Revelação de pedras preciosas optimizadas de cristal único, como a safira, o berilo e o diamante

Explore os tratamentos de pedras preciosas, como o calor para rubis e safiras, e a irradiação para azuis. Saiba como estes processos podem melhorar a cor e a clareza de uma pedra preciosa, tornando-a mais atractiva para os amantes de jóias e coleccionadores.

Revelação de cristais únicos Otimizar pedras preciosas como a Safira, o Berilo e o Diamante

Otimização e identificação de Safira e Rubi Corindo, pedras preciosas da família do Berilo e Diamante

Os cristais de gema dispostos num padrão periódico de acordo com determinadas regras por átomos ou moléculas são designados por gemas monocristalinas. Existem muitas gemas monocristalinas, tais como rubis, safiras, diamantes, esmeraldas, turmalinas, cristais e zircões. As gemas monocristalinas têm geralmente uma elevada transparência e um forte brilho. O tratamento de otimização das gemas monocristalinas é utilizado principalmente para melhorar a cor e a transparência das gemas de cor alocromática. A maioria das gemas coloridas por oligoelementos pode melhorar a sua cor e aumentar a transparência através do tratamento de otimização. Os diferentes métodos de tratamento de otimização são selecionados com base na composição química, estrutura e mecanismo de cor das gemas de cristal único. Por exemplo, esmeraldas e rubis naturais com muitas fissuras utilizam frequentemente injeção de óleo incolor ou colorido para enchimento. Existem muitos métodos de tratamento de otimização para gemas de corindo, e quase todos podem ser aplicados a gemas de corindo. Os métodos de tratamento de otimização para outros tipos de gemas monocristalinas devem ser escolhidos de acordo com o princípio de cor das gemas.

Além disso, algumas gemas de cristal único coloridas pelos seus componentes, como a granada, a malaquite e o peridoto, não podem utilizar métodos de tratamento de otimização para alterar a cor das gemas.

Secção I Safira e rubi Pedra preciosa de corindo

1. Caraterísticas Gemológicas das Gemas de Corindo

As pedras preciosas de corindo são um termo geral para as pedras preciosas de cristal único de α-Al₂O₃. Os cristais puros são incolores, mas muitas vezes exibem cores diferentes devido à presença de quantidades vestigiais de iões de metais de transição (Tabela 5-1). Os iões de crómio colorem os mais preciosos rubis vermelhos sangue de pombo, as safiras azuis são geralmente coloridas por iões de ferro e titânio, e os iões chave, etc., mudam a cor das safiras. Rubis, safiras, diamantes, esmeraldas e pedras olho de gato são as cinco principais pedras preciosas. Os centros de cor, como as safiras amarelas, colorem algumas pedras preciosas de corindo.

Quadro 5-1 Cores das pedras preciosas de corindo produzidas por diferentes iões corantes

Tipos de impurezas	Cor da pedra preciosa
Cr₂O₃	Vermelho claro, cor-de-rosa, vermelho escuro
TiO₂ + Fe₂O₃	Azul
NiO + Cr₂O₃	Amarelo dourado
NiO	Amarelo
Cr₂O₃ + V₂O₅ + NiO	Verde
V₂O₅	Mudança de cor (azul-púrpura sob luz fluorescente, vermelho-púrpura sob luz de tungsténio)

As pedras preciosas de corindo existem em várias cores, incluindo vermelho, roxo, verde, azul, amarelo e preto (Figura 5-1). Os rubis limitam-se às variedades de vermelho médio a profundo que contêm crómio, enquanto as variedades rosa claro a amarelo alaranjado são geralmente designadas por pedras preciosas Padma. O restante corindo colorido com qualidade de gema é conhecido coletivamente como safiras. Ao nomear as pedras preciosas de corindo, a cor da pedra preciosa é prefixada antes da safira, como a safira amarela. Se não estiver escrita uma cor específica, pode presumir-se que é azul e, por vezes, também se refere ao termo geral.

2. Tratamento de otimização e métodos de identificação de pedras preciosas de corindo

Há muito tempo, as pessoas começaram a usar métodos de tratamento térmico para melhorar a cor das pedras preciosas de safira. De acordo com registros relevantes, por volta de 1045, apareceu um método de tratamento térmico de baixa temperatura para pedras preciosas de safira, que envolvia aquecimento com ouro derretido, a maioria dos quais pode ser aquecida acima de 1100 ℃. Embora esse método tenha sido usado por um longo tempo, ele ainda é usado hoje, embora com pequenas variações. O objetivo é enfraquecer ou remover os tons de púrpura nos rubis e safiras cor-de-rosa.

Na década de 1970, as safiras Geuda leitosas do Sri Lanka mudaram de cor para azul após aquecimento a alta temperatura a 1500 ℃, transformando-se de pedras de pavimentação baratas em safiras com qualidade de gema. A partir de 2001, safiras tratadas com difusão de berílio apareceram em grandes quantidades no mercado, e não foi até o início de 2002 que os gemologistas identificaram essas pedras como safiras com difusão de berílio.

Existe também um método de alta temperatura e alta pressão para tratar safiras de cores mais claras, que aumenta significativamente a concentração e a saturação da cor após o tratamento.

2.1 Classificação dos métodos de tratamento de otimização para pedras preciosas de safira

As safiras abordadas nesta secção incluem rubis, safiras padparadscha, várias safiras coloridas e várias safiras estrela. As pedras preciosas de corindo são um tipo comum de pedra preciosa, e existem muitos métodos de tratamento de otimização disponíveis. Quase todos os métodos de tratamento de otimização podem ser aplicados a pedras preciosas de corindo, que podem atualmente ser divididos em três categorias principais (tratamento térmico, irradiação e correspondência de cor aditiva) e doze métodos, como se mostra na Tabela 5-2.

Tabela 5-2 Classificação dos tratamentos de otimização para pedras preciosas de corindo

Primeiro tipo de método de tratamento térmico	(1) A transformação da cor nas pedras preciosas de corindo contendo iões de ferro de incolor, amarelo claro para amarelo, laranja
	(2) O aprofundamento da cor em pedras preciosas de corindo incolor ou azul claro que contêm iões de ferro e titânio e o clareamento da cor em pedras preciosas de corindo azul profundo
	(3) Eliminação dos tons de púrpura e azul nos rubis
	(4) A precipitação, eliminação e reformação de luz estelar e inclusões fibrosas
	(5) A introdução de padrões de crescimento de pedras preciosas sintéticas e de alívio de tensões, bem como de inclusões semelhantes a impressões digitais
	(6) Difusão do corindo incolor em várias cores ou luz estelar
O segundo tipo de método de irradiação	(7) Incolor tornando-se amarelo, rosa tornando-se laranja, azul tornando-se verde, e a eliminação de centros de cor através de irradiação radioactiva
Terceiro tipo de método de otimização da cor	(8) Coloração e tingimento, precipitação de materiais corantes nas fissuras das pedras preciosas
	(9) Recheio incolor ou colorido, geralmente utilizando cera, óleo ou plástico
	(10) Crescimento excessivo, crescimento de uma camada de corindo sintético na superfície de pedras preciosas de corindo sintético ou natural
	(11) Pedras compostas, que utilizam pedras preciosas do tipo corindo ou outros tipos de pedras preciosas para emendar, aumentar o peso ou melhorar a cor
	(12) Revestimento, substrato, revestimento ou laminação de superfícies, colagem ou gravação da luz das estrelas

Entre os 12 métodos de tratamento de otimização acima mencionados, os mais utilizados são seis métodos de tratamento térmico. A seguir, analisaremos cada método e princípio do tratamento de otimização, um a um.

2.2 Método de tratamento térmico

(1) Alteração das pedras preciosas de corindo contendo iões de ferro de incolor e verde-amarelado claro para amarelo e laranja

Quando os iões de ferro existem como divalentes no corindo, a pedra preciosa é incolor ou ligeiramente esverdeada. Sob condições de oxidação a alta temperatura, o ferro divalente pode ser oxidado a ferro trivalente através da difusão de gás. Com um teor variável de ferro trivalente, a pedra preciosa pode apresentar diferentes graus de amarelo [Figura 5-2 (a)].

Quando o teor de ferro nas pedras preciosas excede em muito o de titânio, a transferência de carga entre os iões de ferro domina, e a pedra preciosa ainda pode parecer amarela. Ainda assim, o amarelo formado com titânio é muito mais escuro do que aquele sem titânio.

Quando os iões de ferro coexistem com os iões de crómio, e o ferro é divalente, a pedra preciosa é cor-de-rosa; após oxidação e aquecimento, o ferro torna-se trivalente, e a pedra preciosa aparece vermelho-alaranjada [Figura 5-2 (b)].

A temperatura necessária para o tratamento térmico de pedras preciosas de corindo é relativamente alta, geralmente necessária para estar acima de 1500 ℃, perto, mas abaixo do ponto de fusão do corindo (2050 ℃). Um bom sistema de controle de temperatura deve estar em vigor durante o aquecimento; caso contrário, a pedra preciosa pode derreter parcial ou completamente. A atmosfera durante o tratamento térmico é oxidante, muitas vezes usando um cadinho aberto para oxidar o Fe²⁺ para Fe³⁺O processo de aquecimento é realizado em condições de oxidação fraca no ar, o que pode produzir pedras preciosas de corindo com cores mais vibrantes. Devido à alta temperatura durante o aquecimento, para evitar que a pedra preciosa se parta, deve prestar-se atenção à taxa de aquecimento e arrefecimento, exigindo mudanças de temperatura lentas, e podem também ser adicionados agentes químicos para aliviar as mudanças de temperatura.

(2) A cor das pedras preciosas de corindo incolor ou azul claro que contêm iões de ferro e titânio aprofunda-se, enquanto a cor das pedras preciosas de corindo azul profundo se ilumina.

Os iões cromóforos de ferro e titânio produzem as cores azul e verde nas safiras. Os diferentes estados de valência e concentrações de iões de ferro e titânio nas safiras conduzem a cores diferentes. A transferência de carga do ferro e do titânio é a principal razão para a mudança de cor nas pedras preciosas de corindo azul.

Fe²⁺ + Ti⁴⁺ -> Fe³⁺ + Ti³⁺(5-1)

(Baixa energia) (Alta energia)

Quando a luz atinge a pedra preciosa, os electrões individuais absorvem a energia da luz e transferem-na do ferro para o titânio, fazendo com que a equação prossiga para a direita. A absorção da energia de um único eletrão forma uma ampla banda de absorção do amarelo ao vermelho, produzindo assim o azul. Esta caraterística de transferência de carga que gera a cor tem uma elevada probabilidade de forte absorção de luz, resultando em cores vibrantes.

No primeiro processo, a cor aprofunda-se. O ferro no corindo de cor clara ou incolor contendo ferro e titânio existe geralmente na forma divalente, enquanto o titânio existe na forma do composto TiO₂. Para conduzir a equação para a direita, o titânio TiO₂ deve existir sob forma iónica no corindo, o que exige um tratamento térmico a alta temperatura.

Um exemplo típico é o tratamento térmico do corindo "Geuda" no Sri Lanka. Este corindo, cuja cor varia do creme ao castanho-amarelado ou leitoso com uma tonalidade azul, pode ser tratado a altas temperaturas para produzir vários graus de azul, alguns dos quais podem mesmo atingir a cor mais fina da safira (Figura 5-3).

Devido às numerosas fissuras nas pedras preciosas de corindo natural, é importante evitar que as pedras preciosas rebentem durante o processo de tratamento térmico. Antes do tratamento térmico, o material bruto da pedra preciosa deve ser ajustado para remover algumas fissuras superficiais e inclusões maiores; durante o tratamento térmico, alguns produtos químicos são frequentemente adicionados para evitar o rebentamento durante o aquecimento e para acelerar a velocidade da mudança de cor. Quando a temperatura de aquecimento é mais baixa, é necessário prolongar o tempo de espera; quando se utiliza uma temperatura mais alta, é necessário apenas um curto tempo de espera.

O segundo processo é o clareamento de cores profundas. Esta é a reação ao primeiro processo, alterando e ajustando principalmente o conteúdo e a proporção de elementos de impureza, como o ferro e o titânio, que formam a cor azul profunda ou mesmo azul-preta da safira.

Exemplos incluem o corindo produzido em Shandong, na China, na ilha de Hainan, na China, e na Austrália. O melhoramento desta pedra preciosa é teoricamente viável, mas ainda não foi encontrado um método ideal na prática.

(3) Eliminação das tonalidades púrpura e azul dos rubis

O objetivo do tratamento térmico dos rubis é alterar o conteúdo e o modo de ocorrência das impurezas (geralmente ferro e titânio) que causam as variações de cor nos rubis, de modo a que as impurezas não apresentem cor, tornando assim mais viva a cor vermelha apresentada pelos iões de crómio na pedra preciosa.

Por exemplo, os rubis têm frequentemente tons azuis ou roxos devido a impurezas de iões de ferro. O tratamento térmico de rubis é relativamente baixo em temperatura, geralmente abaixo de 1000 ℃, e em uma atmosfera oxidante, pode remover os tons azul-púrpura em rubis, tornando a cor vermelha em rubis mais vibrante (Figura 5-4). Esta pedra preciosa de corindo tratada termicamente tem boa estabilidade, não desbota sob luz e calor, e não contém componentes adicionados, permitindo que seja vendida como uma pedra preciosa natural sem precisar ser anotada no certificado, diretamente nomeada como uma pedra preciosa natural.

A temperatura para este tratamento térmico é muito inferior à do tratamento térmico da safira, mas se o objetivo for eliminar as inclusões fibrosas no rubi, é necessária uma temperatura mais elevada.

(4) Eliminação, precipitação e reconstituição de inclusões fibrosas e em forma de estrela

Os cristais podem formar soluções sólidas com impurezas a determinadas temperaturas. Quando a temperatura desce até um determinado nível, as impurezas tornam-se supersaturadas no cristal e precipitam como cristais ou microcristais, fazendo com que o cristal produza uma substância leitosa ou inclusões fibrosas.

Adição de um rutilo de 0,2% em A1₂O₃ e, sintetizando o corindo a altas temperaturas e resfriando a uma taxa relativamente rápida, os cristais cristalizados permanecem azuis e transparentes. No entanto, pequenas inclusões fibrosas ou em forma de agulha aparecerão se os cristais forem reaquecidos a uma temperatura de 1100-1500 ℃ ou mantidos na mesma temperatura por cerca de uma semana.

Muitas inclusões de rutilo extremamente pequenas, orientadas em forma de agulha, formam três grupos de inclusões orientadas na base dos cristais de corindo paralelos, que se encontram mutuamente em ângulos de 120°. Pode aparecer um asterismo claro [Figura 5-5 (a)].

Estudos de diagramas de fase indicam um limite de solubilidade mútua entre óxidos de titânio e A1₂O₃ cerca de 1600 ℃. Acima desta temperatura limite, os óxidos de titânio podem dissolver-se em A1₂O₃ numa determinada proporção para formar soluções sólidas. Abaixo desta temperatura limite, o titânio precipita maioritariamente TiO₂ [Figura 5-5 (b)].

Abaixo do limite de solubilidade mútua, os resíduos de titânio sob a forma de Ti⁴⁺(TiO₂) :

2Ti₂O₃ + O₂ →4TiO₂(5-2)

Por conseguinte, com a mesma concentração de impurezas de (TiO₂), diferentes condições de temperatura e pressão podem causar ou eliminar o asterismo e as inclusões tipo seda nas pedras preciosas de corindo.

① Para eliminar o asterismo e as inclusões semelhantes a seda

Escolher matérias-primas naturais de rubi ou safira com asterismo fraco e linhas estelares pouco nítidas.

Método de tratamento: Ao arrefecer rapidamente após o aquecimento a alta temperatura, aquecer a pedra preciosa a uma temperatura elevada de 1600℃, onde o TiO₂ e A1₂O₃ formam uma solução sólida, TiO₂ dissolve-se na pedra preciosa enquanto A1₂O₃ não o faz, eliminando assim as inclusões tipo seda na pedra preciosa.

② Extração de luz das estrelas:

Matérias-primas: rubis e safiras naturais ou sintetizados artificialmente com um elevado teor de titânio.

Método de tratamento: A amostra é aquecida em condições de alta temperatura, mantida a 1100-1500 ℃ por algum tempo. Deve ser mantido por cerca de uma semana em temperaturas mais baixas, enquanto em altas temperaturas, ele precisa ser mantido por várias horas. Durante esse tempo, os cristais rutilos em forma de agulha dentro do corindo podem formar um arranjo regular, resultando no fenômeno da luz das estrelas.

③ Recreação à luz das estrelas:

Escolha inclusões naturais contendo titânio em matérias-primas de pedras preciosas, principalmente safiras. Isto deve-se ao facto de algumas pedras preciosas produzidas naturalmente terem uma luz estelar fraca, ou as inclusões fibrosas serem grosseiras e de crescimento desigual.

Método de tratamento: Estas inclusões podem ser fundidas na pedra preciosa através da fusão artificial a alta temperatura e, em seguida, a temperatura é controlada para extrair as inclusões ideais, recriando uma luz estelar de alta qualidade.

O processo de recriação combina a eliminação e a extração dos dois processos anteriores.

Passos de operação: A altas temperaturas (acima de (1600℃ ), manter uma temperatura constante durante algum tempo para permitir que as inclusões filamentosas e grosseiras derretam sem derreter a gema. É essencial controlar a temperatura e o tempo adequados. Em seguida, esfrie lentamente até uma temperatura selecionada entre 1500-1100 ℃, mantendo uma temperatura constante por algum tempo para dar o TiO₂As inclusões em forma de agulha têm tempo suficiente para nuclearem e crescerem e, finalmente, arrefecem lentamente até à temperatura ambiente.

Após o processamento e o polimento numa gema lisa, as matérias-primas para a luz das estrelas mostrarão a luz das estrelas de seis raios na faceta superior.

O processo de precipitação e reformação da luz das estrelas é mostrado na Figura 5-5 (b).

(5) A introdução de padrões de crescimento de gemas sintéticas, redução de tensões e inclusões semelhantes a impressões digitais.

Este método é normalmente utilizado para produzir rubis e safiras azuis por fusão de chama. Durante o processo de cristalização e arrefecimento de pedras preciosas sintéticas, alguns defeitos óbvios, tais como linhas de crescimento curvas, tensões internas, bandas de cor curvas, etc., aparecem devido à uniformidade dos ingredientes, à estabilidade do controlo de temperatura do equipamento, à orientação do crescimento e à taxa de crescimento. surgem devido à uniformidade dos ingredientes, à estabilidade do controlo de temperatura do equipamento, à orientação do crescimento e à taxa de cristalização.

Para eliminar esses defeitos, um tratamento de recozimento convencional é geralmente realizado após a síntese (cerca de 1300 ℃) para eliminar a fragilidade da gema e aumentar a estabilidade da gema sintética.

Faixas de cores curvas e faixas de crescimento são critérios importantes para distinguir gemas sintéticas de gemas naturais. Para tornar o produto sintético mais próximo do natural, o tratamento de alta temperatura é conduzido em um campo térmico próximo ao ponto de fusão da gema, com temperaturas acima de 1800 ℃ por um período prolongado. O tratamento de alta temperatura pode eliminar o estresse, reduzir a fragilidade e reduzir as faixas de cores curvas da gema e as faixas de crescimento por meio da difusão de alta temperatura ou torná-las menos perceptíveis. No entanto, este método não pode remover pequenas bolhas na síntese.

Além disso, o aquecimento desigual das safiras sintéticas pode causar a formação de fissuras locais e, em seguida, o aquecimento de certos aditivos pode curar as fissuras, resultando em inclusões semelhantes a impressões digitais que são muito próximas das gemas naturais.

2.3 Método de irradiação

Inicialmente, as safiras incolores eram irradiadas com raios X ou raios γ para produzir safiras amarelo-claro a amarelo-alaranjado. No entanto, as cores geradas por esta irradiação são instáveis e desvanecem-se com a luz. Por isso, as experiências de desvanecimento da luz são o único método fiável para identificar safiras amarelas irradiadas (K. Nassau, 1991). Nos últimos anos, um novo tipo de irradiação - irradiação de nêutrons - produziu safiras amarelas com centros de cores semelhantes aos das safiras amarelas naturais, que não desbotam sob a luz, mas começam a desbotar quando aquecidas acima de 250 ℃. Além disso, as safiras amarelas irradiadas com nêutrons têm as seguintes caraterísticas de identificação:

① Fluorescência ultravioleta amarelo-alaranjada:

Todas as safiras amarelas irradiadas exibem uma forte fluorescência ultravioleta amarelo-alaranjada. As safiras amarelas induzidas pelo centro de cor natural também apresentam fluorescência amarelo-alaranjada, mas as safiras com Fe³⁺ como principal ião corante não apresentam fluorescência ultravioleta.

② A composição contém poucos ou nenhuns iões de crómio.

③ Espectro de absorção no infravermelho:

As safiras amarelas irradiadas com neutrões apresentam absorção a 3180 cm^-1 e 3278cm^-1.

④ Caraterísticas do espetro de absorção ultravioleta-visível:

A curva de absorção das safiras amarelas irradiadas com neutrões mostra uma fraca presença de Fe³⁺ pico de absorção a 450nm. Diminui a partir de 405 nm, indicando uma maior transparência à luz violeta e ultravioleta, enquanto outros tratamentos irradiados e safiras amarelas de cor natural induzida pelo centro são opacos à luz ultravioleta.

As pedras preciosas de corindo incolores, amarelo claro ou azul claro podem tornar-se amarelas através da irradiação, formando safiras amarelas. Pelo menos dois tipos de centros de cor amarela são produzidos durante o processo de irradiação. Um é um centro de cor instável (centro de cor YFCC) que se desvanece rapidamente na luz, enquanto o outro é um centro de cor mais estável (centro de cor YSCC) que não se desvanece na luz e a temperaturas abaixo de 500 ℃. Safiras amarelas profundas ou amarelo-alaranjadas são geralmente instáveis e podem desaparecer após aquecimento a baixa temperatura, cerca de 200 ℃, ou exposição à luz solar por algumas horas. As safiras rosa claro contendo cromo podem produzir safiras rosa-laranja através da irradiação.

Se existir um centro de cor amarela no corindo rosa com crómio, torna-se uma safira Padparadscha amarelo-alaranjada a rosa. Se existir um centro de cor amarela em safiras azuis, pode tornar as safiras azuis verdes. Os centros de cor amarela naturais são na sua maioria centros de cor YSCC estáveis.

Durante o processo de irradiação, otimizar o tratamento de pedras preciosas é particularmente significativo para centros de cores estáveis. O aquecimento pode acelerar a eliminação de centros de cores, exigindo cerca de 500 ℃ para eliminar centros de cores estáveis, enquanto a eliminação de centros de cores instáveis leva apenas 200 ℃, comparável à exposição à luz solar por algumas horas. Após o aquecimento, o amarelo fica amarelo claro ou incolor, e o verde fica azul. Se irradiado novamente, a maioria pode reverter para suas cores anteriores.

As safiras irradiadas são difíceis de detetar, mas a sua cor difere normalmente dos materiais naturais não tratados. Geralmente, as safiras irradiadas têm cores muito brilhantes e alta saturação.

2.4 Recheio de rubi

(1) Enchimento com materiais tradicionais

Para além da utilização de corantes, por vezes é utilizada cera colorida ou incolor, óleo incolor, óleo colorido ou plástico para o enchimento. A injeção de óleo colorido pode ser muito enganadora. Por exemplo, o "óleo de rubi" é um óleo mineral estável misturado com corante vermelho e uma pequena quantidade de uma fragrância do tipo bactericida, que pode realçar o tom vermelho das pedras preciosas de corindo rosa claro ou incolor, especialmente aquelas com fissuras naturais, permitindo que sejam vendidas como "rubis".

O enchimento de rubis é geralmente efectuado em condições de vácuo através de aquecimento, e envolve as seguintes etapas:

① Pré-processar o rubi, triturando-o grosseiramente até obter a forma desejada, sem necessidade de trituração fina e polimento. Limpar com ácido para remover as impurezas das fissuras e secar.

② Colocar o material de enchimento e o rubi a ser processado no dispositivo, aquecê-lo para derreter o material de enchimento em estado líquido e permitir que ele penetre nas fissuras do rubi sob condições de vácuo, mantendo uma temperatura constante por um período para completar totalmente o processo de enchimento.

③ Após o enchimento, arrefecer lentamente e realizar a moagem fina, o polimento e outros tratamentos de superfície no rubi processado.

Após o enchimento com resina, as fissuras no rubi têm um brilho semelhante ao da resina, que é nitidamente diferente do brilho do vidro brilhante do rubi. A resina pode ser movida com uma agulha, ou quando tocada com uma agulha quente, pode haver um fenómeno de óleo. A espetroscopia de infravermelhos pode mostrar picos de absorção da resina ou do óleo. Os rubis tratados com enchimento de óleo ou de resina podem ser observados à lupa para ver as cores iridescentes de interferência do óleo ou da resina e das bolhas (Figuras 5-6).

(2) Enchimento de vidro com alto teor de chumbo

Devido ao elevado índice de refração e brilho do vidro de chumbo, quanto maior for o teor de chumbo, maior será o índice de refração e mais forte será o brilho. Em comparação com os materiais de vidro tradicionais, as propriedades ópticas do vidro com chumbo estão mais próximas das do rubi. Por conseguinte, o vidro com elevado teor de chumbo é um material habitualmente utilizado para encher rubis no mercado. É de notar que, tal como as jóias, um teor demasiado elevado de chumbo é prejudicial para o corpo, pelo que o teor de chumbo no enchimento de vidro com alto teor de chumbo para rubis deve ser controlado dentro de um intervalo razoável.

① Método de enchimento:

Os componentes de vidro geralmente usados para encher rubis são principalmente vidro de alumínio borossilicato, vidro aluminossilicato e vidro de alumínio fosfato, que podem formar um corpo derretido a 1500°C para penetrar nas fissuras do rubi, desempenhando um papel na reparação e purificação. A última aplicação do vidro com chumbo tem uma forte fluidez do material, baixo ponto de fusão (cerca de 600°C), índice de refração e brilho semelhante ao rubi (brilho de vidro forte), por isso é fácil tratá-lo como um produto natural sem observação cuidadosa.

② Método de deteção:

Os enchimentos de vidro com chumbo aparecem como substâncias fibrosas brancas nas fissuras dos rubis [Figura 5-7 (a)] e, com o tempo, formam substâncias fibrosas amarelas. Utilizando um microscópio de gemas para uma inspeção ampliada, as fissuras preenchidas mostram frequentemente efeitos intermitentes azuis ou azul-esverdeados [Figura 5-7 (b)]. Nas fissuras preenchidas, aparece uma substância branca turva diferente do corpo principal do rubi.

③ Reparação de enchimento de vidro:

Geralmente utiliza vidro borossilicato de sódio e alumínio para preencher o rubi com entalhes ou danos na cinta ou no pavilhão, obtendo efeitos estéticos e de aumento de peso. Este enchimento é geralmente um micro-enchimento localizado, com uma pequena quantidade de enchimento, tornando-o difícil de identificar. Durante a identificação, observe cuidadosamente se o rubi tem partes danificadas; em caso afirmativo, amplie para verificar se existem fenómenos de preenchimento no interior e, se necessário, utilize instrumentos de grande dimensão, como espectrómetros de infravermelhos ou espectrómetros Raman, para análise dos componentes.

2.5 Pedras e revestimentos compósitos

As pedras compostas de gemas de corindo têm várias combinações; os tipos mais comuns incluem combinações de rubis e rubis sintéticos, uma base de rubi sintético sob uma safira azul com verde; a camada superior é safira azul natural e a camada inferior é safira azul sintética, ou a camada superior é safira azul clara e a camada inferior é safira azul escura (Figura 5-8), etc.

Ao identificar rubis compostos ou safiras compostas, é importante observar cuidadosamente a cor, o brilho e as inclusões entre as camadas montadas e as camadas superior e inferior. Com uma observação cuidadosa, é possível encontrar as diferenças entre os dois.

O que se distingue é a aplicação da luz das estrelas através de autocolantes ou de gravuras. As riscas são aplicadas na superfície inferior das pedras preciosas de corindo naturais ou sintéticas utilizando peças coloridas ou metálicas, ou as riscas são esculpidas utilizando métodos de relevo. Os métodos de gravura química também resultam em três conjuntos de padrões de linhas gravadas em ângulos de 120° na superfície inferior da pedra preciosa, que se assemelham muito à luz das estrelas a partir da vista de mesa.

Existem muitos métodos de tratamento de otimização para as pedras preciosas de corindo. Por exemplo, o crescimento excessivo implica o crescimento de uma camada de corindo sintético em cima de pedras sintéticas ou naturais ou o revestimento da superfície de pedras preciosas de corindo com uma película de diamante, etc.

2.6 Métodos comuns de correspondência de cores aditiva

Devido às numerosas fissuras nos rubis naturais, são geralmente utilizados óleos incolores ou coloridos para tingir rubis. Após o tingimento, a cor do rubi aumenta, a estrutura torna-se mais sólida e a estabilidade melhora. É relativamente difícil identificar rubis tingidos com óleo incolor e, por vezes, podem ocorrer fenómenos de fluorescência anormais; identificar rubis tingidos com óleo colorido é relativamente mais fácil e a inspeção ampliada pode revelar a acumulação de cor nas fissuras, com cores mais claras em áreas sem fissuras. A distribuição da cor está relacionada com a sua estrutura (Figura 59). Por vezes, os rubis coloridos tingidos com óleo podem também apresentar fenómenos de fluorescência.

2.7 Identificação de produtos melhorados

O tipo de pedra preciosa é determinado através de métodos de ensaio convencionais. Primeiro, determina-se se a amostra é uma pedra preciosa de corindo, natural ou sintética. Em seguida, observe cuidadosamente se as linhas de crescimento e as inclusões semelhantes a impressões digitais na pedra preciosa são implantadas artificialmente; as inclusões implantadas artificialmente são geralmente limitadas à superfície e, por vezes, podem ainda ser encontradas pequenas bolhas da síntese.

É fácil identificar vários métodos de otimização da cor se os observarmos. A chave para esta identificação é conhecer e considerar os possíveis tratamentos de otimização que podem ocorrer durante a avaliação.

A identificação do corante de óleo incolor é relativamente difícil; geralmente, é identificado pelas propriedades de fluorescência do óleo. No entanto, para o óleo sem fluorescência, é necessário observar os contornos esbatidos das fissuras à lupa e depois tocar nas zonas suspeitas com uma agulha quente para as identificar pelo odor emitido.

As gemas melhoradas por tratamento térmico podem ser vendidas como produtos naturais. A chave para a identificação é a procura de indícios de temperaturas elevadas. As evidências típicas de altas temperaturas incluem inclusões não polidas que podem permanecer após o repolimento, facetas e cinturas anormais; podem também existir fracturas de tensão deixadas pela expansão térmica em torno de materiais incluídos, bem como fenómenos como a difusão de bandas de cor e nós; a ausência de uma linha de absorção de ferro a 450 nm pode também ser observada no espetro de absorção.

O processo de eliminação da cor púrpura ou castanha nos rubis não apresenta normalmente evidências de temperaturas elevadas devido à temperatura relativamente baixa.

Os centros de cor amarela estáveis produzidos por irradiação também podem ser vendidos como produtos naturais, mas são difíceis de obter; os centros de cor instáveis não têm valor comercial devido ao seu rápido desvanecimento.

As principais caraterísticas de identificação dos rubis e safiras tratados termicamente a alta temperatura são as seguintes

(1) Fracturas em inclusões gás-líquido

Após o aquecimento das inclusões semelhantes a impressões digitais, as inclusões originais isoladas de gás-líquido rompem-se para formar inclusões ligadas, curvas e concêntricas que se assemelham a tubos de água muito longos, encaracolados e dispersos no solo, denominados fissuras de cicatrização de canalizações.

(2) Erosão de inclusões sólidas

As inclusões sólidas são erodidas, formando inclusões bifásicas circulares ou elípticas compostas por vidro e bolhas para inclusões de baixo ponto de fusão; as inclusões de cristais de alto ponto de fusão assumem um aspeto arredondado de vidro fosco ou uma textura superficial esburacada.

(3) Tensão do tratamento térmico fracturas

Quando as inclusões cristalinas fundem ou se decompõem devido ao aquecimento, podem induzir ou alterar fracturas de tensão pré-existentes. Os fenómenos mais comuns incluem:

① Bola de neve:

A inclusão cristalina funde-se completamente para formar uma esfera ou disco branco, criando fracturas de tensão à sua volta [Figura 5-10 (a)].

② Fracturas de franja:

Se a inclusão cristalina se fundir total ou parcialmente, a fusão pode transbordar para as fracturas, formando um anel de gotículas distribuídas à volta do cristal ou preenchendo outros locais nas fracturas. O extravasamento da fusão pode também criar vazios de alto contraste à volta do cristal fundido [Figura 5-10 (b)].

③ Fracturas do atol:

A inclusão cristalina não derrete, mas forma fracturas de tensão com bordos semelhantes a atóis. Este fenómeno é também visível em rubis e safiras azuis tratados termicamente, referido como fracturas em atol [Figura 5-10 (c)].

2.8 Método de difusão Safira

(1) Tratamento por difusão de Pedras preciosas de corindo

① Princípio do tratamento por difusão:

Os iões de ferro, titânio e crómio são introduzidos no cristal de corindo para substituir os iões de alumínio. Sob condições de alta temperatura, os iões corantes entram na camada superficial do corindo, fazendo com que a pedra preciosa pareça azul ou vermelha. A temperatura para o tratamento térmico deve ser ligeiramente inferior ao ponto de fusão da pedra preciosa, permitindo que a rede cristalina se expanda e facilitando a migração de iões corantes de maior raio. A introdução de diferentes iões corantes produzirá cores diferentes nas pedras preciosas, com os iões de titânio e crómio a causarem azul, os iões de crómio a causarem vermelho, uma quantidade adequada de iões de titânio a produzirem um efeito de luz estelar e os iões de berílio a causarem amarelo.

② Processo de tratamento por difusão

Seleção das matérias-primas: Corindo natural transparente incolor ou ligeiramente colorido [Figura 5-11 (a)]. Em primeiro lugar, estas matérias-primas de corindo são polidas em várias formas e tamanhos de pedras brutas, geralmente não polidas após a moagem fina, e depois enterradas num agente químico composto principalmente por óxido de alumínio, contendo alguns componentes de iões corantes [Figura 5-11 (b)].
Aquecimento: Depois de colocar a amostra no cadinho, como se mostra na Figura 5-11, continuar o aquecimento num forno de alta temperatura. O tempo de aquecimento pode variar de 2 a 200 horas, e o aumento de temperatura varia de aproximadamente 1600 a 1850°C. Geralmente, o melhor intervalo de temperatura é de 0°C a 1800°C.

Precauções: O corundumdoes não muda abaixo de 1600 ℃, mas a gema derreterá a temperaturas mais altas. Portanto, a temperatura de aquecimento deve estar abaixo da temperatura de transição de fase do corindo (2050 ℃)). Durante o aquecimento, geralmente a uma temperatura mais alta por mais tempo, a profundidade da penetração da cor também é maior.

Existe agora um método de difusão "profunda", que difere desta difusão a longo prazo a altas temperaturas, utilizando um método de aquecimento múltiplo da gema, ou seja, reaquecimento depois de a gema arrefecer. Repetido várias vezes, com difusão múltipla, o tempo de tratamento deve ser superior a dois meses, e a cor da gema é mais profunda após o tratamento.

③ Os resultados do tratamento de difusão:

A cor da safira após o tratamento por difusão existe apenas na superfície da pedra preciosa (Figura 5-12). Robert e outros nos Estados Unidos mediram a espessura da camada de cor por difusão; o seu método envolveu o corte de três pedras preciosas facetadas tratadas por difusão perpendicularmente à faceta superior, o polimento da superfície cortada, e depois a medição e observação da mesma. Na secção transversal podem ser observadas diferentes espessuras da camada de cor introduzida pela difusão superficial, acreditando-se que as variações de profundidade são vestígios de múltiplas difusões.

④ Avaliação de pedras preciosas tratadas por difusão

Origem da cor: A cor obtida por métodos de difusão deve-se à adição artificial de substâncias químicas que não são componentes naturais, e a cor existe apenas na superfície, tornando a cor geral da pedra preciosa desigual e inconsistente entre o interior e o exterior. Deve ser marcada como uma pedra preciosa de difusão quando vendida. A letra " u " deve ser marcada no certificado de identificação da pedra preciosa, representando produtos de difusão superficial.
Princípios de fixação: As cores obtidas pelo método de difusão são as mesmas que as formadas pelos iões corantes naturais, que entraram parcialmente na rede. As suas propriedades físico-químicas são estáveis, o custo de preparação não é baixo e o preço não deve ser demasiado baixo. O princípio geral de fixação de preços é inferior ao das safiras naturais e superior ao das safiras sintéticas.

(2) Identificação de safiras tratadas por difusão

① Ampliação simples

A superfície da amostra tratada apresenta luz parcialmente reflectida e material sinterizado na superfície, que pode ser parcial ou totalmente removido após o polimento.
As pedras preciosas tratadas por difusão, quando polidas ligeiramente, produzem frequentemente uma banda de dupla camada na superfície polida, e uma camada de difusão pode ser vista sob ampliação.
No tratamento por difusão da safira, as cores concentradas profundas e os corantes de difusão são frequentemente depositados nas fissuras da superfície ou nos poros circundantes.
É frequente haver fragmentos de alta pressão à volta das inclusões na pedra preciosa, com algumas inclusões derretidas ou a "seda" de rutilo parcialmente derretida em manchas ou absorvida.

② Observação da imersão em óleo:

O método de identificação mais eficaz para pedras preciosas tratadas com calor por difusão é a observação por imersão em óleo. Imergir a amostra em dibromo metano ou outros líquidos de imersão, e observar a sua aparência a olho nu ou sob ampliação, que tem as caraterísticas típicas das pedras preciosas tratadas por difusão.

Saliências altas: Devido à concentração de cor, as linhas de cor mais profundas ou saliências altas estão visivelmente presentes ao longo das junções das facetas e da área da cintura.
Facetas manchadas: As safiras acabadas tratadas com calor de difusão apresentam frequentemente inconsistências na profundidade da cor em algumas facetas.
O efeito de borda da cintura: Para as pedras preciosas tratadas por difusão, a cintura é muitas vezes completamente incolor, e toda a cintura é visível.
Contorno azul: Independentemente do meio em que estão imersas, as bordas das pedras preciosas tratadas por difusão são muito claras, mostrando frequentemente um contorno azul profundo.

A cor das pedras preciosas de difusão observada a olho nu varia nos diferentes solventes. Algumas outras caraterísticas, como as facetas mosqueadas, são mais pronunciadas na glicerina ou no diclorometano. O mais claro continua a ser o diclorometano, mas este solvente é muito tóxico.

O índice de refração dos rubis com difusão de iões de crómio é relativamente elevado, atingindo 1,788-1,790. Algumas safiras tratadas por difusão exibem fluorescência azul-branca ou azul-verde sob luz ultravioleta de onda curta. Existe também um tipo de safira de difusão azul obtida por difusão de Co²⁺ em corindo, que pode ser identificado usando um filtro Chelsea. Sob o filtro Chelsea, as safiras difundidas por iões de cobalto aparecem vermelhas.

(3) O mecanismo de coloração e as caraterísticas de identificação das pedras preciosas de corindo com difusão de berílio.

① O processo de difusão do berílio em pedras preciosas de corindo:

No processo de difusão de berílio a alta temperatura para pedras preciosas de corindo, a introdução de iões de berílio é conseguida através da esmeralda (BeAl₂O₄)), e existem dois métodos para este processo.

Método de fluxo: Adicionar crisoberilpó com uma fração de massa de 2%-4% a um fundente contendo boro e fósforo, e aquecer as pedras preciosas revestidas com o fundente numa atmosfera oxidante a 1800℃ durante 25 horas.
Método do pó: Misture o pó de crisoberilo contendo 2%-4% com pó de alumina de alta pureza, ou adicione 0,8% de óxido de berílio ao pó de alumina, depois enterre as pedras preciosas na mistura e aqueça a 1780 ℃ em uma atmosfera oxidante por 60-100 h.

② Caraterísticas das pedras preciosas de corindo com difusão de berílio

Durante o processo de difusão do berílio a alta temperatura, o elemento pode difundir-se por toda a pedra preciosa. As cores de várias safiras e rubis coloridos podem ser significativamente melhoradas através da difusão do berílio.
As pedras preciosas tratadas com métodos de fluxo mostram uma excelente consistência de cor na superfície, enquanto a cor das pedras preciosas tratadas com métodos de pó quase se difunde por toda a pedra preciosa.

③ Mecanismo de coloração

O papel dos iões de berílio: Iões Os iões de berílio actuam como estabilizadores dos centros de cor dos defeitos de vacância do óxido de ferro gerados a altas temperaturas, permitindo-lhes permanecer estáveis quando arrefecidos à temperatura ambiente. Os iões de berílio não são a causa direta da coloração amarela; em vez disso, melhoram a safira principalmente através de uma forte absorção na região azul do espetro, resultando numa forte tonalidade amarela (Figura 5-13).
O papel dos iões de ferro: O conteúdo de iões de ferro desempenha um papel importante no processo de realce do berílio. Os iões de ferro são os principais iões responsáveis pela formação da coloração amarelo-alaranjada, e o seu mecanismo de coloração envolve a formação de centros de cor com defeito de vacância de óxido de ferro. As amostras com baixo teor de ferro aparecem castanhas após o tratamento, enquanto as amostras com teor médio a elevado de ferro apresentam uma cor amarela.

(4) O berílio melhora as caraterísticas e a identificação das pedras preciosas

① Cor:

Pedras preciosas de cores diferentes exibem cores diferentes após o tratamento com berílio, com diferentes graus de tons amarelo-alaranjados. As cores produzidas por safiras de cores diferentes após a difusão de iões de berílio são mostradas na Tabela 5-3.

Quadro 5-3 Cores produzidas por safiras de cores diferentes após difusão de iões de berílio

Antes da melhoria	Melhorado
Incolor	Amarelo a laranja Amarelo
Cor-de-rosa	Amarelo-alaranjado a laranja-rosado
Vermelho escuro	Vermelho vivo a vermelho alaranjado-amarelado
Amarelo, verde	Amarelo
Azul	Amarelo ou sem efeito significativo
Púrpura	De amarelo alaranjado a vermelho

② Ensaio de instrumento para a concentração de iões de berílio

Os ensaios com grandes instrumentos testam principalmente o teor de berílio no corindo de difusão
- Espectrómetro de massa de iões secundários, concentração de berílio na superfície do corindo natural(1,5-5)×10^-6e a concentração superficial de berílio após a difusão do berílio é de (1〜5)×10^-7. Se o conteúdo de Be for superior a 1×10^-5É necessário efetuar mais testes para confirmar se o corindo foi submetido a um tratamento de difusão do berílio.
- A espetrometria de massa de plasma e a espetrometria de fluorescência de raios X foram utilizadas para a análise da composição química, que revelou que a concentração de iões de berílio no corindo difundido com boro estava distribuída num padrão regular, com concentrações mais baixas no interior e concentrações mais elevadas na superfície.
Espaço de cor: Colocar a pedra preciosa numa solução de imersão em diclorometano; o espaço de cor varia em espessura, com bandas de cor secundárias irregulares.
Outras evidências: Ao microscópio, tem as caraterísticas de inclusões de tratamento térmico a alta temperatura: inclusões pseudomorfas de cristais fundidos, inclusões secundárias distribuídas ao longo da superfície da fratura em forma de disco (vítrea ou recristalizada), cristais ligados, halos azuis, etc.

Secção II Pedras preciosas da família do berilo

A família do berilo inclui várias pedras preciosas, geralmente designadas de acordo com a sua cor, como o berilo incolor, o berilo amarelo, o berilo vermelho, etc. A variedade mais preciosa é a esmeralda verde, conhecida como o rei das pedras verdes, que as pessoas sempre adoraram. Só quando a cor atinge uma determinada concentração é que pode ser classificada como esmeralda. Existem também a água-marinha comum, o heliodoro, etc. (Figura 5-14).

1. Caraterísticas gemológicas das pedras preciosas da família do berilo

A composição química das pedras preciosas de berilo é Be₃Al₂Si₆0i₈ - xH₂O, e o alumínio pode ser parcialmente substituído por iões de crómio, ferro, magnésio, manganês e outros. O berilo puro é incolor, e diferentes iões corantes podem produzir cores diferentes. Se o berilo contiver uma pequena quantidade de iões de crómio e vanádio, formará uma esmeralda; se contiver uma pequena quantidade de iões de ferro, formará uma água-marinha azul ou azul-esverdeada.

A estrutura cristalina do berilo é composta principalmente por anéis hexagonais de tetraedros de silício-oxigénio. Os cristais de berilo são hexagonais colunares, e as faces da coluna têm frequentemente faixas longitudinais paralelas distintas ao longo do eixo C, desenvolvendo-se por vezes em bipirâmides hexagonais. Frequentemente, pequenas quantidades de iões de crómio, ferro e manganês substituem os iões de alumínio.

O berilo puro é um cristal transparente incolor, e o berilo que contém apenas iões de potássio, iões de sódio e outros iões não corantes é também um cristal transparente incolor; a cor verde da esmeralda é devida a iões de crómio ou vanádio, e a cor não precisa de ser melhorada; o berilo colorido por iões de ferro e manganésio é maioritariamente verde, amarelo, amarelo-verde ou água-marinha, e a maioria pode sofrer um aumento de cor através de métodos como o tratamento térmico e a irradiação. A relação entre a cor das pedras preciosas de berilo e os iões corantes que contêm é apresentada na Tabela 5-4.

Tabela 5-4 A relação entre a cor das pedras preciosas de berilo e os iões corantes que contêm

Variedades de gemas	Cor	Ião de cor
Esmeralda	Verde brilhante	Ião crómio ou ião vanádio
Água-marinha	Azul celeste	Fe²⁺ , ou Fe²⁺/Fe³⁺
Goshenite	Incolor	Nenhum
Berilo rosa	Cor-de-rosa	Contém Mn²⁺ , ou Cs⁺
Berilo vermelho	Vermelho	Mn³⁺
Heliodoro	Amarelo-Dourado Amarelo	Fe³⁺
Berilo do tipo maxixe	Azul	Centro de cor causa cor, instável

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2. Tratamento de otimização e métodos de identificação de pedras preciosas da família do berilo

A esmeralda tem uma dureza ligeiramente inferior e é relativamente frágil. As esmeraldas naturais contêm certas fissuras e inclusões, e muitos tipos de inclusões têm um significado indicativo para a origem das esmeraldas. As inclusões e fissuras no interior das esmeraldas podem afetar o valor e a estabilidade da pedra preciosa, pelo que a maioria das esmeraldas no mercado foi submetida a um tratamento de otimização.

O tratamento de realce mais comum para esmeraldas é o preenchimento de fracturas. A imersão em óleo pode esconder as fracturas nas esmeraldas e melhorar a transparência. Uma vez que o índice de refração do óleo é semelhante ao da esmeralda, tem um impacto mínimo no brilho da gema.

O enchimento com resina artificial é também um método comummente utilizado. Este método é mais durável do que a imersão em óleo e pode esconder inclusões mais facilmente. No entanto, o enchimento com resina artificial pode causar danos irreversíveis às esmeraldas. Após o envelhecimento, a resina pode tornar-se castanha ou branca, tornando as falhas mais aparentes.

Os tratamentos de ligeiro realce quase não têm impacto no valor. Desde 2000, a certificação GIA fornece serviços de classificação de tratamentos de claridade para esmeraldas. A agência de certificação examina as gemas não lapidadas e os certificados de esmeralda descrevem os graus de clareza como ligeiro, moderado ou significativo. A certificação GIA enfatiza que o objetivo da utilização do sistema de classificação é apenas avaliar o nível de tratamento e não fornecer um grau de clareza geral para a gema.

Os métodos mais comuns de melhoramento das pedras preciosas da família do berilo incluem o tratamento térmico, o enchimento com óleo incolor (óleo colorido), a irradiação, o substrato, o revestimento e o crescimento excessivo.

2.1 Método de tratamento térmico

O tratamento térmico é normalmente utilizado para o berilo verde-amarelo ou para o berilo verde que contém ferro, e é também adequado para o berilo laranja colorido por iões de manganésio e de ferro. As esmeraldas naturais raramente são tratadas para mudar de cor.

(1) As formas de iões de ferro presentes no berilo

Devido às várias formas de iões de ferro no berilo, o tratamento térmico pode produzir efeitos diferentes. As formas específicas de iões de ferro na estrutura do berilo incluem principalmente três tipos:

① Se Fe³⁺ substitui Al³⁺ a pedra preciosa parece amarela. Como o teor de Fe³⁺ diminui, pode passar de amarelo dourado a incolor, e quando contém uma quantidade muito pequena de Fe³⁺é incolor.

② Se Fe²⁺ substitui Al³⁺A pedra preciosa não apresenta cor e é incolor.

③ Os iões de ferro existem nos canais da estrutura do berilo. De acordo com estudos anteriores, acredita-se que a presença de íons de ferro nos canais estruturais esteja relacionada à cor azul do berilo. Geralmente, o tratamento térmico tem pouco efeito sobre a cor exibida por esses íons, e o mecanismo de coloração ainda precisa de mais pesquisas.

Quando o Fe²⁺, Fe³⁺Existe um efeito simultâneo no berilo, pelo que a gema aparece frequentemente verde ou verde-amarelada. Este tipo de gema pode frequentemente ser transformado em água-marinha de alta qualidade através de tratamento térmico, sendo a cor ideal um belo azul-marinho, e as suas propriedades físicas e químicas são também relativamente estáveis.

O tratamento térmico pode transformar o berilo laranja contendo íons de ferro e manganês em um belo berilo rosa. Há também um tipo de berilo de manganês vermelho profundo que pode desbotar quando aquecido a 500 ℃.

(2) Condições de tratamento térmico

① Temperatura de tratamento térmico: Devido à presença de água na estrutura do berilo, a temperatura do tratamento térmico é relativamente baixa, geralmente entre 250-500 ℃ e 400 ℃, e deve-se ter muito cuidado acima de 400 ℃. Normalmente, alguns minutos são suficientes. Se houver muita água, um estado leitoso aparecerá abaixo de 550 ℃, indicando que a estrutura cristalina foi danificada.

Alguns berilos também podem ser aquecidos a altas temperaturas, como alguns berilos da Índia e do Brasil, aquecidos a 700 ℃ sem qualquer alteração na cor da gema. Este método é frequentemente usado para eliminar algumas inclusões e fissuras extremamente finas.

② Precauções: Devido às muitas fissuras no berilo durante o processo de tratamento térmico, para evitar que a gema exploda, o aquecimento e o resfriamento devem ser feitos lentamente, o tempo na temperatura mais alta não deve ser muito longo e é necessária alguma proteção para a gema. Por exemplo, estas medidas de proteção são bastante eficazes quando se coloca a gema num cadinho fechado, se enche o cadinho de carvão com areia fina ou se envolve a gema num pedaço de argila.

2.2 Método de irradiação radioactiva

A irradiação radioactiva tem um impacto significativo na cor do berilo. Depois de o berilo ser irradiado com raios de diferentes energias, pode produzir diferentes alterações de cor. As fontes de irradiação radioactiva incluem geralmente raios X, electrões de alta e baixa energia, etc. Devido a preocupações com resíduos radioactivos, a irradiação com neutrões de reactores é raramente utilizada.

(1) Métodos de irradiação e alterações de cor das gemas

Devido à presença de diferentes iões de impureza no berilo, podem ser produzidas cores diferentes após a irradiação. Quando uma pequena quantidade de Fe²⁺ substitui A1³⁺A irradiação pode transformar o incolor em amarelo, o azul em verde e o rosa em amarelo-alaranjado; estas cores são estáveis à luz. O berilo incolor, verde, amarelo e azul do tipo Maxixe pode produzir berilo azul-cobalto profundo após a exposição a 7 radiações. As pedras preciosas irradiadas não têm resíduos radioactivos, mas o berilo azul-cobalto produzido é instável; a cor obtida por irradiação pode ser transformada ou desvanecida de volta à sua cor original através de tratamento térmico, e a cor obtida através de tratamento térmico também pode ser restaurada por irradiação. A maior parte do berilo azul-cobalto atualmente no mercado é berilo que foi irradiado.

Alguns berilos podem produzir cores diferentes através de diferentes atmosferas de tratamento térmico. Por exemplo, o berilo amarelo que contém ferro pode tornar-se incolor quando aquecido numa atmosfera redutora; o berilo verde pode transformar-se em água-marinha. Estas cores são estáveis à luz, mas as cores originais podem ser restauradas se forem irradiadas com raios X ou radiação γ.

(2) Caraterísticas de identificação do berilo irradiado

O berilo irradiado não é geralmente fácil de detetar, mas o berilo azul irradiado do tipo Maxixe tem as seguintes caraterísticas distintivas a cor é azul cobalto, que é significativamente diferente do azul celeste da água-marinha; o seu espetro de absorção de luz visível tem duas bandas de absorção na região vermelha (695nm, 655nm), e há bandas de absorção mais fracas nas regiões laranja, amarela e verde-amarela a 628nm, 615nm, 581nm e 550nm (algumas fontes também relatam bandas de absorção a 688nm, 624nm, 587nm e 560nm), que não se encontram na água-marinha. Ao observar o pleocroísmo, a cor azul do berilo azul do tipo Maxixe aparece na direção da luz normal. Em contraste, é maioritariamente incolor na direção da luz extraordinária, enquanto que na água-marinha, a cor profunda aparece na direção da luz extraordinária. O berilo azul do tipo Maxixe é rico em metal Cs, com uma densidade de 2,80 g/cm³ e um índice de refração de 1,548-1,592, ambos superiores aos de outras variedades de berilo.

2.3 Alguns métodos de correspondência de cores aditivas

As esmeraldas têm frequentemente muitas fissuras internas, pelo que precisam de ser preenchidas para esconder as fissuras e melhorar a estabilidade da pedra preciosa. Após o tratamento de enchimento, as esmeraldas podem também melhorar a cor e a clareza da pedra preciosa.

(1) Método de enchimento por injeção

Os óleos injectados incluem vários óleos vegetais, óleos lubrificantes, parafina líquida, terebintina e resinas, que podem ser misturados e injectados utilizando um, dois ou vários materiais. Os métodos de injeção para esmeraldas dividem-se em injeção de óleo incolor, injeção de óleo colorido e tratamento por injeção de resina. O método de injeção é um tratamento de otimização comummente utilizado para as esmeraldas.

① Injeção de óleo incolor:

Depois de a pedra preciosa ser submetida a um tratamento de injeção de óleo incolor, as fissuras são preenchidas e ocultadas, tornando-as difíceis de detetar a olho nu, melhorando assim a transparência e o brilho da pedra preciosa. Este tratamento é reconhecido pela indústria joalheira internacional e pelos consumidores e é muito comum no mercado. O equipamento necessário para a injeção de óleo incolor é simples e fácil de operar, e os passos de injeção são os seguintes:

Limpar a pedra preciosa com etanol ou limpeza ultra-sónica e depois secá-la.
Mergulhar a pedra preciosa em óleo com um índice de refração próximo do da esmeralda, sob vácuo, pressão ou aquecimento, durante algum tempo.

O objetivo da injeção de óleo incolor é "esconder as fissuras", permitindo que mais fissuras de pedras preciosas sejam preenchidas, tornando-as menos perceptíveis a olho nu. Após uma inspeção ampliada, o óleo aparece principalmente incolor nas fissuras superficiais; com o tempo, pode tornar-se amarelo claro (Figura 5-15). Sob luz ultravioleta de onda longa, pode observar-se fluorescência amarelo-verde e o óleo pode ser exsudado em contacto com uma agulha aquecida. Esta prática é comercialmente aceite, considerada como otimização e não necessita de ser especificada; pode ser vendida como um produto natural.

② Injeção de óleo colorido:

O método de injeção de óleo colorido é o mesmo que o da injeção de óleo incolor. O objetivo deste tratamento não é apenas ocultar as microfissuras da pedra preciosa, mas também alterar a cor da pedra preciosa. A injeção de óleo colorido divide-se em dois casos: injetar óleo colorido nas esmeraldas para realçar a sua cor e aumentar o seu valor e injetar berilo com muitas fissuras, servindo de substituto das esmeraldas.

Após a injeção de óleo colorido na esmeralda, esta apresentará as seguintes caraterísticas, que podem ser utilizadas para determinar se foi injectada com óleo colorido.

O corante distribui-se de forma filamentosa ao longo das fissuras e pode ser visto sob ampliação com um vidro ou microscópio. Pode observar-se um efeito intermitente em condições de luz ou de escuridão, com cores de interferência anormais (Figura 5-16).
Após o tratamento, a pedra preciosa libertará óleo e gás das fissuras quando aquecida, e os vestígios de óleo podem ser limpos com um cotonete.
O óleo colorido pode emitir uma forte fluorescência sob luz ultravioleta.

③ Tratamento da resina:

Depois de a esmeralda ter sido submetida a um tratamento com resina, a área de enchimento aparece enevoada, com estruturas de fluxo visíveis e bolhas residuais. Sob luz reflectida, pode ser vista uma rede de fissuras de enchimento. São visíveis cores de interferência anómalas. O material de enchimento tem baixa dureza, pode ser perfurado por uma agulha de aço e tem um brilho fraco.

A observação do material de enchimento num microscópio de pedras preciosas, utilizando iluminação e ampliação diferentes para examinar as áreas de enchimento da esmeralda, pode fornecer informações de identificação importantes.

Efeito de flash: O efeito de flash pode ser frequentemente observado nas fissuras preenchidas, causado pela diferente dispersão da luz pela esmeralda e pelo material de preenchimento (como a resina epóxi). Em condições de luminosidade, as fissuras de enchimento mostram uma luz reflectida de azul a púrpura, enquanto que em condições de escuridão, uma observação inclinada pode transformá-la em flashes cor de laranja (Figura 5-17).

Bolhas e resíduos: As esmeraldas naturais contêm bolhas frequentemente encontradas em inclusões de duas ou três fases. As bolhas são esféricas e não têm uma forma distinta. As bolhas em fissuras preenchidas são muito óbvias e são frequentemente achatadas. As fissuras preenchidas com óleo podem mostrar um efeito de flash castanho quando observadas contra um fundo brilhante devido à oxidação, enquanto os resíduos oxidados podem formar caraterísticas semelhantes a ramos.
Espectroscopia de infravermelhos: Os diferentes materiais de enchimento têm os seus picos de absorção caraterísticos, tais como os picos de absorção caraterísticos do azeite a 2584 cm^-1 e 2924 cm^-1os picos caraterísticos do óleo de palma a 2852 cm^-1, 2920 cm^-1, 3004 cm^-1e os picos caraterísticos da resina epoxídica a 2925 cm^-1, 2964 cm^-1, 3034 cm^-1, 3053 cm^-1. Os espectrómetros de infravermelhos podem classificar e analisar os componentes dos materiais de enchimento, com 2800-3000 cm^-1 fortes picos de absorção e 3058 cm^-1, 3036 cm^-1 picos de absorção que servem como evidência de enchimento de resina em esmeraldas.
Vista do Diamante: A Diamond View pode determinar de forma rápida, clara e exacta se uma esmeralda foi tratada com enchimento. As observações através do Diamond View permitem uma visão clara das faixas de cor, manchas de cor e a distribuição de todas as fissuras que não são visíveis ou observáveis num microscópio. Mais importante ainda, ele pode distinguir se há materiais de preenchimento dentro das fissuras; sob fluorescência ultravioleta, as fissuras não preenchidas exibem fluorescência branco-azulada, enquanto que as fissuras preenchidas mostram fluorescência verde-amarela clara. Isto permite determinar se a amostra está preenchida, a área de preenchimento, e a localização do preenchimento. No entanto, o Diamond View também tem certas limitações; quando as bandas de cor são muito pronunciadas e exibem uma forte fluorescência vermelha sob luz ultravioleta, isto pode afetar a observação de preenchimentos de fissuras.
Espectroscopia Raman: O espetrómetro Raman pode determinar rapidamente a frequência inerente, a simetria, as forças internas e as propriedades cinéticas gerais das vibrações moleculares nas pedras preciosas, permitindo uma análise rápida e eficaz dos componentes das inclusões nas pedras preciosas. Uma vez que os diferentes materiais de enchimento têm caraterísticas espectrais laser Raman diferentes, os espectrómetros laser Raman podem ser utilizados para classificar e analisar os componentes dos materiais de enchimento. O pico caraterístico do gel é 1602 cm^-1, 1180 cm^-1, 1107 cm^-1, 817 cm^-1, 633cm^-1e a presença destes picos de absorção pode servir como evidência importante para saber se a esmeralda foi submetida a um tratamento de preenchimento com gel. No entanto, este método também tem certas limitações; quando o material de enchimento interno não está perto da superfície da pedra preciosa, é difícil focar, e os resultados podem não ser ideais.

Atualmente, existem diferenças na expressão das conclusões de identificação relativas ao tratamento de enchimento das esmeraldas entre alguns laboratórios de ensaio de jóias nacionais e estrangeiros. Os certificados de identificação estrangeiros indicam geralmente "esmeralda natural" na conclusão, indicando o grau de enchimento na secção de observações. Com base no material de enchimento e no grau de enchimento, este pode ser geralmente classificado em cinco níveis: nenhum, não óbvio, ligeiro, moderado e óbvio. Por outro lado, os certificados de identificação nacionais indicam diretamente "esmeralda (tratamento de enchimento)" na conclusão.

(2) Tingimento e coloração

Uma vez que o berilo é uma pedra preciosa de cristal único, o efeito de tingimento é muito inferior ao da ágata e, geralmente, são escolhidas pedras preciosas com mais fissuras para tingir. O tingimento e a coloração das esmeraldas são apenas medidas corretivas para realçar a cor. Após o tingimento, a cor das esmeraldas concentra-se frequentemente nas fissuras, resultando numa distribuição desigual da cor. Quando observadas com um espetroscópio, as esmeraldas naturais apresentam um espetro de absorção de Cr distinto, enquanto as esmeraldas tingidas podem apresentar bandas de absorção formadas pelo corante a 630-660nm.

(3) Substrato

O substrato é um método de tratamento tradicional, geralmente envolvendo a colocação de uma película verde no fundo da esmeralda para realçar a sua cor. Após uma inspeção ampliada, a junção entre a película verde e a pedra preciosa pode ser observada na parte inferior da esmeralda; com o tempo, a película pode enrugar-se ou descolar-se, e podem ser vistas bolhas na junção. As esmeraldas tratadas apresentam um espetro de absorção de Cr muito vago ou mesmo ausente num espetroscópio, com dicroísmo fraco ou inexistente.

(4) Crescimento excessivo

Uma camada muito fina de cristais de esmeralda ou água-marinha cresce na superfície do berilo de cor clara. A caraterística de identificação é que as camadas de crescimento não têm as caraterísticas de inclusão das esmeraldas naturais, mas têm as caraterísticas de inclusão das esmeraldas sintéticas.

(5) Revestimento

Uma película muito fina é revestida na superfície da esmeralda, que pode ser uma película incolor ou uma película colorida. A superfície da esmeralda revestida produz muitas vezes várias fissuras radiais e em forma de rede (Figura 5-18), com a cor concentrada na superfície; no interior, podem ver-se inclusões tubulares, em forma de gota de chuva, e inclusões bifásicas gás-líquido do berilo natural; a camada exterior mostra inclusões de esmeralda sintética.

(6) Compósito

As pedras compostas de esmeraldas são frequentemente constituídas por esmeraldas de cor clara e camadas de corante verde, que podem ser vistas sob ampliação como camadas de adesivo e inclusões nas esmeraldas. A região laranja mostra um espetro de absorção distinto causado pelo corante. Há também uma imitação comum de esmeralda composta de pedra-sudarita (Figura 5-19), com vidro incolor ou de cor clara nas camadas superior e inferior e cola verde no meio. Quando observada ampliada paralelamente à crista da cintura, pode ser vista uma pequena quantidade de material adesivo verde profundo contendo bolhas na superfície de ligação.

Os métodos comuns de tratamento de otimização e as caraterísticas de identificação das esmeraldas estão resumidos na Tabela 5-5.

Quadro 5-5 Métodos comuns de tratamento de otimização e caraterísticas de identificação das esmeraldas

Método de processamento	Resultado do processamento	Caraterísticas de identificação	Otimização ou processamento
Imersão em óleo	Imersão em óleo incolor	A posição de enchimento tem um efeito intermitente, o óleo sai após o aquecimento e o óleo colorido é distribuído de forma filamentosa ao longo das fissuras	Otimização
Imersão em óleo	Embebido em óleo colorido		Tratamento
Cola de enchimento	Resina de enchimento	Efeito Flash	Tratamento
Tingimento e coloração	Introdução de corante verde nas fissuras	Cor concentrada nas fissuras	Tratamento
Substrato	Adicionar uma camada de película verde no fundo da esmeralda	Método para verificar a existência de juntas de junção visíveis, onde pode haver bolhas, dicroísmo fraco e o espetro de absorção de Cr não é óbvio	Tratamento
Crescimento excessivo	Uma camada de esmeralda sintética mais escura cresce sobre a esmeralda de cor clara	As caraterísticas das camadas interior e exterior são diferentes.	Tratamento
Revestimento (regeneração)	Uma película de esmeralda sintética cresce na camada exterior com a esmeralda natural no centro.	A camada exterior da esmeralda é propensa a fissuras radiais e em rede	Tratamento
Compósito	Fabricadas a partir de dois ou mais tipos de materiais, como a esmeralda natural e a esmeralda sintética, a esmeralda natural e a película verde, etc.	Existem bolhas na costura de montagem e existem diferenças no índice de refração, brilho, etc. dos diferentes materiais.	Tratamento

Secção III Diamante

1. Caraterísticas gemológicas dos diamantes

Os diamantes têm elevada dureza, pontos de fusão, propriedades de isolamento e estabilidade química. A composição dos diamantes é o elemento C; os diamantes puros são incolores e transparentes, enquanto os diamantes que contêm diferentes impurezas podem apresentar cores diferentes. A qualidade da cor desempenha um papel decisivo na avaliação dos diamantes. A classificação da cor do diamante é muito rigorosa, sendo que a qualidade mais elevada é a de um diamante sem defeitos e completamente transparente; até mesmo uma ligeira sugestão de cor pode fazer com que os preços caiam a pique. No entanto, os diamantes coloridos são uma exceção, pois a diferença de preço entre as diferentes cores de diamantes coloridos pode ser significativa. As cores comuns dos diamantes são incolor e amarelo (Figura 5-20).

Os diamantes são normalmente encontrados em dois tipos de depósitos minerais: kimberlito e lamproito. O primeiro kimberlito foi descoberto na África do Sul em 1870, e até à data, mais de 5.000 corpos de kimberlito foram descobertos em todo o mundo, com mais de 500 contendo diamantes. A produção de diamantes de qualidade de gema em lamproite é muito baixa, representando apenas cerca de 10% do total.

Devido à sua elevada dureza e forte dispersão, os diamantes possuem um encanto único e sempre foram apreciados pelas pessoas. Por conseguinte, a otimização do tratamento de diamantes brutos de qualidade inferior também tem sido um foco de investigação para muitos gemólogos e comerciantes. Existem muitos métodos para otimizar os diamantes, como a irradiação, o tratamento a alta temperatura e a alta pressão, a perfuração a laser e o preenchimento de fissuras. A maioria dos diamantes coloridos que foram optimizados são devidos à irradiação artificial, causando defeitos estruturais internos nos diamantes, resultando em diferentes centros de cor que são fundamentalmente diferentes da formação de cor dos diamantes naturalmente coloridos.

A formação da cor dos diamantes está principalmente relacionada com os tipos de impurezas e mudanças nos componentes estruturais; diferentes cores têm diferentes tipos de formação. As cores comuns dos diamantes e suas causas de formação são as seguintes (Tabela 5-6).

Tabela 5-6 Tipos de causas para a cor do diamante

Cor do diamante	Causa
Azul	Contém elemento B
Amarelo	Contém o elemento N
Rosa, castanho	Deformação plástica
Verde	O centro de cor causa a cor
Preto	A inclusão provoca a cor

2. Tratamento de otimização e métodos de identificação de diamantes

Devido ao encanto único dos diamantes, é necessário mais do que a produção de diamantes. Os métodos para otimizar o tratamento dos diamantes também estão em constante aperfeiçoamento. O tratamento de otimização dos diamantes inclui principalmente dois aspectos: um é melhorar a cor dos diamantes; o outro é tratar as inclusões nos diamantes para aumentar a sua clareza. Desde 1950, o tratamento por irradiação tem sido utilizado para melhorar a cor dos diamantes. Com a tecnologia para remover inclusões escuras nos diamantes, a perfuração a laser e o preenchimento de fissuras desenvolveram-se gradualmente em 1960. Desde 1990, foram introduzidas novas melhorias no preenchimento de fissuras e na perfuração a laser. A tecnologia dos diamantes sintéticos também promoveu o tratamento de otimização dos diamantes. Desde 2000, o tratamento a alta temperatura e alta pressão (HPHT) melhorou os diamantes com tons castanhos e acastanhados.

Os tratamentos múltiplos dos diamantes apareceram pela primeira vez na década de 1990 até ao início do século XXI, inicialmente sobretudo nos tratamentos de clareza. Durante o processo de identificação dos diamantes, verificou-se que os diamantes tinham sido submetidos a um tratamento de perfuração a laser, seguido de um enchimento de vidro ao longo do canal do laser; houve também casos em que os diamantes foram submetidos a dois tratamentos de enchimento para melhorar a clareza. Com o aparecimento e o amadurecimento dos métodos de tratamento a alta temperatura e alta pressão e da irradiação seguida de técnicas de têmpera a alta temperatura, os tratamentos múltiplos começaram a alterar a cor dos diamantes.

A cor de um diamante é um fator importante para determinar a sua qualidade; quanto maior for o grau de cor, maior será o seu valor. Os tratamentos de otimização para diamantes, como a irradiação, o revestimento tradicional, o substrato e o HPHT, destinam-se principalmente a melhorar a cor dos diamantes. Alguns métodos de otimização centram-se no aumento da clareza dos diamantes, como a perfuração a laser. Os principais métodos de tratamento de otimização para os diamantes incluem cinco tipos: utilização do tratamento por irradiação para alterar a cor dos diamantes; os métodos de enchimento e de perfuração a laser são utilizados para melhorar a clareza dos diamantes; tratamentos de superfície dos diamantes, incluindo revestimentos de superfície e filmagem; tratamento a alta temperatura e alta pressão (HPHT); o tratamento combinado dos diamantes.

2.1 Tratamento por irradiação

A irradiação pode fazer com que os diamantes produzam centros de cores diferentes, mudando assim a cor do diamante. Após o tratamento de irradiação, os diamantes podem apresentar quase qualquer cor, e a cor melhorada é estável. Este método de tratamento é adequado para os diamantes coloridos, mas o tratamento por irradiação não pode melhorar o grau de cor dos diamantes incolores acima do grau K. A radiação residual dos diamantes tratados por irradiação apresenta riscos potenciais para a saúde humana, limitando a aceitação das pedras preciosas irradiadas por parte dos consumidores.

A essência da irradiação é usar uma fonte de radiação para gerar iões ou raios de alta energia, causando danos à estrutura do diamante e criando centros de cor. A irradiação radioactiva pode melhorar a cor geral dos diamantes. O princípio é que a irradiação danifica parte da estrutura do diamante, formando áreas desordenadas e defeitos pontuais. Os defeitos estruturais afectam a absorção de luz visível da pedra preciosa, aumentando a absorção específica de determinados comprimentos de onda de luz, resultando assim na cor.

O tempo e a dose de irradiação são controlados de acordo com a cor pretendida. Quanto mais profunda for a cor desejada, maior será o tempo de irradiação e maior será a dose. Os diamantes irradiados são frequentemente amarelo-esverdeados, verdes, azul-esverdeados e outras cores.

Diferentes tipos de diamantes podem produzir cores diferentes, e diferentes fontes de radiação também podem produzir cores diferentes. Existem quatro fontes de radiação comuns, e o processo de irradiação e as cores resultantes são mostrados na Tabela 5-7.

Quadro 5-7 Fontes de radiação e cores melhoradas

Fonte de radiação	Processo de processamento	Cor final
⁶⁰Co	Tempo de irradiação longo, cor instável	Verde, azul-verde, rosa-vermelho, amarelo dourado, etc.
Sal de rádio	Irradiação por ciclotrão, não utilizada habitualmente	A cor verde e a cor preta podem formar-se após um longo período de tempo
Tratamento com neutrões	Cor geral, cor estável, mais utilizada	O tratamento térmico a 500 a 900°C produz cores castanhas, amarelas, cor de laranja ou rosa-púrpura
Tratamento com electrões	Cor geral, mais utilizada	Azul-esverdeado claro, tratado termicamente para produzir amarelo-alaranjado, rosa, castanho

① ⁶⁰Irradiação de Co:

Utilizar ⁶⁰Co para produzir diamantes de radiação γ pode gerar verde, azul-verde, rosa-vermelho, amarelo dourado, etc. No entanto, demora muito tempo e a cor é instável; este método tem de ser utilizado atualmente.

② Irradiação com sal de rádio:

Os diamantes irradiados por um ciclotrão podem produzir a cor verde; se o tempo de aquecimento for mais longo, pode produzir-se a cor preta. No entanto, a cor é limitada à superfície e pode produzir resíduos radioactivos.

③ Tratamento com neutrões:

Os diamantes são colocados num reator nuclear e bombardeados com neutrões, que podem penetrar diretamente no diamante, produzindo cores verdes e azuis-verdes estáveis. Após a irradiação, aquecendo a 500-900 ℃, os diamantes do tipo I a podem produzir amarelo e amarelo-laranja; os diamantes do tipo I b produzem rosa e vermelho-púrpura. Este método é relativamente comummente usado.

④ Tratamento eletrónico:

Os diamantes tratados podem produzir cores azul claro ou verde azulado, são limitados à superfície, não têm resíduos radioactivos, e têm boa estabilidade. O aquecimento a 400 ℃ pode produzir laranja, amarelo, azul, marrom, etc. Este método é relativamente comum.

Os diamantes coloridos obtidos através do tratamento de irradiação podem ser distinguidos pela distribuição de cores, espetro de absorção, espetro de fluorescência ou condutividade. As diferentes cores dos diamantes coloridos irradiados têm espectros de absorção diferentes. As cores após a irradiação são relativamente estáveis, mas deve ser notado no momento da venda que eles se enquadram na categoria de tratados no tratamento de otimização de pedras preciosas. Se os diamantes irradiados contiverem resíduos radioactivos, devem ser colocados até que o conteúdo seja inferior às normas nacionais antes de serem comercializados.

(1) Espectro de absorção

Nos diamantes, existem geralmente quantidades vestigiais de átomos de azoto. Estes átomos de azoto têm dois modos de ocorrência: um substitui os átomos de carbono na rede numa forma monatómica, como os átomos de azoto que se tornam dadores de azoto, fazendo com que o cristal exiba o amarelo caraterístico; a outra forma existe em agregados dentro do cristal. Quer se trate de um agregado composto por dois átomos de azoto adjacentes ou de um agregado composto por quatro átomos de azoto, não ocorre qualquer absorção na gama de luz visível, o que resulta na ausência de cor.

Os diamantes incolores contendo nitrogênio podem produzir amarelo após irradiação e tratamento térmico. Acredita-se que esta cor amarela seja causada pelos centros de cor H3 (503nm) e H4 (496nm), sendo que os centros de cor H4 são dominantes, enquanto os diamantes amarelos naturais não possuem centros de cor H3 ou H4 ou não são óbvios. As linhas de absorção causadas pelos centros de cor H4 no espetro de absorção mostram que o diamante foi irradiado. No entanto, a ausência de centros de cor H4 não indica necessariamente que a cor do diamante é natural.

Além disso, os diamantes amarelos irradiados também podem apresentar linhas de absorção em 595nm. Em 1956, pesquisadores do GIA descobriram que os diamantes tratados com irradiação e calor tinham um pico de absorção em 595nm, que os diamantes naturais não têm. Embora estudos posteriores tenham descoberto que este pico de absorção poderia desaparecer sob tratamento de alta temperatura (maior que 1000 ℃), dois novos picos de absorção a 1936nm (HIb) e 2024nm (HIc) apareceriam. Portanto, qualquer pico de absorção em 595nm, 1936nm e 2024nm pode ser considerado como linhas espectrais de diagnóstico para diamantes irradiados artificialmente. Dada a tecnologia atual, é impossível ter diamantes irradiados sem a linha de absorção de 595nm e as linhas de absorção HIb e HIc. Assim, qualquer uma das três linhas de absorção que aparecem em 595nm, 1936nm e 2024nm podem servir como caraterísticas de identificação para diamantes tratados.

Os diamantes azuis ou verdes irradiados exibem uma linha de absorção a 741nm no final da região vermelha. No entanto, os diamantes verdes naturais também podem apresentar esta linha de absorção.

A linha de absorção caraterística dos diamantes cor-de-rosa e púrpura irradiados está em 637nm, e uma linha de absorção adicional de 595nm e 575nm também pode aparecer. A linha de absorção de 637nm é a linha de diagnóstico para diamantes tratados com rosa. Os diamantes cor-de-rosa naturalmente coloridos mostram principalmente uma banda larga a 563nm. Os diamantes azuis revestidos com diamantes tipo Ia freqüentemente apresentam centros N3 e uma banda de absorção a 415nm. Em comparação, os diamantes azuis naturais são coloridos por boro e não mostram o pico de absorção de 415nm. Os diamantes azuis naturais também são condutores, enquanto os diamantes azuis irradiados não são.

(2) Caraterísticas da distribuição de cores

Os diamantes de cor natural têm faixas de cor que são lineares ou triangulares, com as faixas de cor paralelas às faces do cristal; a cor dos diamantes irradiados é limitada à superfície do diamante; a cor dos diamantes após a irradiação só existe na superfície, muitas vezes apresentando marcas escuras nas bordas das facetas da superfície. Para os diamantes tratados com um ciclotrão, a cor está apenas na superfície, e o padrão de distribuição da cor está relacionado com o corte do diamante e a direção da irradiação (Figura 5-21).

Quando o método de irradiação bombardeia um diamante de lapidação brilhante a partir da direção do pavilhão, pode ser observada uma distribuição de cor em forma de "guarda-chuva" à volta da ponta do pavilhão quando visto da mesa, também conhecido como efeito guarda-chuva; quando a radiação começa na direção da coroa, pode ser visto um anel escuro à volta da cintura; se o diamante for bombardeado lateralmente, o lado mais próximo da fonte de radiação terá uma cor mais profunda.

(3) Condutividade

Os diamantes azuis naturais do tipo IIb têm condutividade, enquanto os diamantes azuis tratados com irradiação não têm condutividade.

(4) Outros

Os diamantes tratados com rádio apresentam frequentemente uma forte radioatividade residual. Quando este diamante tratado é colocado numa película fotográfica durante algum tempo, pode aparecer uma imagem desfocada do diamante na película após a exposição, o que é causado pela radioatividade no diamante.

2.2 Remoção de impurezas por laser e preenchimento de fracturas

O tratamento a laser remove as inclusões minerais escuras dos diamantes, e materiais como a resina ou o vidro preenchem as fracturas.

(1) Métodos e processos de tratamento

Focalizar o laser no diamante para o vaporizar, apontar para o local onde as inclusões minerais precisam de ser removidas enquanto se utiliza o laser para vaporizar as inclusões minerais e, em seguida, preencher os pequenos orifícios deixados com uma substância que tenha propriedades ópticas semelhantes às do diamante, fundindo-a com o laser.

O tratamento a laser KM é um novo método que surgiu recentemente. O aquecimento a laser das inclusões liga as fissuras naturais internas com as fissuras superficiais, e o tratamento ácido é utilizado para remover as inclusões escuras. Este método é adequado para diamantes que contêm inclusões escuras muito próximas da superfície. Após o tratamento, geralmente contém canais em "ziguezague" que se estendem do interior para a superfície.

(2) Identificação de diamantes tratados com perfuração a laser

À lupa e ao microscópio de gemas, observa-se que os diamantes tratados com laser e preenchidos com fissuras apresentam as seguintes caraterísticas

① Devido aos orifícios permanentes do laser na superfície do diamante e à dureza do material de enchimento ser muito inferior à do diamante, formará poços relativamente difíceis de detetar na superfície do diamante.

② Gire o diamante e observe os canais de laser lineares. Os canais de laser são mais pronunciados devido às diferenças de índice de refração, transparência e cor do material de preenchimento em comparação com o diamante (Figura 5-22).

③ Existe uma diferença de cor e brilho entre o material de preenchimento a laser e o diamante circundante (Figura 5-23).

(3) Identificação de diamantes com tratamento de enchimento de fissuras

A grande maioria dos diamantes cheios atualmente no mercado pode ser identificada com instrumentos convencionais, apresentando as seguintes caraterísticas significativas

① Efeito intermitente: Ao observar a superfície da fissura preenchida sob ampliação, ela exibe um efeito intermitente amarelo-alaranjado, verde-amarelado ou vermelho-arroxeado. Este fenómeno intermitente pode mostrar cores diferentes em posições diferentes na superfície da fissura e a cor intermitente pode mudar com a rotação da amostra (ver Figura 5-24).

② Observando a Superfície da Fissura: Caraterísticas Os diamantes preenchidos exibem algumas caraterísticas óbvias quando as fissuras são preenchidas, incluindo bolhas irregulares, marcas de fluxo, e estruturas fibrosas do material de preenchimento dentro das fissuras. O material de preenchimento pode parecer castanho-claro ou castanho-amarelado quando espesso. Às vezes, algum material de preenchimento pode permanecer na superfície do diamante, e o brilho e a cor do material de preenchimento na superfície da fissura ainda mostram diferenças sutis em comparação com o diamante.

③ Observando a cor do diamante: Após o preenchimento da fissura, a cor do diamante também pode mudar. Sob uma lupa de dez vezes, muitas vezes aparece um tom azulado-púrpura nebuloso.

Para além da identificação com instrumentos convencionais, também podem ser utilizados instrumentos de deteção de grande dimensão, como espectrómetros Raman, espectrómetros de energia e tecnologia de imagem de raios X, para analisar a composição, a fase e as caraterísticas de enchimento do material de enchimento.

2.3 Tratamento de superfície

(1) Revestimento de superfícies

O método mais antigo para mudar a cor amarelada do corpo dos diamantes é colorir a superfície do diamante para mascarar a verdadeira cor do corpo. Este é um método tradicional de tratamento de superfície com o objetivo de melhorar a cor amarelada dos diamantes. Existem dois métodos comuns: o primeiro é aplicar uma substância azul na cintura do diamante, o que pode melhorar significativamente a cor amarelada do corpo, elevando o diamante em 1 a 2 graus de cor; o segundo é revestir a superfície do diamante com uma camada de filme de óxido colorido, o que também resulta em uma melhoria notável na cor após o revestimento, e este revestimento é relativamente durável.

Método de identificação: A observação num microscópio de alta potência revela um brilho superficial semelhante ao do arco-íris, e a ebulição em ácido forte durante alguns minutos pode também provocar o desvanecimento da cor da superfície. O diamante revestido tem um aspeto geral alaranjado. Uma vez que a dureza do material de revestimento do diamante é menor do que a do diamante, arranhões são normalmente vistos na superfície do revestimento (Figura 5-25).

(2) Revestimento de diamante

O revestimento de diamante é gradualmente melhorado a partir do processo de revestimento de diamante e é uma aplicação da tecnologia moderna no tratamento de superfície de pedras preciosas.

① Método do processo:

Em condições de baixa pressão e temperatura média, uma camada de diamante sintético ou de película de carbono semelhante ao diamante é formada na superfície de diamantes ou de outros materiais através de um método de deposição química. O processo inicial era relativamente simples e a película de diamante sintético era policristalina, o que facilitava a sua identificação. Esta película de diamante é um material policristalino composto por átomos de carbono com estrutura de diamante e propriedades físico-químicas, com uma espessura que varia geralmente entre dezenas e centenas de micrómetros. A sua espessura pode atingir vários milímetros.

Segundo os relatórios, a empresa americana Sumitomo Electric Industries desenvolveu um método para revestir octaedros de diamantes naturais quase incolores com uma película de diamante sintético azul celeste com uma espessura de até 20 mm. Uma pequena quantidade de película de diamante azul é revestida em diamantes facetados para cobrir ligeiros tons amarelos e realçar a cor do diamante.

② Caraterísticas de identificação dos diamantes revestidos:

Os diamantes que foram submetidos a um tratamento de revestimento têm geralmente uma película transparente com a cor pretendida, que pode preencher os buracos na superfície da gema, tornando-a lisa e aumentando o seu brilho, bem como melhorar a concentração de cor da gema. É frequente existirem manchas ou zonas granulares nos bordos onde a gema entra em contacto com o metal de montagem, e a película pode também ser removida com ácido.

Uma vez que a película é um agregado policristalino, tem uma estrutura granular que pode ser facilmente distinguida do cristal único de diamante quando observada sob microscopia de alta ampliação.

As películas de diamante depositadas através dos métodos de deposição química de vapor ou de deposição por feixe de iões podem ser verificadas quanto à cor por imersão em óleo, especificamente por imersão do diamante em dibromo metano, que produzirá cores de interferência na superfície do diamante. A maioria das películas de diamante sintetizadas com sucesso ou películas de carbono tipo diamante estudadas até agora são películas finas policristalinas, que têm pouca transparência e são mais fáceis de identificar do que os diamantes de cristal único.

Instrumentos de grande porte, como os microscópios electrónicos de varrimento e a espetroscopia Raman, também podem testar e analisar películas de diamante.

2.4 Tratamento a alta temperatura e alta pressão (HPHT)

O tratamento de alta temperatura e alta pressão consiste em colocar os diamantes castanhos, que têm defeitos de cor devido à deformação plástica, num forno de alta temperatura e alta pressão para reestruturar a sua estrutura cristalina e criar centros de cor, melhorando assim a cor dos diamantes. Este é um novo método de tratamento de otimização para diamantes, com um rendimento muito pequeno, que é insuficiente para satisfazer o 1% global de diamantes.

Existem principalmente dois tipos de diamantes tratados a alta temperatura e alta pressão, o tipo I a e o tipo II a. Os diamantes castanhos do tipo I a contêm impurezas que provocam a cor, tais como átomos de azoto e vacâncias na sua estrutura cristalina, que não podem ser eliminadas nas actuais condições de tratamento a alta temperatura e alta pressão para melhorar o seu grau de cor. Só com base na existência de defeitos de rede no cristal de diamante é que o tratamento a alta temperatura e alta pressão pode aumentar a sua resistência à deformação plástica e promover a geração de defeitos de rede para conseguir a modificação da cor. Geralmente, através da tecnologia de alta temperatura e alta pressão, o amarelo acastanhado pode ser transformado em amarelo-verde, amarelo dourado e uma pequena quantidade de rosa e azul, entre outros.

O tratamento a alta temperatura e alta pressão pode ajudar os diamantes castanhos tipo IIa a superar as barreiras que enfrentam, levando a sua estrutura a reorganizar-se sob condições de alta temperatura e alta pressão, restaurando o estado estável inicial antes da deformação plástica, mudando assim a sua cor para incolor (Figura 5-26).

(1) O processo de tratamento dos diamantes a alta temperatura e alta pressão

As simulações laboratoriais de alta temperatura e alta pressão imitam o ambiente natural para o crescimento do cristal de diamante, controlando artificialmente a temperatura, a pressão e as condições médias, proporcionando um potencial de ativação suficiente para os defeitos e átomos de impureza dentro do cristal de diamante, intensificando a força da deformação plástica, melhorando ou alterando assim os defeitos da rede no diamante para conseguir a mudança de cor.

Os diamantes tratados por HPHT dividem-se principalmente em dois tipos: diamantes castanhos de tipo IIa e diamantes de tipo Ia. Os principais métodos de tratamento são os seguintes:

① Selecionar pedras brutas de diamante ou pedras em bruto, escolhendo amostras com menos fissuras e inclusões.

② Determine as taxas de aquecimento e pressurização para evitar o aquecimento rápido que pode causar fratura frágil.

③ Atingir a temperatura e pressão máximas, mantendo por algum tempo; as condições de temperatura e pressão variam para diferentes objetos de tratamento. A temperatura de tratamento para diamantes tipo Ia é de cerca de 2100 ℃. A pressão é de (6-7)x10⁹Pa, com um tempo de estabilização de 30 minutos; os diamantes do tipo IIa requerem uma temperatura ligeiramente mais baixa, cerca de 1900℃, com uma pressão semelhante à dos diamantes do tipo Ia, e um tempo de estabilização mais longo, requerendo várias horas.

④ Após o tratamento, primeiro reduzir a pressão e depois baixar lentamente a temperatura, permitindo tempo suficiente para que as vagas na estrutura cristalina se reorganizem e estabilizem.

⑤ Remover a amostra e polir novamente o diamante bruto.

Dois tipos principais de diamantes são tratados a alta temperatura e alta pressão: o diamante GE-POL da GE Company nos Estados Unidos e o diamante Nova.

(2) Diamante GE-POL

O diamante GE-POL utiliza um novo método de tratamento de otimização da cor, o método de reparação a alta temperatura e alta pressão. Esta tecnologia, desenvolvida pela General Electric (GE) nos Estados Unidos, melhora a cor dos diamantes em condições de alta temperatura e alta pressão. Chama-se diamante GE-POL porque é um novo produto vendido exclusivamente pela filial israelita POL em 1999. A tecnologia envolve o tratamento de diamantes naturais com alta temperatura e pressão para melhorar o seu grau de cor, normalmente melhorando-os em 4〜6 níveis. O diamante bruto deve ter um grau de cor igual ou superior a J e estar isento de impurezas, qualificando-se como um diamante do tipo IIa de alta pureza. Os diamantes castanhos e cinzentos do tipo IIa podem ser tratados para se tornarem diamantes incolores. Ao mesmo tempo, os diamantes tratados com HPHT também podem aprofundar ou mudar de cor, ocasionalmente resultando em rosa claro ou azul claro, atingindo o nível de diamantes fancy.

Caraterísticas de identificação dos diamantes GE-POL: Os graus de cor dos diamantes tratados variam principalmente entre D e G, com tons ligeiramente turvos e castanhos ou cinzentos. Sob alta ampliação, as texturas internas dos diamantes GE-POL podem ser vistas, geralmente apresentando fissuras semelhantes a penas acompanhadas de reflexos. As fissuras freqüentemente se estendem até a superfície do diamante, com algumas fissuras cicatrizadas, clivagem e inclusões de formato anormal. Alguns diamantes tratados exibem uma deformação invulgarmente pronunciada sob luz polarizada ortogonalmente, resultando em fenómenos de extinção anormais. Este método trata os diamantes como se fossem diamantes naturais, tornando a identificação relativamente difícil. A General Electric prometeu que todos os diamantes que tratar serão gravados a laser com as palavras "GEPOL" na superfície da cintura.

(3) Diamante Nova

O método de tratamento a alta temperatura e alta pressão transforma os diamantes castanhos naturais do tipo Ia em diamantes coloridos. Pesquisas anteriores sugerem que a coloração dos diamantes castanhos é devida a deslocamentos e defeitos pontuais associados gerados pela deformação plástica após a formação do diamante. Em 1999, a Nova Diamond, nos Estados Unidos, utilizou a tecnologia de alta temperatura e alta pressão para tratar os diamantes castanhos comuns do tipo Ia em diamantes amarelo-esverdeados vibrantes, também conhecidos como diamantes melhorados por alta temperatura e alta pressão ou diamantes Nova.

Caraterísticas de identificação do diamante Nova: Este tipo de diamante apresenta uma cor amarelo-esverdeada, com alguns cristais contendo inclusões de grafite e poços de corrosão na superfície. Após tratamento a alta temperatura e alta pressão, a estrutura do diamante sofre uma deformação plástica significativa, mostrando uma extinção anormal pronunciada, exibindo uma forte fluorescência verde-amarela acompanhada de fluorescência calcária, e apresentando uma linha espetral caraterística de 529nm e uma linha espetral de absorção de 986nm.

2.5 Tratamento combinado

O tratamento de combinação de diamantes inclui duas situações: uma é combinar dois diamantes pequenos num diamante maior; a outra é usar um diamante como coroa (ou parte superior) e uma safira transparente incolor ou vidro como pavilhão (ou parte inferior), combinando os dois juntos. Na cravação, o método do pavé é frequentemente utilizado para ocultar a camada de ligação. Os diamantes compostos têm as seguintes caraterísticas de identificação:

(1) Observar as caraterísticas da superfície de combinação e as eventuais bolhas;

(2) O brilho das partes superior e inferior da camada composta, o índice de refração do encapsulamento e a diferença na transmissão da luz;

(3) Colocar a amostra em água para teste, observar o fenómeno de estratificação e utilizar óleo de imersão orgânico com cuidado para observação, uma vez que a matéria orgânica pode dissolver a camada combinada e separar as duas partes;

(4) Observar os diamantes compostos brilhantes de lapidação redonda; as proporções de lapidação e os fenómenos de reflexão interna total são inferiores aos dos diamantes naturais.

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Heman - Especialista em produtos de joalharia março 17, 2025

Aprenda a criar designs de jóias com o Rhino, o Flamingo e o TechGems. Este guia ensina-o a utilizar estas ferramentas para criar renderizações detalhadas de pendentes, pulseiras e muito mais. Abrange a modelação NURBS, definições de materiais, efeitos de iluminação e sugestões de renderização. Perfeito para designers de jóias, lojas e vendedores de comércio eletrónico que pretendam criar imagens de jóias realistas e atractivas.

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Revelação de pedras preciosas optimizadas de cristal único, como a safira, o berilo e o diamante

Revelação de cristais únicos Otimizar pedras preciosas como a Safira, o Berilo e o Diamante

Otimização e identificação de Safira e Rubi Corindo, pedras preciosas da família do Berilo e Diamante

Índice

Secção I Safira e rubi Pedra preciosa de corindo

1. Caraterísticas Gemológicas das Gemas de Corindo

Quadro 5-1 Cores das pedras preciosas de corindo produzidas por diferentes iões corantes

2. Tratamento de otimização e métodos de identificação de pedras preciosas de corindo

2.1 Classificação dos métodos de tratamento de otimização para pedras preciosas de safira

Tabela 5-2 Classificação dos tratamentos de otimização para pedras preciosas de corindo

2.2 Método de tratamento térmico

(1) Alteração das pedras preciosas de corindo contendo iões de ferro de incolor e verde-amarelado claro para amarelo e laranja

(2) A cor das pedras preciosas de corindo incolor ou azul claro que contêm iões de ferro e titânio aprofunda-se, enquanto a cor das pedras preciosas de corindo azul profundo se ilumina.

(3) Eliminação das tonalidades púrpura e azul dos rubis

(4) Eliminação, precipitação e reconstituição de inclusões fibrosas e em forma de estrela

① Para eliminar o asterismo e as inclusões semelhantes a seda

② Extração de luz das estrelas:

③ Recreação à luz das estrelas:

(5) A introdução de padrões de crescimento de gemas sintéticas, redução de tensões e inclusões semelhantes a impressões digitais.

2.3 Método de irradiação

① Fluorescência ultravioleta amarelo-alaranjada:

② A composição contém poucos ou nenhuns iões de crómio.

③ Espectro de absorção no infravermelho:

④ Caraterísticas do espetro de absorção ultravioleta-visível:

2.4 Recheio de rubi

(1) Enchimento com materiais tradicionais

(2) Enchimento de vidro com alto teor de chumbo

① Método de enchimento:

② Método de deteção:

③ Reparação de enchimento de vidro:

2.5 Pedras e revestimentos compósitos

2.6 Métodos comuns de correspondência de cores aditiva

2.7 Identificação de produtos melhorados

(1) Fracturas em inclusões gás-líquido

(2) Erosão de inclusões sólidas

(3) Tensão do tratamento térmico fracturas

① Bola de neve:

② Fracturas de franja:

③ Fracturas do atol:

2.8 Método de difusão Safira

(1) Tratamento por difusão de Pedras preciosas de corindo

① Princípio do tratamento por difusão:

② Processo de tratamento por difusão

③ Os resultados do tratamento de difusão:

④ Avaliação de pedras preciosas tratadas por difusão

(2) Identificação de safiras tratadas por difusão

① Ampliação simples

② Observação da imersão em óleo:

(3) O mecanismo de coloração e as caraterísticas de identificação das pedras preciosas de corindo com difusão de berílio.

① O processo de difusão do berílio em pedras preciosas de corindo:

② Caraterísticas das pedras preciosas de corindo com difusão de berílio

③ Mecanismo de coloração

(4) O berílio melhora as caraterísticas e a identificação das pedras preciosas

① Cor:

Quadro 5-3 Cores produzidas por safiras de cores diferentes após difusão de iões de berílio

② Ensaio de instrumento para a concentração de iões de berílio

Secção II Pedras preciosas da família do berilo

1. Caraterísticas gemológicas das pedras preciosas da família do berilo

Tabela 5-4 A relação entre a cor das pedras preciosas de berilo e os iões corantes que contêm

2. Tratamento de otimização e métodos de identificação de pedras preciosas da família do berilo

2.1 Método de tratamento térmico

(1) As formas de iões de ferro presentes no berilo

(2) Condições de tratamento térmico

2.2 Método de irradiação radioactiva

(1) Métodos de irradiação e alterações de cor das gemas

(2) Caraterísticas de identificação do berilo irradiado

2.3 Alguns métodos de correspondência de cores aditivas

(1) Método de enchimento por injeção

① Injeção de óleo incolor:

② Injeção de óleo colorido:

③ Tratamento da resina:

(2) Tingimento e coloração

(3) Substrato

(4) Crescimento excessivo

(5) Revestimento

(6) Compósito

Quadro 5-5 Métodos comuns de tratamento de otimização e caraterísticas de identificação das esmeraldas

① ⁶⁰Irradiação de Co: