preciosa, como el índice de refracción, la polaridad, las características de fluorescencia y las características del espectro de absorción. Las distintas piedras preciosas tienen índices de refracción o rangos de índices de refracción característicos. Midiendo el índice de refracción y la birrefringencia, se puede determinar si la piedra preciosa es homogénea o no, si es un cristal uniaxial o biaxial, etc. Algunas piedras preciosas que han sido tratadas también pueden distinguirse por su índice de refracción; por ejemplo, una piedra compuesta de dos materiales de piedras preciosas diferentes puede identificarse basándose en los diferentes índices de refracción de los dos materiales; el índice de refracción de la espinela sintética es mayor que el de la espinela natural.

(4) Detección de propiedades físicas y pruebas químicas

Por ejemplo, los rubíes o las esmeraldas tratados con aceite exudan aceite al tocarlos con una aguja caliente; el ámbar desprende un olor fragante al quemarse, mientras que las réplicas de plástico desprenden un olor acre al quemarse; las piedras preciosas tratadas con tinte de sal de cobre pueden cambiar de color al limpiarlas; las piedras preciosas que han sido rellenadas suelen tener una densidad relativa inferior a la de las piedras preciosas naturales.

(5) Pruebas con grandes instrumentos

Algunas piedras preciosas tratadas de forma óptima no pueden identificarse con los instrumentos y métodos convencionales para piedras preciosas; pueden utilizarse pruebas con grandes instrumentos, como la espectrometría de absorción de infrarrojos, la espectroscopia Raman y la espectroscopia ultravioleta - visible, para determinar el tipo de piedra preciosa o el método de tratamiento de optimización.

Por lo tanto, es esencial comprender los tipos, estructuras, principios y métodos de uso de los instrumentos de identificación de gemas y sus precauciones para poder elegir los instrumentos de identificación adecuados a la hora de identificar piedras preciosas tratadas de forma óptima y dominar correctamente los métodos de uso.

Sección II Lupa

La lupa es una de las herramientas más utilizadas en la identificación de gemas, con un aumento generalmente de diez veces. Es pequeña, fácil de transportar y muy utilizada. Se utiliza para observar la superficie de las gemas y sus características internas más evidentes, como patrones de crecimiento superficial, fisuras, fracturas, patrones de crecimiento interno, inclusiones oscuras, etc.

1. Estructura de la lupa de mano

La lupa más utilizada en la identificación de gemas es una lente convexa (figura 2 - 1) . La estructura más sencilla es una lente simple, generalmente adecuada para aumentos bajos. Las estructuras más complejas son las lentes dobles y triples, que se someten a dos o tres aumentos, lo que elimina el problema de la curvatura creciente en las lentes convexas, que puede evitar la aberración esférica y la distorsión.

Cuando compre una lupa, puede utilizar papel cuadriculado para determinar su calidad. Compruebe si hay alguna distorsión en los bordes del papel cuadriculado bajo la lupa de mano; cuanto menor sea el grado de distorsión, mejor será la calidad de la lupa.

2. La función de las lupas

Las lupas para gemas pueden utilizarse para observar las características más evidentes del interior y el exterior de las gemas, lo que las convierte en una herramienta eficaz y cómoda para la identificación de gemas. Por lo general, después de observar a simple vista las características básicas de la gema, como el color, la transparencia y el brillo, se puede utilizar una lupa para examinar más a fondo las características externas e internas de la gema, como grietas, patrones de crecimiento e inclusiones.

La postura del observador, sus hábitos, la fuente de luz, el fondo y otros factores pueden afectar a los resultados de la observación. Cuando se utiliza una lupa, el método correcto es sostenerla lo más cerca posible de los ojos para observar de cerca. Para evitar que la lupa tiemble, la mano que sujeta la piedra preciosa debe tocar la mano que sujeta la lupa, y los codos deben apoyarse en la mesa para mantener cierta distancia entre la lupa, los ojos y la piedra preciosa.

Sección III Microscopios de gemas y sus aplicaciones

A veces, las inclusiones de las piedras preciosas son pequeñas y no pueden observarse con una lupa normal. En este caso, se puede utilizar un instrumento de mayor aumento: un microscopio. Observar las piedras preciosas con un microscopio es más claro que con una lupa. Esto se debe a que los microscopios no sólo tienen una amplia gama de aumentos, hasta 200 veces, sino que también evitan el temblor que puede producirse con las lupas de mano. Su desventaja es que es grande e incómodo de transportar. El microscopio se utiliza para observar inclusiones internas que son difíciles de ver con una lupa de diez aumentos, con un gran aumento y un amplio campo de visión, lo que permite observar algunas características típicas del tratamiento optimizado de las piedras preciosas, como los cambios en las inclusiones de los rubíes tratados térmicamente, la "luz solar" producida por el estallido de burbujas en el ámbar tratado térmicamente y el efecto de destello visible en las esmeraldas rellenas de aceite coloreado.

1. Tipos y estructura de los microscopios para gemas

Un microscopio para gemas es un microscopio binocular con algunos equipos auxiliares, como un soporte para gemas, un sistema de iluminación y un depósito de aceite de inmersión. En la identificación del tratamiento optimizado de piedras preciosas, se utiliza principalmente para observar las características internas y externas de las piedras preciosas que son difíciles de ver a simple vista o con una lupa de diez metros. Los tipos más comunes de microscopios son los verticales y los horizontales. Los distintos microscopios se eligen en función de la naturaleza de la piedra preciosa y de los diferentes métodos de observación.

(1) Microscopio vertical:

Es el tipo de microscopio más común y más utilizado en la identificación de piedras preciosas (Figura 2 - 2) . Su característica es que la fuente de luz y el sistema del microscopio están integrados, lo que permite observar la piedra preciosa desde arriba.

(2) El microscopio horizontal:

Dispone de una fuente de luz y un sistema de aumento independientes, con el microscopio, la gema y la fuente de luz en la misma línea horizontal, lo que permite la observación lateral de la gema. La característica principal es que se puede utilizar un recipiente de inmersión en aceite para observar la estructura interna de la gema.

2. Iluminación de microscopios de gemas

Los microscopios verticales para gemas suelen tener dos fuentes de luz: una superior y otra inferior. La fuente de luz superior puede ser una fuente de luz óptica fluorescente o una fuente de luz incandescente. La fuente de luz inferior es una fuente de luz incandescente. Existen nueve métodos comunes de iluminación.

(1) Iluminación de campo oscuro

Se coloca una placa negra entre la gema y la fuente de luz, sin fondo reflectante. La luz se difracta en los bordes, creando un claro contraste entre las inclusiones brillantes de color claro y el fondo negro. Este tipo es el más utilizado [Figura 2 - 3 (a) ]. Se utiliza principalmente para observar inclusiones de color claro y estructuras de crecimiento en gemas transparentes, como inclusiones cristalinas y patrones de crecimiento.

(2) Iluminación de campo claro

La luz brilla directamente sobre la gema desde la parte inferior, a menudo bloqueando la apertura en una luz de punto de alfiler. Esto crea un claro contraste entre las inclusiones oscuras de la gema y el campo brillante, y también es adecuado para observar rayas curvas o inclusiones que sobresalen poco [Figura 2 - 3(b) ].

(3) Iluminación vertical (con fuente de luz superior)

La luz brilla desde arriba, utilizando la luz reflejada para observar las características de la superficie de la gema [Figura 2 - 3(c) ]. Se utiliza principalmente para detectar fisuras, arañazos e irregularidades en la superficie de la gema.

(4) Iluminación difusa

Coloque una fibra superficial u otro material translúcido entre la piedra preciosa y la fuente de luz para dispersar y suavizar la luz, lo que ayuda a observar los anillos de tonalidad de la piedra preciosa y la estructura de las bandas de color [Figura 2 - 3(d) ].

(5) Iluminación horizontal (utilizando cualquier fuente de luz)

Se dirige un estrecho haz de luz desde el borde hacia la gema, observada desde arriba, lo que facilita la visión de la aguja brillante, como cristales y burbujas (técnica de la luz de lápiz) .

(6) Iluminación de la fuente de luz de la aguja

Bloquee el anillo luminoso entre la gema y la fuente de luz, permitiendo que sólo la luz vertical incida sobre la gema, lo que facilita la observación de rayas curvas y bandas de color, hendiduras, separaciones y otras estructuras.

(7) Iluminación polarizada (utilizando cualquier polarizador y analizador)

Coloque la piedra preciosa entre dos polarizadores cruzados para observar si se trata de un cuerpo homogéneo y comprobar si hay pleocroísmo, extinción anómala y otros efectos observables con un microscopio polarizador (figura 2 - 4) .

(8) Iluminación oblicua (utilizando cualquier fuente de luz de fibra)

En un ángulo inclinado, un estrecho haz de luz ilumina la gema, ya que el ángulo entre la iluminación vertical y la horizontal facilita la observación de los efectos de capa fina causados por las inclusiones líquidas en el clivaje (como la iridiscencia) .

(9) Técnica de campo oscuro

Inserte un deflector parcialmente opaco entre la gema y la fuente de luz para evitar que la luz directa incida sobre la gema, lo que permite que las inclusiones presenten un efecto tridimensional distinto, que ayuda a observar la posición de las estructuras de crecimiento, como rayas curvas y maclas (Figura 2 - 5) .

3. Líquidos de inmersión comunes utilizados en microscopía de gemas

(1) Líquidos de inmersión comunes

El líquido de inmersión comúnmente utilizado para las piedras preciosas es un líquido aceitoso equipado con un tanque de inmersión tanto en microscopios verticales como horizontales. Al sumergir la piedra preciosa, se pueden observar las inclusiones internas, los patrones de crecimiento y otras características, reduciendo las interferencias de los reflejos en la superficie o en las facetas pequeñas y permitiendo una observación eficaz de las características internas. Si se coloca la gema en un líquido de inmersión con un índice de refracción cercano al de la gema, se obtienen resultados más pronunciados. El líquido de inmersión ideal debe tener una buena volatilidad y una gran transparencia, además de ser inodoro y no tóxico. También puede formularse para que tenga una densidad o un índice de refracción similar al de la gema observada. Entre los líquidos de inmersión más utilizados en los microscopios de piedras preciosas se encuentran la glicerina, la parafina líquida, el cloruro de naftalina y el diiodometano, cuyos índices de refracción se muestran en la Tabla 2-1.

Tabla 2 - 1 Índices de refracción de diversos líquidos de inmersión

Nombre del líquido de inmersión	Índice de refracción
Agua	1.33
Trementina	1.47
Glicerina	1.47
Cloruro de naftalina	1.63
Parafina líquida	1.47
Diiodometano	1.74

(2) Precauciones de uso de la solución de inmersión

En los microscopios para gemas pueden utilizarse muchos tipos de líquidos de inmersión, y el líquido de inmersión seleccionado varía según las gemas. Los requisitos para seleccionar los líquidos de inmersión incluyen los siguientes aspectos:

① Al seleccionar un líquido de inmersión, se requiere que el índice de refracción del líquido sea próximo al de la gema, lo que resulta beneficioso para observar las características internas de la gema.

② Las gemas porosas, las gemas orgánicas y el cemento de las gemas ensambladas no deben introducirse en el líquido de inmersión.

③ α - El cloruro de naftalina y el diclorometano tienen un fuerte olor, por lo que las gemas que se hayan sumergido deben limpiarse después de retirarlas.

④ Al ajustar la distancia focal, evite que la lente del objetivo entre en contacto con el líquido de inmersión o se vea afectada por el vapor del líquido debido a que la lente está demasiado baja.

⑤ El microscopio vertical tiene el tanque de inmersión situado debajo de la lente del objetivo y encima de la fuente de luz, y el tiempo de observación debe ser de una duración manejable.

4. Precauciones de uso del microscopio para gemas

Al observar gemas, es importante utilizar el microscopio correctamente para evitar errores en los resultados de la observación o daños en el microscopio debidos a errores de funcionamiento. Preste atención a los siguientes aspectos cuando lo utilice:

(1) Para observar las características internas y externas de las gemas, elija una fuente de luz adecuada. Por lo general, la luz transmitida se utiliza para observar las características internas, mientras que la luz reflejada se utiliza para las características externas.

(2) Al ajustar la distancia focal de la lente del objetivo, suba y baje el tubo lentamente para evitar una caída brusca que podría rayar o aplastar la lente del objetivo contra la gema.

(3) Mantenga limpio el microscopio; no toque el objetivo con los dedos y utilice papel de objetivo para limpiarlo.

(4) Después de utilizar el microscopio, apáguelo, ajuste la lente del objetivo a la posición más baja y, a continuación, cúbralo.

5. El papel de los microscopios de gemas en la identificación de gemas

Los microscopios para gemas se utilizan ampliamente en la identificación de gemas, principalmente para observar las características superficiales e internas de las gemas. Entre las características externas más comunes se encuentran los defectos superficiales (arañazos, desgaste, patrones de crecimiento, patrones de grabado ácido, etc.) y los estilos de corte (formas de las facetas, simetría, etc.); entre las características internas más comunes se encuentran los tipos y las características de distribución de las inclusiones, la distribución del color, los patrones de crecimiento, si hay doble refracción y si se trata de una piedra compuesta de diferentes materiales.

La observación al microscopio de algunas características típicas permite determinar si la piedra preciosa ha sido tratada artificialmente. Por ejemplo, en el caso de las esmeraldas que han sido sometidas a un tratamiento de relleno, las diferencias de color, brillo y transparencia en el lugar del relleno pueden observarse al microscopio en comparación con el cuerpo principal de la esmeralda.

(1) Diferencias entre la superficie de la gema y las inclusiones internas

Distinguir entre las características superficiales e internas de las piedras preciosas es muy importante para su identificación. En general, el impacto de las características superficiales en la calidad de la gema es menor que el de las características internas. Por ejemplo, en la clasificación de la claridad del diamante, la influencia de las inclusiones internas en la claridad del diamante es mayor que la de las picaduras superficiales, las líneas de crecimiento y otros factores. En un microscopio para gemas, los métodos para distinguir entre características superficiales e internas incluyen la luz de reflexión, el plano focal y los métodos de oscilación.

① Método de la luz reflejada

La luz se ilumina desde la dirección de observación de la piedra preciosa, y el enfoque del microscopio se ajusta a la posición de la superficie reflectante, que es la superficie de la piedra preciosa. Si se trata de una inclusión interna, la inclusión será poco clara cuando la superficie sea clara; si se trata de una característica externa, ambas serán claras simultáneamente.

② Método del plano focal

Ajuste el botón de enfoque para que la mayor parte de la superficie de la gema quede despejada al mismo tiempo. Al igual que en el método de reflexión anterior, las inclusiones internas no están claras cuando la superficie de la gema está despejada. A la inversa, la superficie debe aclararse cuando las inclusiones internas están claras.

③ Método de balanceo

Ajuste el enfoque a una posición determinada y observe la amplitud de los rasgos internos y externos mientras oscila, girando simultáneamente la gema, donde la amplitud de las inclusiones internas es menor que la amplitud de un determinado rasgo de la superficie.

(2) Observación de las características de la superficie

En la identificación de gemas, el primer paso consiste en observar las características de la superficie de la gema, como el brillo superficial, las grietas y las características de fractura, para emitir un juicio preliminar sobre el tipo de gema. Si se observa una gema en bruto, hay que fijarse en características como la forma del cristal de la gema, los patrones de las caras del cristal y la hendidura.

① Características superficiales de cristales minerales o piedras en bruto.

Las estrías de las caras de los cristales aparecen como rayas lineales en la superficie de los cristales minerales, que reflejan el crecimiento y desarrollo de las caras de los cristales. Las diferentes formas de cristales minerales tienen diferentes rayas de crecimiento en sus superficies. Por ejemplo, los cristales de α-cuarzo tienen rayas horizontales en sus superficies; los diamantes tienen rayas triangulares típicas; los cristales de turmalina tienen rayas firmes (Figura 2 - 6) .

Maclas Un cuerpo continuo formado por dos o más cristales idénticos dispuestos según una determinada relación de simetría se denomina macla, también conocida como cristales maclados. Según cómo estén conectados los individuos maclados, pueden clasificarse en maclados de contacto, maclados interpenetrantes y maclados cíclicos. Los gemelos de contacto se dividen a su vez en gemelos de contacto simple y gemelos de contacto agregado. Las rayas de maclas son rayas lineales que aparecen en la cara del cristal, en el plano de clivaje o en el plano de corte y pulido de la gema en la unión de las maclas. La macla es una característica distintiva de los minerales gema, como las maclas interpenetrantes del cristal, las maclas triangulares de corte fino de los diamantes (figura 2-7), el crisoberilo de tres pliegues y las maclas de contacto de la espinela, etc.

Hendiduras y fisuras: El clivaje es la forma en que los minerales se dividen a lo largo de ciertas direcciones bajo una fuerza externa, formando planos lisos. Las direcciones de clivaje y el número de clivajes varían entre los distintos cristales. Las superficies de las fisuras son irregulares y no lisas, sin relación con el tipo de cristal, sino sólo con las fuerzas externas aplicadas.
Loma de crecimiento: Las formas geométricas que se forman durante el proceso de crecimiento de los cristales, que tienen una forma regular y se elevan ligeramente por encima de la superficie del cristal, se denominan montículos de crecimiento. Las características de los montículos de crecimiento en los diamantes naturales y en los sintéticos son muy diferentes (figura 2-8).

② Polished Gemstone

Tras el tratamiento de optimización, el estilo de corte de las gemas diferirá del de las gemas naturales. En comparación con las piedras preciosas naturales, la relación de corte de las piedras preciosas optimizadas es inferior y la superficie puede presentar irregularidades. En el caso de las piedras preciosas optimizadas, las principales observaciones son la relación de corte, la coincidencia de los bordes, la calidad del pulido, los arañazos y los defectos superficiales.

③ Piedra compuesta (piedra combinada)

Las gemas compuestas también pueden mejorar el procesamiento de las gemas formadas por la combinación de dos o más gemas de materiales diferentes. Mediante observación al microscopio, las gemas compuestas presentan las siguientes características:

La costura de unión de la piedra compuesta Aparece una costura de unión distinta en la unión de diferentes materiales en la piedra preciosa compuesta, observándose diferencias de color y brillo por encima y por debajo de la costura.
Variaciones en el brillo de las partes de la piedra compuesta Dado que la piedra compuesta está formada por diferentes materiales, que tienen diferentes índices de refracción y transparencias, las variaciones en el brillo causadas por los diferentes materiales pueden observarse al microscopio (Figura 2 - 9).
¿Hay burbujas en la zona de unión? Por ejemplo, en el caso de una piedra unida con granate en la parte superior, una inspección ampliada revelará burbujas en la capa de unión y el efecto de anillo rojo causado por la diferencia de color entre el granate y el vidrio.

④ Recubrimientos, películas e incrustaciones

Las gemas que han sido recubiertas o filmadas suelen tener una capa superficial fina y menor dureza. En las gemas tratadas a altas temperaturas también pueden observarse diferencias superficiales al microscopio, como arañazos, marcas de colisión, burbujas y desprendimiento parcial del recubrimiento (figura 2 - 10) ; tras ser sometidas a altas temperaturas, las gemas también pueden presentar características de alta temperatura. La superficie de las gemas recubiertas suele ser una película policristalina con menor transparencia y brillo; la superficie de las gemas incrustadas es la de las gemas sintéticas, y suele presentar características de éstas, como líneas de crecimiento y burbujas.

⑤ Productos teñidos y coloreados

Las gemas que han sido teñidas o coloreadas suelen presentar muchas fisuras naturales. Bajo una lupa o un microscopio, el tinte y los colorantes pueden observarse en las fisuras y las fosas de las gemas. La presencia de estos colorantes aumenta la variedad de colores de las gemas y, al microscopio, la distribución del color es extremadamente desigual; el color es más oscuro en las fisuras y más claro en las estructuras densas (figura 2-11) .

(3) Observación de las características internas

① Observación del color

El color de las gemas naturales no se distribuye necesariamente de manera uniforme; la distribución del color de las gemas teñidas está relacionada con la estructura de la gema. Por ejemplo, el color de la jadeíta teñida se distribuye a lo largo de la estructura fibrosa, con colores más intensos en las zonas donde la estructura está suelta y colores más claros en las zonas más densas. Debido a las numerosas fisuras de los rubíes naturales, los rubíes teñidos suelen tener colores más intensos en las fisuras.

② Observación de las líneas de crecimiento

Los patrones de crecimiento de las gemas naturales difieren de los de las sintéticas. Por lo general, las líneas de crecimiento de las piedras preciosas naturales son rectas, como las bandas de color de crecimiento angular de los zafiros naturales, mientras que las líneas de crecimiento de los zafiros sintetizados por el método de fusión de llama tienen forma de arco. Por supuesto, hay situaciones diferentes, como que las líneas de crecimiento de los rubíes sintetizados por el método de fusión sean rectas, mientras que las líneas de crecimiento de las perlas naturales sean círculos concéntricos.

③ Observación de las inclusiones

Las características de las inclusiones son los criterios de identificación más importantes para distinguir las gemas naturales, las sintéticas y las tratadas de forma óptima. Los tipos de inclusiones varían en función del entorno de crecimiento.

Las piedras preciosas naturales contienen una gran cantidad de inclusiones. Los tipos de inclusiones (denominadas inclusiones) están relacionados con la génesis de las piedras preciosas.
- Las piedras preciosas que se encuentran en rocas básicas y ultrabásicas incluyen principalmente minerales sólidos oscuros como la goethita, la hematites, la magnetita y el rutilo.
- Las piedras preciosas de las pegmatitas contienen muchas inclusiones gaseosas y líquidas, que suelen aparecer en forma de lágrima, ovaladas o tubulares paralelas. Por ejemplo, el ojo de gato aguamarina de Altay, Xinjiang, se debe a inclusiones tubulares finas densamente empaquetadas.
- Las piedras preciosas relacionadas con la actividad hidrotermal presentan a menudo inclusiones gaseosas, líquidas y minerales sólidas; a veces coexisten inclusiones bifásicas o trifásicas. Por ejemplo, las esmeraldas colombianas presentan inclusiones trifásicas (figura 2-12).
- Las marcas de origen de las inclusiones y sus efectos. Debido a las diferencias en las condiciones de formación de las gemas, las inclusiones en las gemas muestran diferencias significativas. Algunas gemas también tienen sus inclusiones características. Por ejemplo, las inclusiones tubulares en la turmalina, las inclusiones líquidas inmiscibles bifásicas en el topacio, las inclusiones trifásicas y las inclusiones minerales en las esmeraldas, etc.

Inclusiones en gemas sintéticas
- Método de fusión por llama: Este método permite sintetizar rubíes, zafiros, espinelas, rutilos y titanato de estroncio, entre otros. Las gemas sintetizadas suelen mostrar líneas de crecimiento en forma de arco debido al proceso de acumulación y cristalización, y también pueden presentar polvo de materia prima sin fundir y burbujas redondas (Figura 2 - 13) .
- Método del fundente: Este método permite sintetizar rubíes, esmeraldas y crisoberilos. Debido al uso de recipientes de platino, puede haber inclusiones de platino. Si la temperatura no se controla correctamente, pueden aparecer inclusiones de las materias primas, normalmente en forma de agregados de burbujas parecidas a palos de escoba o nubes, como las inclusiones parecidas a velos en las esmeraldas sintéticas (Figura 2 - 14) .
- Método hidrotérmico: Se utilizó inicialmente para sintetizar cristales ópticos, más tarde para sintetizar rubíes y amatistas, y recientemente para sintetizar esmeraldas. Un ejemplo típico son las inclusiones con semillas de cristales en su interior, como las inclusiones sólidas similares a agujas de óxido de berilio en las esmeraldas sintéticas y las inclusiones líquidas y gaseosas (Figura 2 - 15) .

Mejora artificial de las piedras preciosas
- Relleno de material incoloro. Cuando se observan al microscopio el índice de refracción y el brillo de las piedras preciosas rellenas, a veces pueden aparecer burbujas y una distribución desigual del brillo y del índice de refracción. Por ejemplo, en los rubíes tratados pueden observarse burbujas causadas por la diferencia de índice de refracción entre el material de relleno y el rubí, lo que da lugar a diferencias de lustre y brillo en la superficie de la gema (Figura 2 - 16) .
- Teñido y coloración. El tratamiento de teñido puede aplicarse a muchos tipos de piedras preciosas, como rubíes, jade, ágata, perlas y cristales. Dado que las piedras preciosas naturales suelen tener muchas fisuras, el uso de tintes orgánicos de colores vivos o pigmentos inorgánicos para el teñido puede mejorar el color de las piedras preciosas naturales. Tras el tratamiento de teñido, las gemas pueden observarse al microscopio para determinar si existen sustancias colorantes o distribución del color en las fisuras de la gema o entre los granos. Por ejemplo, en los cristales teñidos (Figura 2 - 17) , bajo lupa, el color puede verse concentrado en las fisuras de la piedra preciosa; al limpiar la superficie de la piedra preciosa con papel blanco o algodón se verá que las piedras preciosas mal teñidas dejarán el color presentado sobre el papel blanco o el algodón.
- Recubrimiento, adherencia y soporte El recubrimiento es un método de tratamiento habitual, como el uso del recubrimiento al vacío para aplicar una capa de película de diamante sintético sobre la superficie de cristales, topacios u otras piedras preciosas incoloras para imitar diamantes. Al microscopio, la superficie aparece con un brillo adamantino. Como los diamantes sintéticos son policristalinos, con el tiempo pueden aparecer grietas o desgaste en la superficie. Se puede recubrir una capa de metal en la tabla o el pabellón de la piedra preciosa, lo que proporciona un mejor efecto reflectante y colores vibrantes. Bajo lupa, puede observarse una superficie arco iris. El adherido se utiliza habitualmente para berilos incoloros o ligeramente coloreados. Se cultiva una capa de esmeralda sintética verde en la superficie del berilo mediante métodos sintéticos para que actúe como una esmeralda. Debido a las diferentes dilataciones térmicas, es probable que se formen grietas en la interfaz entre la capa de esmeralda sintética y el berilo, que pueden observarse al microscopio. El recubrimiento se aplica a menudo a gemas ligeramente coloreadas, como la creación de un recubrimiento negro bajo un ópalo más fino para intensificar su color general. Las diferencias de color entre las capas pueden observarse al microscopio.
- Piedra compuesta: El proceso de unir orgánicamente dos o más materiales mediante un adhesivo para formar la apariencia de una piedra preciosa entera se denomina compuesto. Las piedras preciosas compuestas se utilizan para diamantes, ópalos, esmeraldas, rubíes, zafiros y granates. Bajo lupa, se puede observar si hay interfaces de límites en la piedra compuesta, adhesivo presente entre las capas, diferencias en las características de inclusión en varias partes de las capas superior e inferior, y burbujas presentes en la superficie compuesta.

Sección IV Refractómetro

El refractómetro para piedras preciosas se diseña y fabrica basándose en la ley de la reflexión interna total. Cuando las ondas luminosas se propagan de un medio denso a otro menos denso, se produce la reflexión interna total cuando el ángulo de incidencia alcanza un determinado grado. El tamaño del ángulo crítico para la reflexión interna total está relacionado con el índice de refracción del medio. Cuando la luz incide desde la parte frontal del refractómetro sobre el vidrio con alto índice de plomo, pasa a través de la semiesfera de vidrio con alto índice de plomo a la zona de contacto con el aceite de inmersión de alto índice de refracción y la piedra preciosa, dando lugar a la reflexión interna total. La luz refleja el otro lado del vidrio normal de alto contenido en plomo, la lente, la escala y el prisma, y llega al ocular, donde el observador puede leer directamente el valor del índice de refracción de la gema medida (figura 2-18).

El refractómetro es adecuado para piedras preciosas con superficies lisas. Las muestras deben tener superficies lisas, ser demasiado pequeñas o tener una superficie de contacto con el refractómetro insuficiente para medir su índice de refracción y birrefringencia. Las gemas orgánicas, las gemas porosas y las muestras con un índice de refracción superior a 1,78 tampoco pueden someterse a pruebas de índice de refracción y birrefringencia.

1. Requisitos previos y limitaciones para utilizar el refractómetro

Además del refractómetro, también se requieren dos condiciones para medir el índice de refracción: una es la fuente de luz de iluminación, que generalmente es una fuente de luz amarilla a 589 nm, obtenible a través de una lámpara de sodio o añadiendo un filtro amarillo a la fuente de luz o al ocular; la segunda es el líquido de contacto, que es necesario para un buen contacto entre la mesa de vidrio y la muestra de piedra preciosa, requiriendo que su índice de refracción sea mayor que el de la muestra de piedra preciosa. Cabe señalar que el líquido de contacto utilizado en el refractómetro es tóxico. Para evitar que la muestra flote o cause daños innecesarios al observador, debe reducirse al mínimo la cantidad de líquido de contacto utilizado, y el frasco debe cerrarse herméticamente después de su uso. Preste atención a los siguientes puntos durante el uso:

(1) El aceite de inmersión seleccionado debe tener un índice de refracción próximo al del vidrio con alto contenido en plomo, generalmente en torno a 1,80 - 1,81.

(2) El índice de refracción de la piedra preciosa debe ser inferior al del aceite de inmersión y al de la semiesfera de vidrio para producir una reflexión interna total, lo que permite medir su índice de refracción. Si el índice de refracción de la piedra preciosa es mayor que el del aceite de inmersión, el valor del índice de refracción de la piedra preciosa no podrá medirse en el refractómetro.

(3) El ángulo crítico de varias piedras preciosas es fijo, por lo que, basándose en las diferentes áreas de reflexión interna total de la luz, se pueden describir diferentes valores de índice de refracción de las piedras preciosas (es decir, independientemente de cómo cambie el ángulo de incidencia, sólo hay un ángulo máximo de incidencia para la reflexión interna total; toda la luz que supere este valor máximo no se reflejará) . Esto crea zonas brillantes y oscuras en el campo de visión. Girando la muestra y el polarizador en todas las direcciones y observando la escala en el límite entre claro y oscuro en el ocular, se puede determinar el índice de refracción de la piedra preciosa.

2. Pasos para utilizar el refractómetro

(1) Limpie o enjugue la muestra que se va a medir y coloque una cantidad adecuada de aceite de contacto en la platina de medición.

(2) Coloque suavemente la superficie pulida o la cara de cristal de la muestra hacia abajo sobre el aceite de contacto de la platina de medición.

(3) Gire la muestra y el polarizador en todas las direcciones y lea en el ocular de observación el valor de la escala de límites claros y oscuros, que es el índice de refracción.

(4) Un cuerpo homogéneo sólo puede medir un valor de índice de refracción. En cambio, un cuerpo no homogéneo puede medir un valor máximo y un valor mínimo, y la diferencia entre estos dos valores es la birrefringencia de la muestra.

(5) Las características ópticas de la muestra pueden determinarse basándose en los cambios en el límite claro y oscuro.

3. Usos del refractómetro

El refractómetro desempeña un papel importante en la identificación de gemas. Puede ayudar a identificar gemas tratadas de forma óptima. Por ejemplo, los índices de refracción de dos materiales en una gema compuesta suelen ser diferentes. También puede determinar la anisotropía o isotropía de la gema. Se utiliza principalmente en los siguientes aspectos de la identificación de gemas:

(1) Determinar la isotropía y la anisotropía de las piedras preciosas y medir el índice de refracción de las piedras preciosas isotrópicas.

(2) Medir los valores máximo y mínimo del índice de refracción de las piedras preciosas anisótropas y la birrefringencia.

(3) Determinar la naturaleza axial de las piedras preciosas anisótropas, si son uniaxiales o biaxiales, y el signo óptico.

(4) Determinar las piedras preciosas compuestas. Debido a los diferentes materiales de las capas superior e inferior de las piedras preciosas ensambladas, puede haber diferencias en el índice de refracción, lo que puede ayudar a determinar si existe un fenómeno de ensamblaje.

Sección V Espectroscopio de piedras preciosas

Un espectroscopio puede utilizarse para observar el espectro de absorción de las piedras preciosas, ayudando a identificar la variedad de piedras preciosas, inferir los elementos colorantes dentro de las piedras preciosas, especialmente para aquellas con espectros típicos, puede utilizarse para determinar la subespecie de las piedras preciosas, y también puede utilizarse para distinguir si las piedras preciosas han sido tratadas. El espectroscopio es particularmente útil para identificar piedras preciosas tratadas, como distinguir diamantes irradiados de diamantes naturales, corindón natural de corindón mejorado y corindón sintético, jade natural de jade teñido, y distinguir varias piedras preciosas compuestas también se puede lograr utilizando un espectroscopio.

1. Principio del espectroscopio

Un espectroscopio identifica las piedras preciosas observando la luz que las atraviesa o que se refleja en su superficie, que absorbe ondas luminosas de determinadas longitudes de onda. Cada piedra preciosa tiene una estructura interna única; incluso piedras preciosas con los mismos iones colorantes pueden producir colores muy diferentes debido a sus distintas estructuras internas. Por ejemplo, las esmeraldas y los rubíes se colorean debido a la presencia del elemento colorante cromo en el cristal; una es verde y la otra roja. Cada piedra preciosa tiene su espectro de absorción característico, que constituye la base para comprobar e identificar las piedras preciosas. El color de las piedras preciosas transparentes se debe a su absorción selectiva de la luz.

(1) Dispersión

Cuando un haz de luz blanca atraviesa la superficie inclinada de un objeto transparente (como un prisma) , se descompone en sus longitudes de onda constituyentes, produciendo colores espectrales, a saber, rojo, naranja, amarillo, verde, cian, azul y violeta. Las longitudes de onda de los colores más comunes de la luz visible son las siguientes: rojo 770-640nm; naranja 640-595nm; amarillo 595- 575nm; verde 575-500nm; cian 500-450nm; azul 450 - 435nm; violeta 440 - 400nm.

(2) Absorción selectiva

Todos los objetos presentan distintos grados de absorción de la luz visible. Las longitudes de onda absorbidas pueden verse cuando se descompone la luz que atraviesa estos objetos. Cuando todas las ondas luminosas son absorbidas, aparecen negras en el espectro; cuando lo atraviesan, muestran colores espectrales. Si el objeto absorbe algunas ondas de luz, el material presenta un color específico, y esta absorción suele estar relacionada con elementos específicos dentro del material.

2. Tipos y funciones de los espectroscopios

Tanto las piedras en bruto como las engastadas pueden analizarse con un espectroscopio. Las razones de la coloración de las piedras preciosas pueden estudiarse examinando su espectro de absorción. Utilizar un espectroscopio para identificar determinadas piedras preciosas es cómodo y rápido, especialmente en el caso de las que no pueden identificarse mediante métodos que miden la densidad y el índice de refracción, como las piedras preciosas engastadas, en las que no puede medirse la densidad, y las piedras preciosas con un índice de refracción superior a 1,81, en las que los refractómetros resultan ineficaces. Por lo tanto, la utilización de un espectroscopio de observación y ensayo para identificar las piedras preciosas es especialmente importante.

El espectroscopio utilizado para identificar piedras preciosas suele tener una estructura bastante sencilla, ya que es tubular y fácil de transportar (Figura 2 - 19) . Los espectroscopios pueden dividirse en dos tipos en función de su estructura: de tipo prisma y de tipo rejilla de difracción.

3. Estructura y características de los espectroscopios

(1) Espectroscopio de prisma

El espectroscopio de prisma consiste en una serie de prismas, que producen una trayectoria de luz relativamente recta, con estos prismas en contacto óptico. La característica del espectroscopio de prisma es que la región de luz azul-violeta está relativamente ensanchada. Por el contrario, la región de luz roja está relativamente comprimida, lo que da lugar a una distribución desigual de las zonas de color en el espectro. La ventaja es la buena transmisión de la luz, que permite que aparezca un segmento brillante del espectro, lo que es beneficioso para observar el espectro de la región de luz azul - violeta.

① Construcción:

El espectroscopio de prismas se compone de una rendija, una lente, un juego de prismas, una escala y un ocular (Figura 2 - 20) .

② Materiales del prisma:

La selección de los materiales de los prismas debe cumplir tres condiciones: no deben absorber luz visible en determinadas longitudes de onda; el color de dispersión no puede ser demasiado ancho ni demasiado estrecho; debe ser uniaxial. De lo contrario, se producirán dos conjuntos de espectros.

Los prismas suelen ser de vidrio plomado o sin plomo, preferiblemente con una combinación de prismas triangulares o pentagonales, y deben estar entrelazados.

③ Hendidura:

Ventana utilizada para controlar la cantidad de luz de fondo. Para las gemas transparentes, la rendija se cierra casi por completo; para las gemas semitransparentes o poco translúcidas, la rendija debe abrirse un poco más.

④ Ocular con tubo deslizante de enfoque:

Ajusta la distancia focal del ocular en función de las diferentes distancias focales de los ojos de cada persona.

⑤ Características espectrales:

El espectro es brillante, perteneciente a un espectro no - uniforme, con escalas de longitud de onda desiguales; las regiones púrpura y azul son relativamente ensanchadas, mientras que las regiones roja y amarilla son estrechas, adecuadas para gemas de color más oscuro, facilitando la observación de gemas que absorben la luz azul - violeta.

(2) Espectrómetro de rejilla

El espectrómetro de rejilla se compone principalmente de un grupo de rejillas de difracción. La característica de un espectrómetro de rejilla es que las regiones espectrales son aproximadamente iguales en tamaño, y la resolución de la región de luz roja es mayor que la del espectrómetro de prisma. En comparación con el espectrómetro de prisma, tiene una tasa de transmisión más baja y requiere una fuente de luz más potente (Figura 2 - 21) .

Estructura:

El espectrómetro de rejilla consta de una lente colimadora, una rejilla de difracción y un ocular (Figura 2 - 22) .

② Características espectrales:

En comparación con los espectrómetros de prisma, los espectros de los espectrómetros de rejilla son ligeramente más oscuros, más uniformes y tienen una escala de longitud de onda uniforme. Son adecuados para las piedras preciosas con buena transparencia y las que presentan líneas de absorción en la región del rojo.

4. Precauciones de uso de los espectrómetros

(1) La fuente de luz utilizada para el espectroscopio debe ser una fuente de luz blanca potente y focalizada (lámpara incandescente) , normalmente utilizando una linterna de foco, la fuente de luz de un microscopio o la fuente de luz de un polarizador.

(2) La fuente de luz tiene radiación térmica; las muestras deben mantenerse bajo la fuente de luz durante poco tiempo para evitar el sobrecalentamiento de las gemas, que puede afectar al espectro. Una exposición prolongada puede hacer que las líneas de absorción se difuminen o incluso desaparezcan.

(3) No sujete las gemas directamente con las manos, ya que la sangre humana puede producir una línea de absorción a 592 nm.

(4) La absorción de ciertas gemas puede ser direccional, por lo que debe realizarse una observación cuidadosa desde varios ángulos. Las gemas con un fuerte pleocroísmo pueden mostrar diferencias en los espectros de absorción en función de la dirección.

(5) En el caso de las gemas compuestas, debe realizarse una observación cuidadosa desde diferentes direcciones, ya que los espectros de absorción de las distintas partes pueden variar.

(6) Las personas que lleven gafas fotocromáticas deben quitarse las gafas durante las pruebas espectrales para evitar confusiones entre las líneas de absorción del neodimio en las gafas y las líneas de absorción de las piedras preciosas de prueba.

5. Color - iones causantes en las piedras preciosas y su gama aplicable

Cuando la luz blanca atraviesa piedras preciosas transparentes que contienen iones de color o se refleja en la superficie de piedras preciosas opacas, parte de la luz es absorbida, lo que hace que observemos que la piedra preciosa muestra color.

El color de una piedra preciosa está relacionado con los iones colorantes que contiene. Las piedras preciosas coloreadas por diferentes iones metálicos tienen diferentes características espectrales de absorción. Sin embargo, las piedras preciosas coloreadas por los mismos iones metálicos tienen características espectrales de absorción similares. Las líneas espectrales de absorción características de los iones metálicos pueden ayudar a determinar la variedad de la gema o si ésta ha sido tratada.

Los espectrómetros son muy amplios; pueden utilizarse para determinar los elementos causantes del color en las piedras preciosas, principalmente aplicables a las piedras preciosas de color. Las piedras preciosas incoloras, excepto el circón, los diamantes y la enstatita, no tienen espectros de absorción significativos. En la identificación, sólo son aplicables a las piedras preciosas con espectros típicos. Las piedras preciosas con espectros típicos pueden servir como características de identificación diagnóstica y deben dominarse con énfasis.

(1) Espectro de absorción de las piedras preciosas coloreadas con iones de cromo

Los iones de cromo son los elementos colorantes más importantes en las piedras preciosas comunes. Entre las piedras preciosas coloreadas con iones de cromo se encuentran los rubíes, las espinelas rojas, las alejandritas, las esmeraldas y el jade, cuyos espectros de absorción característicos se muestran en la figura 2-23 (observados con un espectrómetro de rejilla).

Aunque todas las piedras preciosas de la figura 2 - 23 están coloreadas por iones de cromo, sus espectros de absorción son similares pero no idénticos. El espectro de absorción del rubí presenta tres líneas de absorción en la región roja, una absorción amplia en la región amarillo-verde, tres líneas de absorción en la región azul y una absorción completa en la región púrpura; el espectro de absorción de la espinela roja presenta una línea de absorción en la región roja, una banda de absorción en la región amarillo-verde y una absorción completa en la región púrpura; el espectro de absorción de la alejandrita tiene una línea de absorción en la región roja, una banda de absorción en la región amarillo-verde, una línea de absorción en la región azul y una absorción completa en la región púrpura; el espectro de absorción de la esmeralda tiene una línea de absorción en la región roja, una banda de absorción débil en la región naranja-amarilla, una línea de absorción débil en la región azul y una absorción completa en la región púrpura; el espectro de absorción del jade tiene tres líneas de absorción escalonadas en la región roja ( 630 - 690nm) ) y una línea de absorción en la región púrpura a 437 nm (la línea de absorción de 437 nm puede faltar cuando el verde es brillante y puro).

(2) Espectros de absorción de piedras preciosas coloreadas con iones de hierro

Las piedras preciosas más comunes coloreadas por iones de hierro incluyen zafiros, olivino, crisoberilo y almandino, y los espectros de absorción característicos de estas piedras preciosas se muestran en la Figura 2 - 24 (observados bajo un espectrómetro de rejilla) .

El zafiro, el olivino, el crisoberilo y el almandino están coloreados por iones de hierro, pero sus espectros de absorción difieren. Las líneas de absorción del zafiro son tres bandas de absorción estrechas en la región azul a 450 nm, 460 nm y 470 nm; las líneas de absorción del olivino son tres bandas de absorción estrechas en la región azul a 453 nm, 473 nm y 493 nm; la línea de absorción del crisoberilo tiene una banda estrecha de absorción fuerte a 444 nm en la región azul; las líneas de absorción del almandino tienen tres bandas estrechas de absorción fuertes en la región amarillo-verde (505 nm, 527 nm, 576 nm), con bandas débiles en las regiones azul y naranja-amarilla.

(3) Espectro de absorción de las piedras preciosas coloreadas con iones de cobalto

Entre las piedras preciosas coloreadas con iones de cobalto se encuentran la espinela azul sintética y el vidrio de cobalto. En la figura 2-25 se muestran las líneas del espectro de absorción de estas piedras preciosas. El espectro de absorción de la espinela azul sintética presenta tres fuertes bandas de absorción en las regiones verde, amarilla y naranja-amarilla, con la banda de absorción más estrecha en la región verde; el espectro de absorción del vidrio de cobalto presenta tres fuertes bandas de absorción en las regiones verde, amarilla y naranja-amarilla, con la banda de absorción más estrecha en la región amarilla.

(4) Espectros de absorción de otras piedras preciosas comunes

Otras piedras preciosas comunes son el diamante, el circón y la espesartina, entre otras. Los espectros de absorción de estas piedras preciosas se muestran en la Figura 2 - 26.

El espectro de absorción de un diamante incoloro es una línea a 415 nm en la región violeta; la línea de absorción de la región roja a 653,5 nm es una línea de absorción diagnóstica para el circón incoloro; las líneas de absorción del circón coloreado se distribuyen uniformemente en varias zonas de color de 1 a 40, con la línea de absorción de la región roja a 653,5 nm; la banda estrecha de absorción de la región violeta a 432 nm es una banda de absorción diagnóstica para la espesartina.

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6. Optimización del espectro de absorción de las piedras preciosas tratadas

(1) Piedras preciosas tratadas térmicamente

Después de someter las piedras preciosas naturales a un tratamiento térmico, sus elementos colorantes cambian de estado de valencia o se transforman en otros iones colorantes, alterando así el color de las piedras o aumentando su transparencia.

Por ejemplo, más de 90% de zafiros australianos se someten a tratamiento térmico; antes del tratamiento, las líneas de absorción a 450nm, 460nm, 470nm están casi conectadas, mientras que después del tratamiento, la línea de absorción a 470nm está separada, y las tres líneas son relativamente distintas; en la banda de absorción de la turmalina, la más fuerte está a 595nm, y después del tratamiento térmico, la de 595nm puede no ser la más fuerte.

(2) Piedras preciosas irradiadas

La irradiación puede colorear piedras preciosas, principalmente causando defectos en las piedras preciosas, formando centros de color. Las piedras preciosas coloreadas por este método no suelen tener espectros de absorción característicos, y sólo unas pocas muestran espectros de absorción. Por ejemplo, los diamantes coloreados por bombardeo de neutrones muestran un par de líneas de absorción a 498 nm y 504 nm.

(3) Piedras preciosas teñidas

El jade verde natural presenta tres líneas de absorción a 630 nm, 660 nm y 690 nm, mientras que el jade teñido muestra una banda de absorción ancha a 630 - 670 nm. Después de la decoloración, las líneas espectrales pueden aparecer menos profundas y más estrechas, o puede aparecer sólo una línea de absorción; la jadeíta teñida tiene una banda de absorción vaga en la región de la luz roja a 650nm (Figura 2 - 27) , un rasgo típico de identificación.

(4) Piedras preciosas rellenas

El tratamiento de relleno se utiliza habitualmente para gemas estructuralmente porosas, como la turquesa, que a menudo se rellena con plástico coloreado debido a su color más claro y a su textura blanda. La turquesa rellena no presenta líneas espectrales de absorción características. En cambio, la turquesa natural muestra una línea de absorción débil a 460 nm y una fuerte a 432 nm cuando se observa con luz reflejada.

Sección VI Determinación de la densidad de las piedras preciosas

La densidad es un parámetro físico importante en la identificación de piedras preciosas, y cada tipo de piedra preciosa tiene su valor de densidad fijo. Por lo tanto, las piedras preciosas pueden identificarse en función de su densidad. Diferentes piedras preciosas tienen diferentes densidades o rangos de densidad debido a variaciones en la composición química y la estructura cristalina, e incluso el mismo tipo de piedra preciosa puede tener ciertas diferencias en la densidad debido a variaciones en la composición química o la presencia de impurezas.

La prueba de densidad también es un método de identificación relativamente eficaz para las gemas tratadas de forma optimizada. La mayoría de las piedras preciosas que han sido sometidas a un tratamiento de relleno tienen una densidad menor que las piedras preciosas naturales, como la turquesa rellena, que tiene una densidad menor que la turquesa natural. Sin embargo, algunas gemas tratadas de forma optimizada, como las orgánicas y las compuestas, no pueden identificarse mediante pruebas de densidad. En la actualidad, los métodos más utilizados para medir la densidad incluyen el pesaje en balanza y los métodos de líquidos pesados.

La balanza es un instrumento para medir la masa de los objetos. En gemología, se utiliza no sólo para pesar piedras preciosas, sino también para determinar su densidad. Para pesar la calidad (peso) de las piedras preciosas, las normas nacionales exigen que la balanza tenga una precisión de una diezmilésima de gramo. La calidad (peso) de las piedras preciosas y su densidad son bases importantes para identificar y evaluar las piedras preciosas, por lo que utilizar la balanza correctamente es una habilidad importante.

La balanza más utilizada es la electrónica. Independientemente del tipo de balanza, para garantizar la precisión del pesaje, deben observarse los dos puntos siguientes: debe calibrarse y ponerse a cero antes de utilizarla; durante el pesaje, el entorno debe mantenerse relativamente quieto, por ejemplo, evitando las vibraciones de la plataforma de la balanza y la convección del aire.

1. Método de determinación de la densidad relativa de las piedras preciosas

(1) Principio de prueba

La unidad comúnmente utilizada para la densidad de las piedras preciosas es g/㎝³, que representa la masa de una piedra preciosa con un volumen de 1㎝³. La determinación de la densidad es bastante compleja porque la densidad relativa está muy próxima al valor de la densidad, con un factor de conversión de sólo 1,0001. En gemología, el valor de densidad relativa medido suele tomarse como un valor de densidad aproximado, y la densidad relativa en las piedras preciosas suele representarse por d.

El método para determinar la densidad relativa (también conocido como método de pesaje hidrostático) se basa en el principio de Arquímedes. Cuando un objeto se sumerge en un líquido, la fuerza de flotación ejercida por el líquido sobre el objeto es igual al peso del líquido desplazado. Si el líquido es agua, el efecto de la temperatura del agua sobre la masa de una unidad de volumen de agua es despreciable. Según el principio de Arquímedes, la densidad de la muestra (p) puede calcularse utilizando la masa de la muestra en el aire (m) y la masa(m₁) en el medio líquido (p₀) según la fórmula (2 - 1) .

En la fórmula,

ρ- la densidad de la muestra a temperatura ambiente, g/cm³

m-la masa de la muestra en el aire, g;

m₁-la masa de la muestra en el medio líquido, g;

ρ₀-la densidad del medio líquido, g/cm^3.

El líquido comúnmente utilizado es el agua; como la densidad del agua es aproximada, se puede ignorar el empuje del aire sobre la gema, y la masa de la gema es la misma que la masa del objeto en el aire. Para obtener el valor de la densidad, pesa el objeto en el aire y en el agua.

(2) Pasos de la prueba

El equipo necesario para probar la densidad relativa incluye una balanza, un vaso de vidrio, un soporte de madera y un alambre de cobre.

① Limpie la gema para asegurarse de que no hay impurezas en su superficie.

② Ajuste la balanza a una posición nivelada y mida la masa(m) de la piedra preciosa en el aire.

③ Coloque un vaso de precipitados lleno de agua sobre el soporte, ponga la piedra preciosa en una cesta de alambre y pese la masa(m₁) de la piedra preciosa en el agua.

④ Calcular la densidad relativa de la piedra preciosa(d) = la masa de la piedra preciosa en el aire(m) / (la masa de la piedra preciosa en el aire(m) - la masa de la piedra preciosa en el agua(m₁) ) .

(3) Precauciones

El método de pesaje estático en agua para determinar la densidad relativa es adecuado para analizar una única variedad de materiales de piedras preciosas. Preste atención a los siguientes puntos durante la medición:

① La gema a ensayar debe ser no absorbente; las gemas rellenas, orgánicas, etc. no pueden ensayarse para determinar la densidad relativa mediante este método.

② Al medir en agua, ésta debe ser estable y deben evitarse las burbujas en la medida de lo posible.

③ Utiliza unas pinzas para manipular la gema con cuidado y procura no agitarla.

④ El entorno debe ser silencioso para no afectar a la precisión de la medición.

⑤ Si la muestra es demasiado pequeña, el error de medición será mayor; si la muestra es demasiado grande y supera el rango de pesaje de la balanza, no se podrá determinar su densidad relativa.

⑥ Los resultados de la prueba conservan dos decimales.

Al pesar la masa de piedras preciosas en agua, es importante eliminar la influencia de los objetos circundantes en los datos de pesaje. Por ejemplo, no deben adherirse burbujas alrededor de la piedra preciosa, el soporte y el vaso no deben tocar el platillo de la balanza, el hilo de cobre no debe entrar en contacto con el vaso, etc.

2. Determinación de la densidad relativa de las piedras preciosas por el método del líquido pesado

En la identificación de gemas, el estado de distribución de las gemas en líquidos pesados (aceite de inmersión) se utiliza a menudo para estimar el rango de densidad relativa de las gemas. La densidad relativa de los distintos líquidos pesados se determina en función de la densidad relativa de las piedras preciosas.

Este método es la forma más sencilla y cómoda de medir la densidad relativa de una sustancia, sin necesidad de balanza, sino comparando la densidad relativa de la sustancia con un conjunto de líquidos pesados de diferentes densidades relativas. Colocando la gema en un líquido de densidad relativa conocida y observando el fenómeno de hundimiento o flotación, si se hunde hasta el fondo del líquido, indica que la densidad relativa de la gema es mayor que la del líquido; si flota en la superficie del líquido, la densidad relativa de la gema es menor que la del líquido; sólo cuando está suspendida en el líquido las dos densidades relativas se asemejan. Los líquidos pesados más utilizados son el bromoformo, el tetrabromoetano, la solución de Duriel, el diiodometano y la solución de Clerici, todos ellos con densidades relativas fijas. Es necesario diluirlos con diferentes soluciones para crear una serie de líquidos pesados, como se muestra en la Tabla 2 - 2.

Tabla 2 - 2 Densidades relativas de los líquidos pesados más comunes

Nombre del líquido pesado	Densidad relativa	Diluyente	Intervalo de dilución
Bromometano	2.89	Benceno, dimetilbenceno, bromonaftaleno	2.5 - 2.88
Tetrabromoetano	2.95	Dimetilbenceno	2.67 - 2.95
La solución de Duriel	3.19	Agua	2.2 - 3.19
Diiodometano	3.34	Benceno, dimetilbenceno	3.1 - 3.3
La solución de Clerici	4.15	Agua	3.33 - 4.15

El líquido pesado puede determinar la densidad relativa de algunas piedras preciosas óptimamente tratadas; por ejemplo, la densidad relativa de las piedras preciosas rellenas es inferior a la de las piedras preciosas naturales. A la hora de determinar la densidad relativa de las piedras preciosas, deben tenerse en cuenta los siguientes puntos:

① El líquido pesado suele ser tóxico; el tiempo de medición no debe ser demasiado largo y debe sellarse y guardarse al abrigo de la luz después de su uso.

② Trate de evitar la evaporación y la contaminación. De lo contrario, provocará errores en la densidad relativa del líquido pesado.

③ Evite utilizar la medición de líquidos pesados para sustancias fácilmente solubles, como piedras preciosas orgánicas naturales, plásticos sintéticos, revestimientos artificiales y piedras de dos y tres capas.

El método del líquido pesado se utiliza habitualmente para medir piedras preciosas con densidades relativas muy diferentes, como los diamantes y sus imitaciones. Es uno de los métodos de identificación más eficaces en un entorno fluido.

3. Optimización de las pruebas con líquidos pesados (aceite de inmersión) para determinar las características de las piedras preciosas

El líquido pesado puede utilizarse para comprobar las características de las piedras preciosas parcialmente optimizadas, principalmente en los siguientes aspectos.

(1) Detección de piedras ensambladas

Coloque las gemas ensambladas en el líquido de inmersión y obsérvelas en dirección paralela al plano de la faja. Pueden observarse diversas características de las gemas ensambladas, como las costuras de unión de las capas de ensamblaje, los cambios de color entre las capas superior e inferior, etc.

(2) Observación de la estructura de la gema con un microscopio

Cuando el índice de refracción de la piedra preciosa se aproxima al del aceite de inmersión, la luz reflejada y la luz difusa reflejada en la superficie de la piedra preciosa disminuyen, lo que resulta beneficioso para observar y estudiar las características internas de la piedra preciosa, como las líneas de crecimiento, las bandas de color, las inclusiones, etc.

(3) Detección del tratamiento de crecimiento compuesto y del tratamiento de difusión

El uso de líquido pesado (aceite de inmersión) permite la observación de las capas de crecimiento y difusión compuestas - gemas tratadas de esmeraldas sintéticas, etc.

Sección VII Identificación de la luz ultravioleta de onda larga y onda corta

Las lámparas de fluorescencia ultravioleta (denominadas lámparas UV) son un importante instrumento auxiliar de identificación que se utiliza principalmente para observar las características luminiscentes de las piedras preciosas. Algunas piedras preciosas emiten luz visible cuando se irradian con luz ultravioleta, lo que se denomina fluorescencia ultravioleta. Aunque las reacciones de fluorescencia rara vez son decisivas

pruebas para determinar la especie de las piedras preciosas, pueden distinguir rápidamente entre distintos tipos de piedras preciosas en determinados aspectos, como identificar los diamantes de sus imitaciones como la circonita cúbica, los rubíes de los granates, etc. Las características de fluorescencia ultravioleta también pueden determinar si una piedra preciosa ha sido sometida a un tratamiento de optimización.

La luz ultravioleta está fuera de la gama de luz visible, con una longitud de onda de aproximadamente 100 nm - 380 nm. Cada gema presenta un color diferente bajo la luz ultravioleta. Algunas piedras preciosas óptimamente tratadas producen colores específicos bajo la luz ultravioleta, lo que ayuda a identificar si una piedra preciosa ha sido sometida a un tratamiento de optimización. La luz ultravioleta se divide en luz ultravioleta de onda larga y luz ultravioleta de onda corta. La luz ultravioleta de onda larga va de 380 a 300 nm y la luz ultravioleta de onda corta va de 300 a 200 nm.

1. Principio de funcionamiento de la lámpara UV

Las lámparas ultravioleta de onda larga suelen emitir luz con una longitud de onda de 365 nm, mientras que las lámparas ultravioleta de onda corta emiten luz con una longitud de onda de 253,7 nm (Figura 2-28).

Los tubos de las lámparas ultravioleta pueden emitir ondas de luz ultravioleta dentro de una determinada gama de longitudes de onda. Tras pasar por filtros especialmente diseñados, sólo emiten luz ultravioleta de onda larga con una longitud de onda de 365 nm o luz ultravioleta de onda corta de 253,7 nm. Las características de fluorescencia de las piedras preciosas bajo luz ultravioleta de onda larga y onda corta pueden ayudar a identificarlas.

2. Cómo utilizar las lámparas ultravioletas

En la actualidad, existen varios tipos de lámparas ultravioleta en el mercado, todas con la misma estructura interna y principio de funcionamiento, que consta de tres partes: fuente de luz ultravioleta, caja oscura y ventana de observación. Algunas también vienen con gafas de protección ocular para evitar los daños oculares causados por la luz ultravioleta.

Coloque la gema a examinar bajo una lámpara UV, encienda la fuente de luz, seleccione onda larga (LW) u onda corta (SW) , y observe la luminiscencia de la gema. Además de observar la intensidad de la fluorescencia, preste atención al color de la fluorescencia y a la zona de la que emana. La intensidad de la fluorescencia suele clasificarse en cuatro niveles: nula, débil, media y fuerte. A veces, debido al reflejo de la luz ultravioleta en las facetas de la gema, puede producirse una falsa impresión de fluorescencia púrpura; en este caso, cambie ligeramente la orientación de la gema. Además, la fluorescencia es la luz emitida por la gema en su conjunto, mientras que la reflexión en las facetas es localizada, con una intensidad de luz desigual, y parece rígida. La intensidad de fluorescencia de la gema bajo una onda larga suele ser mayor que bajo una onda corta. Si necesita observar la fosforescencia de la muestra, apague el interruptor y continúe observando.

3. El papel de las lámparas UV en la identificación de gemas

(1) La fluorescencia UV se utiliza para identificar variedades de gemas

Algunas variedades de gemas son similares en apariencia cromática, como los rubíes y los granates, ciertas esmeraldas y el cristal verde, los zafiros y la benitoíta. Sin embargo, sus características de fluorescencia presentan diferencias significativas, por lo que las pruebas de fluorescencia pueden ayudar a distinguirlas.

(2) Ayuda a diferenciar algunas gemas naturales de las sintéticas

Los rubíes naturales contienen algunos elementos de hierro en diversos grados, y su color de fluorescencia bajo la luz ultravioleta es menos brillante y vivo que el de los sintéticos. El color de fluorescencia de las esmeraldas naturales no suele ser tan vivo como el de las sintéticas; los zafiros amarillos sintéticos de fusión por llama parecen inertes o emiten fluorescencia roja bajo luz de onda larga, mientras que algunos zafiros amarillos naturales muestran fluorescencia amarilla; los zafiros azules sintéticos de fusión por llama muestran fluorescencia azul claro - blanco o verde, mientras que la gran mayoría de los zafiros azules naturales parecen inertes.

(3) Ayudar a identificar los diamantes y sus imitaciones

La intensidad de la fluorescencia de los diamantes varía mucho, de nula a intensa, y puede mostrar varios colores. Los diamantes con fuerte fluorescencia azul suelen tener fosforescencia amarilla. Las imitaciones comunes, como la zirconia cúbica sintética, parecen inertes o emiten fluorescencia amarilla bajo luz ultravioleta de onda larga. Por el contrario, el granate de itrio y aluminio presenta fluorescencia amarilla y el granate de gadolinio y galio a menudo aparece rosado. Bajo la luz de onda corta, la espinela sintética incolora emite fluorescencia azul-blanca, y el corindón sintético incoloro muestra fluorescencia azul claro. Por lo tanto, la luz ultravioleta es muy útil para identificar los grupos de diamantes, ya que si todos son diamantes, su intensidad de fluorescencia y su color no serán uniformes, mientras que la zirconia cúbica sintética, el granate de itrio y aluminio, etc., tienen una intensidad de fluorescencia más uniforme.

(4) Ayudar a determinar si las piedras preciosas han sido mejoradas artificialmente.

A veces, las piedras preciosas optimizadas tienen características fluorescentes diferentes a las de las piedras preciosas naturales. Por ejemplo, la capa de pegamento de algunas piedras partidas es fluorescente, el relleno de las gemas rellenas de aceite y vidrio puede ser fluorescente, las perlas negras tratadas con nitrato de plata no son fluorescentes y algunas perlas negras naturales pueden ser fluorescentes.

La jadeíta de grado B a veces emite una fuerte fluorescencia (Figura 2-29). La jadeíta natural también puede producir una fluorescencia localizada, mientras que la jadeíta de grado B o B + C tratada puede producir una fluorescencia general uniforme. Si se erosiona con un ácido fuerte y luego se tiñe con resina, el tinte puede cubrir la fluorescencia, haciéndola invisible. Para obtener un juicio exhaustivo, deben utilizarse conjuntamente otros métodos durante la detección.

4. Notas sobre la observación de la fluorescencia

Observar la fluorescencia de las piedras preciosas es muy conveniente, y el color y la intensidad de la fluorescencia pueden ayudar a determinar el tipo de piedra preciosa y si ha sido tratada. Durante el proceso de observación, deben tenerse en cuenta los siguientes puntos:

(1) La luz ultravioleta de onda corta puede dañar los ojos y la piel y, en casos graves, puede provocar ceguera. Debe evitarse mirar directamente a los tubos fluorescentes. Además, no coloque las manos bajo la luz ultravioleta de onda corta; lo mejor es utilizar pinzas en lugar de las manos para evitar quemaduras.

(2) La reacción de fluorescencia de las piedras preciosas sólo sirve como prueba auxiliar de identificación. Si una muestra brilla localmente, especialmente en el jade compuesto por múltiples minerales, la fluorescencia puede tener su origen en uno de esos minerales. Por ejemplo, la calcita en el lapislázuli presenta fluorescencia; a veces, se debe a aceite o cera en la superficie de la piedra preciosa, por lo que la muestra debe limpiarse y volver a analizarse

(3) Al evaluar la fluorescencia de las piedras preciosas, debe tenerse en cuenta la transparencia de la muestra, ya que existen diferencias de fluorescencia entre las muestras transparentes y las opacas.

(4) El color de fluorescencia de una piedra preciosa puede diferir del color de la propia piedra preciosa, y puede haber diferencias significativas de fluorescencia entre distintas muestras del mismo tipo de piedra preciosa.

(5) Al observar la fluorescencia, la piedra preciosa debe colocarse en un entorno oscuro; un fondo negro es beneficioso para observar la fluorescencia de la piedra preciosa.

5. Características de algunas piedras preciosas bajo luz ultravioleta de onda larga

(1) Diamante

Los diamantes incoloros de alta calidad presentan a menudo una tonalidad azul cuando se observan a la luz natural. Debido a diferentes impurezas, los diamantes pueden mostrar fluorescencia en rosa, azul - blanco, amarillo, verde, naranja y otros colores.

Los diamantes de color amarillo-marrón tienen en su mayoría una fluorescencia débil, con colores turbios o ninguna fluorescencia. Los diamantes Novo tratados a alta temperatura y alta presión tienen una fuerte fluorescencia amarillo-verde, y algunas piedras compuestas de diamante también emiten una fluorescencia diferente a la de los diamantes naturales.

(2) Esmeralda

La esmeralda presenta diferentes características ópticas debido a sus diversos orígenes. Las esmeraldas colombianas con inclusiones suelen mostrar una fluorescencia roja oscura, mientras que las que tienen menos inclusiones tienden a mostrar una fluorescencia roja brillante; algunas esmeraldas de otros orígenes pueden no mostrar fluorescencia o tener una fluorescencia muy débil.

Las esmeraldas sintéticas suelen presentar una fuerte fluorescencia roja brillante. La fluorescencia de las esmeraldas sintéticas suele ser más intensa que la de las esmeraldas naturales. La mayoría de las esmeraldas rellenas de aceite muestran una fuerte fluorescencia bajo la luz de onda larga, y la intensidad de la fluorescencia depende de la naturaleza del aceite de relleno; algunas pueden tener una fluorescencia débil o nula.

(3) Rubí

Los rubíes naturales suelen mostrar una fluorescencia roja brillante bajo luz ultravioleta de onda larga, y sus características ópticas pueden variar ligeramente en función de la calidad y el color; los rubíes de menor calidad o de colores más claros pueden mostrar una fluorescencia más débil. Los rubíes sintéticos muestran una fluorescencia roja más viva; los rubíes teñidos, incoloros rellenos de aceite o coloreados rellenos de aceite también pueden mostrar fenómenos de fluorescencia diferentes.

(4) Zafiro

La mayoría de los zafiros naturales no presentan asterismo, pero los zafiros amarillos, claros y casi incoloros de Sri Lanka pueden mostrar asterismo naranja, rosa y rojo oscuro.

Los zafiros sintéticos y los zafiros rosas, naranjas, violetas y de color cambiante presentan asterismo rojo, los zafiros amarillos sintéticos de color níquel generalmente no presentan fluorescencia y los zafiros sintéticos azules no presentan asterismo.

6. Características de algunas piedras preciosas bajo luz ultravioleta de onda corta

(1) Piedras preciosas de corindón

Los rubíes naturales presentan una fluorescencia roja oscura bajo luz ultravioleta de onda corta, mientras que los rubíes sintéticos muestran una fluorescencia roja brillante; los zafiros naturales no suelen presentar fluorescencia, mientras que los zafiros sintéticos suelen mostrar una fluorescencia blanca lechosa; los zafiros naturales tratados térmicamente muestran una fluorescencia blanca lechosa, y los rubíes teñidos muestran una fluorescencia roja brillante bajo luz ultravioleta de onda corta.

(2) Diamante

Los diamantes naturales no muestran fluorescencia o muestran una débil fluorescencia roja bajo luz ultravioleta de onda corta; los diamantes sintéticos producen diferentes efectos de fluorescencia bajo luz ultravioleta de onda corta, dependiendo de su color.

(3) Topacio imperial

Bajo la luz ultravioleta de onda corta, el topacio imperial presenta una fluorescencia amarilla - verde o azul - blanca.

(4) Circón

El circón natural incoloro muestra una fluorescencia amarillo claro turbio bajo la luz ultravioleta de onda corta, mientras que el circón marrón muestra una fuerte fluorescencia amarillo turbio. El "circón blanco" y otras piedras preciosas de gama media disponibles en el mercado son todas circonitas cúbicas sintetizadas artificialmente, que no poseen las mismas propiedades ópticas, por lo que es fácil distinguir el circón de los diamantes utilizando estas características.

Sección VIII Filtro de color Chelsea

El filtro se utiliza habitualmente para detectar ciertas piedras preciosas que presentan diferentes colores debido a una absorción selectiva especial. Puede detectar ciertas piedras preciosas verdes, azules y teñidas y servir como instrumento auxiliar para la identificación. El filtro Chelsea consta de dos placas de gel filtrante que sólo dejan pasar la luz roja intensa y la amarillo-verde (figura 2 - 30) . Cuando la luz incidente se refleja en la piedra preciosa sobre las placas de filtro, puede pasar una pequeña cantidad de luz verde cuando la longitud de onda es de 560 nm. Al mismo tiempo, cuando la longitud de onda es de 700 nm, pasa una gran cantidad de luz infrarroja cercana, y las placas filtrantes absorben y filtran la luz de otros rangos de longitud de onda.

En las piedras preciosas transparentes, la mayoría de las gemas coloreadas por iones de cromo aparecen en rojo y verde brillantes. Cuando se detectan esmeraldas, la mayoría de las producidas de forma natural aparecen rojas bajo un filtro Chelsea; si la gema original tiene buen color, muestra un bello color parecido al rubí bajo el filtro; si la gema original es de color claro, aparece de color rojo claro. Las esmeraldas sintéticas muestran un rojo intenso o brillante bajo el filtro Chelsea. El filtro Chelsea es muy eficaz para detectar piedras preciosas verdes, azules y rojas, y es especialmente eficaz para identificar esmeraldas, zafiros, jade, espinelas y rubíes birmanos. Cuando se utiliza el filtro Chelsea para la inspección, los ojos y el filtro deben estar lo más cerca posible para evitar interferencias de la luz externa.

1. Cómo utilizar el filtro Chelsea

(1) Limpie la muestra.

(2) Coloque la muestra en una pizarra (no reflectante o que no afecte al fondo de observación) .

(3) Coloque la muestra en una zona bien iluminada o bajo una luz incandescente intensa, permitiendo que la luz se refleje en la superficie de la muestra de gema analizada.

(4) Mantener el filtro de color lo más cerca posible de los ojos, observando a unos 30 cm de la muestra.

2. Aplicación del filtro de color Chelsea

En la década de 1990, a medida que crecía el amor de la gente por la jadeíta en China, aparecieron en el mercado imitaciones de jadeíta natural coloreada de alta calidad. La mayor parte de la jadeíta teñida se colorea con sales de cromo y, debido a la presencia de iones de cromo en el interior de la gema, aparece de color rojo bajo el filtro de color Chelsea. Esta característica permite distinguirla de la jadeíta natural. Por ello, el filtro de color Chelsea se denomina a veces filtro de color jadeíta. Cabe destacar que no toda la jadeíta teñida aparece de color rojo bajo el filtro de color; la jadeíta teñida con sales de níquel no cambia de color bajo el filtro Chelsea.

El filtro de color Chelsea identifica principalmente las piedras preciosas verdes y azules y algunas piedras preciosas teñidas. La jadeíta, el ópalo, la turmalina verde, la aguamarina, la espinela azul natural (color Fe), el zafiro, el topacio azul y algunas esmeraldas no suelen cambiar de color con el filtro. Algunas esmeraldas, demantoides, cromo vanadio grossular, hidrogrossular, lapislázuli y aventurina cambian a rojo bajo el filtro. Las gemas verdes o azules tratadas con sales de cromo se vuelven rojas bajo el filtro.

3. Precauciones de uso de los filtros de color Chelsea

Los filtros de color son de pequeño tamaño, fáciles de transportar y permiten distinguir ciertas piedras preciosas verdes y azules naturales y piedras preciosas teñidas. Al utilizarlos hay que tener en cuenta los siguientes puntos:

(1) Elija una fuente de luz adecuada para la observación; las linternas débiles y las lámparas incandescentes no son adecuadas, y la luz solar directa tampoco es eficaz.

(2) La profundidad del color observado a través del filtro de color depende del tamaño, la forma, la transparencia y el color inherente de la muestra.

(3) Debido a las diferencias en el tipo y contenido de los colorantes, la reacción de cada muestra puede variar.

(4) La identificación del filtro de color es sólo un medio auxiliar y debe combinarse con otros resultados de identificación para emitir un juicio.

Sección IX Aplicación de grandes instrumentos en la identificación del tratamiento de optimización de piedras preciosas

Con el desarrollo de la ciencia y la tecnología modernas, surgen constantemente nuevos métodos de tratamiento de optimización y variedades de piedras preciosas. Algunas piedras preciosas que han sido sometidas a tratamientos de optimización tienen características superficiales e internas muy similares a las naturales, lo que plantea problemas de identificación y dificulta su distinción con los instrumentos convencionales de identificación de piedras preciosas. En los últimos años, la introducción y aplicación de algunos instrumentos analíticos de gran tamaño han resuelto muchos problemas que no pueden identificarse con los instrumentos convencionales. Por lo tanto, los grandes instrumentos desempeñan un papel cada vez más importante en la identificación de piedras preciosas optimizadas.

1. Espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier

Un espectrómetro de infrarrojos suele constar de una fuente de luz, un monocromador, un detector y un sistema informático de tratamiento de la información (Figura 2 - 31) . Según el tipo de dispositivo espectroscópico, puede clasificarse en dispersivo o interferométrico. En el caso de un espectrofotómetro infrarrojo de equilibrio cero óptico de doble haz dispersivo, cuando la muestra absorbe radiación infrarroja a una determinada frecuencia, los niveles de energía vibracional de las moléculas experimentan transiciones, lo que da lugar a una reducción de la frecuencia correspondiente de la luz en el haz transmitido. Esto crea una diferencia de intensidad entre el haz de referencia y el haz de la muestra, lo que permite medir el espectro infrarrojo de la muestra.

La espectroscopia infrarroja puede utilizarse para estudiar la estructura de las moléculas y los enlaces químicos, y también puede servir como método para caracterizar e identificar especies químicas. La espectroscopia infrarroja, abreviada como FTIR, tiene un alto grado de especificidad y puede analizarse e identificarse comparándola con los espectros infrarrojos de compuestos estándar. Se han publicado varias colecciones de espectros infrarrojos estándar, y estos espectros pueden almacenarse en un ordenador para su comparación y recuperación con fines de análisis e identificación.

(1) Principios básicos

La luz infrarroja a 4000 - 400cm^{– 1} hace que las moléculas experimenten transiciones en los niveles de energía vibracional y rotacional durante los procesos vibracional y rotacional; cuando la vibración molecular cambia con el momento dipolar, la distribución de carga dentro de la molécula cambia, generando un campo eléctrico alterno. La absorción infrarroja sólo se produce cuando la frecuencia de este campo coincide con la frecuencia de la radiación electromagnética incidente. Por lo tanto, hay dos condiciones para generar espectros infrarrojos: la radiación debe tener suficiente energía para inducir transiciones vibratorias en la sustancia, y la molécula debe tener un momento dipolar.

Las líneas espectrales infrarrojas se dividen en tres categorías en función del número de onda: infrarrojo lejano, 50 - 400 cm.^{– 1}infrarrojo medio, 400 - 4000 cm^{– 1}infrarrojo cercano, 4000 - 7500cm^{– 1}. El espectro de absorción de los minerales se refiere a las diferentes frecuencias de luz infrarroja que irradian el mineral, dando lugar a diferentes relaciones de transmisión. El eje vertical representa la transmitancia y el eje horizontal la frecuencia. Esto forma una curva que representa los cambios del mineral, que se denomina espectro de absorción de infrarrojos de ese mineral. El análisis cualitativo y cuantitativo de las sustancias puede realizarse basándose en las bandas de absorción de los grupos iónicos en el rango infrarrojo.

(2) Métodos de ensayo

Los métodos de ensayo de espectroscopia de infrarrojos para gemas se dividen en métodos de transmisión y métodos de reflexión.

① El método de transmisión (método de la pastilla de polvo) es un método de identificación destructivo, que estudia principalmente el agua, la materia orgánica y las impurezas de los minerales de las piedras preciosas. El método de preparación es el de pastillas de bromuro de potasio (KBr), por lo que para reducir el impacto en la medición, el KBr debe ser preferiblemente de grado reactivo óptico o al menos de grado analítico. Debe molerse adecuadamente (por debajo de 200 mallas) antes de su uso y colocarse en un desecador durante al menos 4 horas después de secarse a 120℃ o más. Si se observan aglomeraciones, debe secarse de nuevo. La pastilla de KBr vacía preparada debe ser transparente, y la transmitancia debe ser superior a 75%. La muestra tomada para el método de la pastilla es generalmente de 1 - 2 mg, y el KBr utilizado es de unos 200 mg.

② El método de reflexión es actualmente el más utilizado para identificar el tratamiento optimizado de las piedras preciosas. Basado en las características espectrales de reflexión infrarroja de piedras preciosas transparentes u opacas, ayuda en la identificación de materiales de tratamiento de relleno, tintes y otros materiales de polímeros orgánicos, por lo que es un método de identificación preciso y no destructivo.

(3) Aplicación en la investigación gemológica

Las características espectrales infrarrojas dependen de la composición material y de la estructura de la piedra preciosa; no hay dos piedras preciosas que tengan espectros infrarrojos completamente idénticos. El análisis espectral por infrarrojos no daña la muestra, el funcionamiento del instrumento es sencillo, la respuesta es sensible y la estructura de las pruebas es precisa. Las características espectrales infrarrojas de las piedras preciosas pueden determinar el tipo de piedra preciosa, si es sintética u optimizada.

① Distinción entre piedras preciosas naturales y piedras preciosas sintéticas: Las piedras preciosas naturales y sintéticas son iguales en composición y propiedades fisicoquímicas. Aun así, se producen diferentes cambios en la estructura debido a las diferencias en los entornos de crecimiento. Por ejemplo, la amatista natural y la sintética, aparte de las diferencias de color, transparencia e inclusiones internas, también tienen espectros infrarrojos diferentes; el espectro infrarrojo de la amatista sintética tiene un pico de absorción a 3450cm^{– 1}, mientras que la amatista natural no presenta este pico de absorción (Figura 2 - 32) .

② El método de identificación del tratamiento de relleno artificial tiene dos o más grupos epoxi, utiliza grupos funcionales alifáticos, alicíclicos o aromáticos como esqueleto, y reacciona con un agente de curado para generar una estructura de red tridimensional de resina epoxi polimérica, principalmente en forma de relleno, ampliamente utilizada en el tratamiento de relleno artificial de jade, turquesa y esmeralda y otros jades preciosos. Existen muchos tipos de resinas epoxi, y siguen apareciendo nuevas variedades. Las variedades comunes son la poliolefina epoxidada, la resina epoxi de ácido peracético, el polímero de olefina epoxi, la resina de epiclorhidrina, la resina de bisfenol A, el polímero de condensación de epiclorhidrina y bisfenol A, la resina de bisepiclorhidrina, etc.

Al obtener las vibraciones moleculares de las sustancias, FTIR puede analizar eficazmente moléculas de agua, grupos hidroxilo, resinas o aceites en cristales. Por ejemplo, el análisis de las esmeraldas rellenas con un espectrómetro de infrarrojos por transformada de Fourier se realiza generalmente por el método de reflexión, colocando la tabla de la gema boca abajo en la platina de muestras, con la luz entrando por el pabellón de la gema, atravesando toda la gema, reflejándose en el espejo y volviendo a atravesar la gema hasta el detector. Al inspeccionar la muestra, la gema debe girar 360° sobre el espejo, ya que la resina o el aceite que rellenan las grietas ocupan sólo una pequeña parte de la gema, y la luz producida debe penetrar en la zona rellenada.

Un espectrómetro de infrarrojos por transformada de Fourier puede distinguir entre la jadeíta natural y la jadeíta rellena. La jadeíta natural presenta picos de absorción muy amplios, mientras que el espectro de la jadeíta rellena muestra picos de absorción infrarroja distintos de la resina en una banda muy estrecha (3200～ 2800cm^{– 1}) (véase la figura 2-33).

2. Análisis por espectroscopia Raman

(1) Principios básicos

La espectroscopia Raman es un tipo de espectroscopia de dispersión. El método de análisis de la espectroscopia Raman se basa en el efecto de dispersión Raman descubierto por el científico indio C.V. Raman, analizando el espectro de luz dispersa que difiere en frecuencia de la luz incidente para obtener información sobre las vibraciones y rotaciones moleculares, y se utiliza como método analítico para la investigación de la estructura molecular. Analizando el espectro Raman, podemos conocer el nivel de energía de vibración y rotación de la sustancia para identificarla y analizar su naturaleza. La espectroscopia Raman tiene las ventajas de no ser destructiva, una velocidad de detección extremadamente rápida y un bajo coste. También es sensible a enlaces covalentes altamente simétricos con poco o ningún movimiento dipolar natural. La figura 2 - 34 muestra la estructura básica del espectrómetro Raman.

La espectroscopia Raman puede identificar las propiedades químicas y los orígenes de las piedras preciosas comparando las identificaciones espectrales Raman de distintas fuentes. El espectrómetro Raman produce datos espectrales precisos y únicos para todo tipo de boratos, carbonatos, haluros, elementos nativos, óxidos, fosfatos, silicatos, sulfatos y sulfuros.

(2) Aplicaciones de la espectroscopia Raman en gemología

① Puede utilizarse para distinguir los diamantes de sus imitaciones, como de la moissanita y el cuarzo, ya que las distintas piedras preciosas tienen características espectrales Raman diferentes. Los diamantes tienen un único desplazamiento Raman C-C a 1332 cm.^{– 1}El pico Raman más intenso de la moissanita se encuentra a 788 cm.^{– 1}seguido de un pico característico a 965 cm^{– 1}, 766cm^{– 1}El principal pico Raman del cuarzo es el pico de absorción a 475 cm.^{– 1}. Las diferencias en los espectros Raman entre diamantes, moissanita y cuarzo se muestran en la Figura 2 - 35.

② Imitaciones de jaspe oriental natural. Existe una diferencia esencial entre los espectros Raman del jaspe oriental natural y los del jaspe oriental imitado: el primero es principalmente el espectro Raman de la dickita y el cinabrio. Al mismo tiempo, el segundo es principalmente el espectro Raman de materiales orgánicos, que pueden distinguirse mediante espectroscopia Raman. El principal componente del jaspe oriental natural "tierra" es la dickita, y la muestra de jaspe oriental natural "sangre" contiene tanto cinabrio como dickita, esencialmente un compuesto de cinabrio y dickita. El principal componente de la "tierra" de jaspe oriental imitado es poliestireno - acrilonitrilo, y la "sangre" es un tinte orgánico rojo.

(3) Aplicación en la identificación de tratamientos de optimización de piedras preciosas

① La espectroscopia Raman puede identificar piedras preciosas tratadas con rellenos, como la jadeíta tratada con resina sintética, las esmeraldas, las turquesas, los rubíes y los diamantes tratados con vidrio de plomo. Los diversos materiales de relleno en las grietas de las piedras preciosas plantean ciertos desafíos para la identificación de gemas, y el uso de la tecnología de pruebas de análisis de espectroscopia Raman ayuda a identificar con precisión los tipos de rellenos.

Identificación de rubíes rellenos El relleno a baja temperatura suele aplicarse a rubíes con grietas que llegan a la superficie, y en él intervienen sustancias de bajo punto de fusión. Si se trata de pegamento o cera, se puede utilizar el análisis de espectroscopia Raman, y los componentes orgánicos se pueden observar mostrando picos de absorción de vibración de estiramiento de enlace C-H a 2800 - 3000cm^{– 1}. (Figura 2 - 36) .

Identificación de esmeraldas rellenas. La espectroscopia Raman permite distinguir entre esmeraldas naturales y esmeraldas rellenas. Las esmeraldas naturales presentan picos de absorción muy amplios, mientras que los espectros de las esmeraldas rellenas muestran importantes picos de absorción infrarroja de resina y aceite en una gama de longitudes de onda muy estrecha ( 3200 - 2400cm^{– 1}) (Figura 2 - 37) .

② Distinción entre coral rojo natural y coral teñido. Los picos espectrales Raman del coral rojo natural son 1129cm^{– 1} y 1517cm^{– 1}mientras que el coral rojo teñido presenta un único pico espectral de alta intensidad a 1089 cm.^{– 1} (Figura 2 - 38) , mostrando diferencias significativas en sus espectros Raman.

3. Análisis espectrofotométrico ultravioleta - visible

(1) Principios básicos

El espectro de absorción ultravioleta - visible es un espectro de absorción molecular generado por las transiciones de electrones de valencia y electrones en orbitales moleculares de átomos, iones y moléculas en piedras preciosas bajo radiación electromagnética. Las piedras preciosas de diferentes colores y estructuras cristalinas tienen iones de impureza que causan color y absorben selectivamente la luz incidente de diferentes longitudes de onda en distintos grados, lo que da lugar a diferentes líneas espectrales de absorción. En función de la región de longitud de onda de la luz absorbida, la espectrofotometría ultravioleta - visible se divide en espectrofotometría ultravioleta y visible.

En los cristales de las piedras preciosas, los electrones existen en diferentes estados y están distribuidos en distintos grupos de niveles de energía. Supongamos que la diferencia de energía entre el estado básico y el estado excitado de un ion impuro en el cristal es exactamente igual a la energía de la luz monocromática que atraviesa el cristal. En ese caso, el cristal absorberá esa longitud de onda de luz monocromática, provocando la transición de un electrón del estado básico al nivel de energía del estado excitado, lo que dará lugar a una banda de absorción en el espectro de absorción del cristal, formando así el espectro de absorción ultravioleta - visible.

(2) Métodos de ensayo

Los métodos de prueba de las piedras preciosas pueden dividirse en dos categorías: método de transmisión directa y método de reflexión.

① Método de transmisión directa

Coloque la superficie pulida o la cara del anillo de la muestra de piedra preciosa (permitiendo que el haz de luz pase por el lado de la cintura del anillo) directamente sobre la platina de la muestra para obtener el espectro de absorción ultravioleta - visible de las piedras preciosas naturales o de ciertas piedras preciosas tratadas artificialmente. Aunque el método de transmisión directa es un método de ensayo no destructivo, la información obtenida sobre las piedras preciosas es bastante limitada, especialmente cuando se trata de piedras preciosas opacas o de joyas con incrustaciones en el fondo, lo que dificulta la medición de su espectro de absorción. Esto limita la aplicación ulterior del espectro de absorción ultravioleta - visible.

② Método de reflexión

La utilización del dispositivo de reflexión del espectrofotómetro ultravioleta - visible (como los dispositivos de reflexión en espejo y de esfera integradora) ayuda a resolver los problemas encontrados durante los ensayos con el método de transmisión directa, ampliando así el campo de aplicación del espectro de absorción ultravioleta - visible.

(3) Aplicación en la optimización de la detección de piedras preciosas

① Distinguir los diamantes naturales de los irradiados

Es posible distinguir eficazmente los diamantes azules naturales de los diamantes azules irradiados artificialmente mediante espectroscopia de absorción ultravioleta - visible. El color de los diamantes azules naturales se debe a los átomos de impureza B, caracterizados por espectros de absorción ultravioleta - visible que van de 540 nm a longitudes de onda más largas, con una tasa de absorción creciente en el espectro de absorción visible. Los diamantes azules irradiados presentan un centro de color GR1 (741nm) característico (Figura 2 - 39) .

② Distinción entre zafiros amarillos naturales, zafiros amarillos tratados térmicamente y zafiros amarillos irradiados

La espectroscopia de absorción ultravioleta - visible también permite distinguir eficazmente los zafiros amarillos naturales, los zafiros amarillos tratados térmicamente y los zafiros amarillos irradiados. El mecanismo del color de los zafiros amarillos naturales se debe a las transiciones electrónicas de los iones de hierro trivalentes, con bandas de absorción en la luz ultravioleta - visible a 375 nm, 387 nm y 450 nm; los zafiros amarillos tratados térmicamente casi no muestran absorción en estas tres bandas; los zafiros amarillos irradiados tienen una absorción muy débil a 387 nm y 450 nm, ya que el mecanismo del color de estos zafiros se debe principalmente a los centros de color (Figura 2 - 40) .

Con el desarrollo de la ciencia y la tecnología, los métodos y técnicas de optimización de las piedras preciosas también aumentan día a día. Se ha vuelto difícil distinguir entre piedras preciosas optimizadas y naturales utilizando métodos de identificación convencionales. Siguen apareciendo y actualizándose nuevos métodos y técnicas de optimización de piedras preciosas, y en el caso de algunos métodos de optimización que no pueden distinguirse con instrumentos convencionales, pueden utilizarse pruebas instrumentales a gran escala para determinarlos. Por lo tanto, las pruebas instrumentales a gran escala desempeñan un papel muy importante en la identificación de piedras preciosas. Estos instrumentos comunes sólo pueden proporcionar una observación e identificación preliminares de las piedras preciosas. Los instrumentos a gran escala nos proporcionan a menudo información y datos más detallados, ayudándonos a observar y comprender las piedras preciosas con mayor profundidad y precisión.

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¿Cómo identificar piedras preciosas optimizadas? Una guía de los instrumentos y equipos utilizados en el proceso de identificación y su funcionamiento

¿Cómo identificar las piedras preciosas optimizadas?

Guía de los instrumentos y equipos utilizados en el proceso de identificación y su funcionamiento

(1) Identificación y confirmación de diversas características de las piedras preciosas que han sido sometidas a tratamiento artificial.

(2) ¿Qué tipo de métodos artificiales de tratamiento podrían utilizarse?

(3) Estabilidad de las propiedades físicas y químicas de los productos de tratamiento optimizados.

Índice

Sección I Métodos y pasos para identificar piedras preciosas tratadas de forma óptima

(1) Realizar una observación visual detallada de la gema

(2) Inspección de aumentos

(3) Detección de propiedades ópticas

(4) Detección de propiedades físicas y pruebas químicas

(5) Pruebas con grandes instrumentos

Sección II Lupa

1. Estructura de la lupa de mano

2. La función de las lupas

Sección III Microscopios de gemas y sus aplicaciones

1. Tipos y estructura de los microscopios para gemas

(1) Microscopio vertical:

(2) El microscopio horizontal:

2. Iluminación de microscopios de gemas

(1) Iluminación de campo oscuro

(2) Iluminación de campo claro

(3) Iluminación vertical (con fuente de luz superior)

(4) Iluminación difusa

(5) Iluminación horizontal (utilizando cualquier fuente de luz)

(6) Iluminación de la fuente de luz de la aguja

(7) Iluminación polarizada (utilizando cualquier polarizador y analizador)

(8) Iluminación oblicua (utilizando cualquier fuente de luz de fibra)

(9) Técnica de campo oscuro

3. Líquidos de inmersión comunes utilizados en microscopía de gemas

(1) Líquidos de inmersión comunes

Tabla 2 - 1 Índices de refracción de diversos líquidos de inmersión

(2) Precauciones de uso de la solución de inmersión

4. Precauciones de uso del microscopio para gemas

5. El papel de los microscopios de gemas en la identificación de gemas

(1) Diferencias entre la superficie de la gema y las inclusiones internas

① Método de la luz reflejada

② Método del plano focal

③ Método de balanceo

(2) Observación de las características de la superficie

① Características superficiales de cristales minerales o piedras en bruto.

② Polished Gemstone

③ Piedra compuesta (piedra combinada)

④ Recubrimientos, películas e incrustaciones

⑤ Productos teñidos y coloreados

(3) Observación de las características internas

① Observación del color

② Observación de las líneas de crecimiento

③ Observación de las inclusiones

Las piedras preciosas naturales contienen una gran cantidad de inclusiones. Los tipos de inclusiones (denominadas inclusiones) están relacionados con la génesis de las piedras preciosas.

Inclusiones en gemas sintéticas

Mejora artificial de las piedras preciosas

Sección IV Refractómetro

1. Requisitos previos y limitaciones para utilizar el refractómetro

2. Pasos para utilizar el refractómetro

3. Usos del refractómetro

Sección V Espectroscopio de piedras preciosas

1. Principio del espectroscopio

(1) Dispersión

(2) Absorción selectiva

2. Tipos y funciones de los espectroscopios

3. Estructura y características de los espectroscopios

(1) Espectroscopio de prisma

① Construcción:

② Materiales del prisma:

③ Hendidura:

④ Ocular con tubo deslizante de enfoque:

⑤ Características espectrales:

(2) Espectrómetro de rejilla

Estructura:

② Características espectrales:

4. Precauciones de uso de los espectrómetros

5. Color - iones causantes en las piedras preciosas y su gama aplicable

(1) Espectro de absorción de las piedras preciosas coloreadas con iones de cromo

(2) Espectros de absorción de piedras preciosas coloreadas con iones de hierro

(3) Espectro de absorción de las piedras preciosas coloreadas con iones de cobalto