Apuntes de Gemología
Para
observar un mineral adecuadamente no
basta con mirarlo tal y como se encuentra, es decir, simplemente con
nuestros ojos. Esto es solamente suficiente cuando visitamos un museo en el que
los minerales se encuentran encerrados en vitrinas. Un amante de los minerales
nunca se quedará en esta fase y procederá inmediatamente a examinar en un microscopio los fragmentos que obran en su poder.
Las
lupas
¿Qué
lupa podemos usar? Existen lupas de distintos tipos y, por tanto, de precios
desiguales. Recomendamos no escatimar el dinero a la hora de comprarla, puesto
que las diferencias son importantes. Se deberá tener, como mínimo, una buena lupa acromática de por lo menos 10 ó 12
aumentos. Es recomendable que esté montada en una estructura fuerte y
resistente y, por último, sería conveniente que se pudiera atar con alguna
pequeña cadena a fin de que no se pierda o se rompa en nuestra primera salida
como exploradores.
El microscopio
Pero
no basta con observar un mineral con nuestra vista, ni siquiera con una buena
lupa; será preciso llevar el material
encontrado y examinado así, rudimentariamente, a nuestra casa para poder
allí examinarlo detenidamente con un microscopio. Es muy conveniente que éste
sea binocular, con dos objetivos
distintos que permitan observar
simultáneamente la muestra desde dos ángulos distintos, dando lugar, por
ello, a una visión tridimensional. Este tipo de microscopios no da lugar a
aumentos muy considerables, puesto que es difícil encontrarlos de 100 aumentos y verdaderamente raros los
que superan los 200. Existen en el
mercado numerosos modelos destinados a satisfacer
todo tipo de aplicaciones industriales y científicas. Podemos aprovechar el
mismo microscopio para observar insectos, flores y minerales; ahora bien,
observar un mineral requiere un aparato de mayor calidad que el que se precisa
para observar una flor. Es tal la necesidad del microscopio para los viejos
amantes de minerales, que muchos de ellos no han dudado en vender una buena
parte de su colección con tal de tener un microscopio adecuado. Como norma
general no recomendamos comprar un microscopio de bajo precio, en cuanto que
estos incomodan y quitan gran parte de su encanto a quienes desean contemplar
adecuadamente un mineral. Hemos de decir también que no es preciso tener un microscopio para iniciarse en el coleccionismo
de minerales y que, realmente, hasta que no se tienen numerosos ejemplares
no es preciso disponer de este aparato. Será, precisamente, la necesidad de
observarlos la que motivará nuestra compra, que siempre deberá ser calmada,
puesto que el aparato en cuestión nos durará largos años. Por regla general, el
comprador de un microscopio que no
esté especializado en el tema se fijará casi exclusivamente en el número de aumentos que posee su lente,
cuando realmente este no es el aspecto importante de un microscopio, sin que
por ello debamos olvidarlo. Con ello queremos decir que si bien disponer de una
lente con muchos aumentos es importante,
más importante es que esos aumentos no distorsionen lo que estamos viendo con
colores dispersos y confusos, luminosidad escasa y campo visual reducido o poco
nítido.
Lo más importante es obtener una visión
perfectamente nítida con colores que sean los reales y con una luz adecuada.
Un microscopio con 30 ó 50 aumentos puede
servimos perfectamente, olvidándonos, por supuesto, del efecto "zoom", que si bien es muy
atractivo, se resiente en calidad respecto a los objetivos manuales o fijos,
que por otra parte son siempre menos costosos.
Es importante también el dispositivo de
iluminación, puesto que para aumentos elevados se
precisa una luz perfectamente blanca y muy intensa. Al mismo tiempo hemos de
recordar que para muestras frágiles, la
luz es peligrosa en cuanto que el calor que de ella dimana podría perjudicar
irremediablemente la muestra conseguida. En cualquier caso, el precio de un
microscopio es lo suficientemente elevado como para que, una vez que nos hemos
decidido a comprarlo, al menos utilicemos adecuadamente el dinero, adquiriendo
uno que satisfaga enteramente nuestras necesidades.
Los microscopios para mineralogía
Hasta
ahora hemos estado hablando de microscopios para aficionados, pero queremos
decir también algunas cosas sobre los microscopios de profesionales de la
mineralogía. Estos no suelen ser
binoculares, pareciéndose más a los clásicos microscopios usados por los
médicos y los biólogos. Se diferencian de los mismos en que tienen un dispositivo que permite observar
el mineral desde distintas orientaciones y se distinguen también por utilizar luz polarizada. Repetimos que
el uso de estos instrumentos no es nada sencillo y presupone, en la mayor parte
de los casos, el tener conocimientos de óptica cristalográfica además de una
larga experiencia muy superior al nivel de un coleccionista medio. Por lo
general, el coste de un microscopio profesional supera con creces (entre tres y
10 veces) el de uno binocular para
aficionados.
El espectroscopio
Este
aparato se utiliza especialmente en la gemología,
aunque también tiene utilidad en la observación de minerales no gemíferos. Se
caracteriza por descomponer la luz,
es decir, si, por ejemplo, se examina la luz de una pequeña lámpara transmitida
a través de un determinado mineral coloreado previamente, aparecerán bandas
oscuras que pueden ser más o menos numerosas, y siempre colocadas en formas
características permiten identificar
algunas especies o variedades sin ni siquiera tocar el mineral.
El refractometro
Refractómetro
de gemología. Mediante este instrumento pueden determinarse algunas
características ópticas ( índices de
refracción monorrefrigencia y birrefrigencia ) particularmente útiles para
la determinación de una gema.
LA DETERMINACION DE LOS MINERALES
Como
ya se ha dicho más veces, una especie mineralógica está caracterizada por la
composición química y su estructura cristalina. Por tanto, para determinar
exactamente la naturaleza de un mineral es necesario disponer de un análisis
químico y de un análisis cristalográfico. El análisis químico, para distinguir
las distintas variedades intermedias entre dos o más minerales distintos,
deberá ser (si es posible) cuantitativo, es decir, deberá decir no sólo qué
elementos están presentes en un cierto mineral, sino también en qué cantidad.
Esta última información es absolutamente necesaria para disponer de los datos
cristalográficos. Por ejemplo, utilizando los simples datos químicos para el
hierro recordamos fácilmente que para cada mineral prácticamente da, en medida
mayor o menor, reacciones características de tal metal, sin embargo, para que
un mineral sea verdaderamente de hierro es necesario que éste esté presente en
una cantidad tal que hace fundamental su presencia. Por tanto, a no ser que no
tengamos datos exactos sobre su estructura cristalina y que esta sea
absolutamente típica de un mineral de hierro, será necesario proceder a una
valoración de la cantidad.
Análisis sólo de laboratorio
Ejecutar
análisis químicos cuantitativos de
ejemplares, a menudo pequeñísimos, que contienen varios elementos es labor
frecuentemente muy difícil, reservada sólo a los laboratorios de investigación
o profesionales (y no siempre se logra tener los aparatos necesarios). También
el análisis cristalográfico no es
una prueba que cada cual pueda ejecutar en su propia casa, sino que requiere
unos aparatos adecuados y muy costosos. El costo de un análisis de este tipo
es, sin lugar a duda, elevado; se parte de miles de pesetas para llegar,
fácilmente, a unas decenas de millar. A veces se recurre a amigos que,
disponiendo de medios analíticos adecuados, pueden hacernos el favor de hacer
una determinación gratuíta. Más raramente es posible utilizar, de forma
sistemática, la ayuda de estos amigos, puesto que en cualquier colección se
deberían de realizar centenares de análisis. Los laboratorios, tan ligados a la búsqueda científica, pueden estar
disponibles para ejecutar gratuítamente
una serie de pruebas, ya que en alguna medida tienen una elevada probabilidad
de encontrar alguna cosa interesante para un estudio mineralógico. Por todas estas
razones, se puede decir que la inmensa mayoría de los ejemplares de las
colecciones mineralógicas (aquí comprendidas también las universitarias y de
varios museos) jamás se han estudiado exhaustivamente, pues hasta los
conservadores mas expertos y capaces no logran tener tiempo para ejecutar todas
las pruebas (y tal vez no poseen ni siquiera los aparatos adecuados). Entonces,
¿nos debemos fiar o no de un "cartel"
relativo a un cierto ejemplar que nosotros adquirimos o que se nos regala?
Sorpresas clamorosas
En
efecto, no faltan clamorosas sorpresas, por ejemplo, en cierto museo
recientemente se han dado cuenta que los ejemplares expuestos como calcosina, en realidad, casi todos
están constituidos por otro sulfuro de cobre (digenita, djuleita,
etc.). Análogamente, parece que los mejores ejemplares de thorteitita (silicato de escandio) noruegos se han expuesto,
durante largo tiempo, como ejemplares de epidota.
La cafarsita, un rarísimo arseniuro
de hierro de la zona de Cervandone,
se ha reconocido sólo recientemente; sus ejemplares mejores se consideraban
como pirita oxidada. Se podían
enumerar muchísimos otros casos, de hecho sucede a menudo que se nota algo raro
en ejemplares comprados como especies comunes en forma, por ejemplo, de
diminutos cristales que puede haber escapado a la atención de los precedentes
propietarios. Quizá, y paradójicamente, este caso sea más común que el
anterior, es decir, el de darse cuenta de que un determinado ejemplar
considerado como raro es una especie común. Cuando esto sucede, lógicamente, se
piensa que se debe todo a un error. Sin embargo, en general el valor de los
fragmentos está más que nada ligado al valor estético, y por esta razón,
excepto en casos excepcionales como los que hemos descrito, que se trate de una
especie rara o bien de minerales comunes, no cambia mucho el precio del
ejemplar. Deberá poner atención quien desee colocar conjuntamente una colección
sistemática de especies raras, el procurarse ejemplares solamente de
coleccionistas especializados y de conocida fama y confianza. Sin ello se tendrá
solamente la ilusión de tener una enorme lista de nombres, no correspondiendo
muchos de ellos a nada efectivo o carentes de interés.
LOS
CRISTALES: ¿QUE SON?
Una de las peculiaridades del mundo de
los minerales y que constituye una verdadera maravilla es el hecho de que la
mayor parte o la casi totalidad de los ejemplares está constituída por
cristales, es decir, por cuerpos de forma geométrica de tal perfección que no
parece que puedan ser naturales. De hecho, las reacciones de un profano delante
de las vitrinas de un museo de minerales indican casi siempre que el público
"naturalmente" considera que los cristales expuestos se han preparado
expresamente de esa forma para que resulten más bonitos.
El observador dotado de sentido crítico,
por el contrario, se da cuenta rápidamente que sería virtualmente imposible
obtener manualmente uno de esos cristales tal y como se exponen.
Las
propiedades de los cristales
La pregunta surge de inmediato: ¿cómo
es posible, entonces, que estos cristales se formen por sí solos en la
Naturaleza y a qué se debe su perfección? En efecto, los cristales expresan una
de las fundamentales propiedades del estado sólido, que es la de que cualquier
sustancia en este estado está formada por una disposición ordenada de los
átomos en el espacio. Esta disposición o situación es periódica y, por tanto,
se repite con un cierto intervalo en las tres direcciones, además, casi siempre
manifiesta simetrías de tipo rotatorio.
En otras palabras, rotando lentamente
el cristal en las tres direcciones (ejes de simetría) o reflejándola sobre
ciertos planos (planos de simetría), como si se tratase de espejos, o
transponiéndola por la parte opuesta a través de un punto (centro de simetría)
o rotándola y reflejándola al mismo tiempo según ciertas reglas, siempre
aparece como era al principio. Además de la regularidad de sus caras, es
justamente la existencia de esta simetría la que da lugar a la forma de los
cristales tan bonita desde un punto de vista estético: recordemos, por ejemplo,
los octaedros perfectos de fluorita o de magnetita, los cubos de sal común o de
pirita o las maravillosas secuencias regulares de las distintas caras del
apatito, de la vesubianita y en muchos otros ejemplares de minerales,
especialmente procedentes de los Alpes.
Regresando a la cuestión esencial que
nos ocupa sobre los cristales, es difícil comprender cómo los átomos se pueden
unir entre ellos de un modo tan regular, formando edificios de enorme
complejidad respecto a sus infinitas dimensiones. De hecho, es precisamente
esta regularidad, que se produce ya en la escala atómica, de la que derivan la
perfección y la armonía de las formas del propio cristal. Solamente el avanzado
estudio de la química y de la física pueden abastecernos de una explicación
satisfactoria de tal fenómeno: aquí expondremos solamente un brevísimo apunte.
Ante todo, los átomos no se unen entre ellos por casualidad, en el sentido de
permitir cualquier enlace, sino que existen reglas muy precisas que se
intuyeron sobre una base muy concreta de carácter científico a fines del siglo
XVIII. Estas reglas han sido plenamente confirmadas por todo tipo de
observaciones, incluyendo la directa de las estructuras cristalinas que se
puede obtener mediante estudios de rayos X.
Se encuentra, entonces, que los átomos
se unen en proporciones muy bien determinadas y con disposiciones
características de ligazones: por ejemplo, en el diamante, en los compuestos
semejantes a él, el átomo de carbono está en el centro de un tetraedro regular,
o casi regular, en cuyos vértices se encuentran los demás átomos con los cuales
está unido. No sólo, sino que también entre cada uno de estos átomos, la
resistencia del lazo de unión asume un valor exacto característico del propio
compuesto y más generalmente de un tipo particular de la serie de compuestos en
cuestión. En otros casos, como, por ejemplo, el azufre, el rejalgar, etc, los
átomos se unen efectivamente entre ellos, en pequeñas unidades (molécula), sin
formar un enorme edificio mantenido unido por enlaces químicos; sin embargo,
para la inmensa mayoría de todos los demás minerales no existen las moléculas.
Incluso en los casos en que hay molécula, si la temperatura no es excesiva como
para hacer fundir o volatilizar el sólido, estas se agregan las unas a las
otras, atrayéndose por medio de enlaces débiles (fuerzas de Van der Waals) Si,
a groso modo, podemos decir que cuanto más próximas estén las moléculas la una
de la otra tanto mejor estarán en conjunto, siendo menor la energía compleja
del sistema, la consecuencia lógica es que prevalece el mejor contacto y, por
tanto, cuanto más compacto posible, mejor.
Las
clases y sistemas de simetría
Elementos
de simetría (en rojo): a)plano de simetrís; b)eje de
simetría; c)centro de simetría
Para
expresar la simetría de los cristales en general para cada tipo de cristal (y,
por tanto, para cada especie), nos referimos a una clase de simetría, es decir,
a un cierto grupo de operaciones de rotación, reflexión, etc. Se puede
demostrar que no todas las operaciones están permitidas, puesto que muchísimas
son incompatibles con la estructura periódica y también entre las que están
permitidas no puede producirse cualquier combinación, puesto que existen sólo
32 casos posibles y, por tanto, sólo existen 32 clases de simetría.
Tradicionalmente, estas clases se reagrupan de forma más o menos arbitraria en
sistemas, y es justamente el sistema el que se indica generalmente para cada
mineral. Los sistemas son siete, y del menos simétrico al más simétrico tenemos
sucesivamente el triclino, el monoclino, el rómbico, el trigonal, el
tetragonal, el hexagonal y el cúbico (o isométrico).
Todos los cristales pertenecen a una de las clases de simetría, que se reúnen en siete sistemas.1,cristales cúbicos de pirita (sistema cúbico); 2,cristales de cuarzo ahumado (sistema trigonal); 3, cristal prismático de fosgenita (sistema tetragonal); 4,cristales prismáticos de apatito (sistema hexagonal). Derecha, de arriba abajo: 5, cristales prismáticos de antimonita (sistema rómbico); 6, cristal tubular de yeso (sistema monoclínico); 7, cristal tubular de cianita (sistema triclínico).
Subdivisión
de los cristales en tres grupos cristalinos en función de la disposición de los
átomos en las tres direcciones del espacio:
a)monométrico
b)dimétrico
c)trimétrico.
LAS
MACLAS Y LA EPITAXIA DE LOS CRISTALES
Los
cristales maclados
En el mundo de los minerales se nota
con cierta frecuencia que existen grupos
típicos de cristales unidos de forma regular: esto corresponde al fenómeno
del maclado. Por ejemplo, existen a
veces uniones en forma de "cruz" de dos cristales distintos
(estaurolita, pirita), o bien, de "rodillas", con un característico
ángulo entre los dos cristales distintos (rutilo), en "punta de
lanza" (yeso), etc. Menos evidentes son, por el contrario, otros modos de
maclado que pueden simular un solo cristal: por ejemplo, los llamados
"maclas de Baveno", que se producen generalmente en la ortoclasa; son
dos cristales distintos unidos entre ellos de forma tan perfecta que a simple
vista se diría que son un único cristal prismático y alargado. Análogamente,
existen también grupos de tres o más cristales distintos (macla múltiple) que
simulan frecuentemente un único cristal: casos característicos y ya clásicos
son las maravillosas maclas triples de aragonito, que proceden de Molina de Aragón, o también, los
espléndidos crisoberilos, a menudo utilizados como gemas, que proceden de la
región de los Urales (alejandrita) o
de Brasil.
En otros casos se tiene un único
cristal formado, en realidad, por innumerables individuos maclados. Esto
sucede, sobre todo, cuando un mineral cristaliza a alta temperatura, según un
cierto tipo de estructura cristalina, y después a temperatura más baja se
transforma en otro
tipo de cristal. En el mundo mineral
hay numerosísimos ejemplos de estas transformaciones, como la leucita, los
feldespatos y algún sulfuro más o menos raro. Sin embargo, esta situación no es
muy evidente a simple vista, y sólo se nota examinando las secciones del
cristal por el microscopio. En algunos casos, incluso ni siquiera la
observación microscópica es suficiente, dadas las dimensiones extremadamente
diminutas de los individuos cristalinos, y las maclas se descubren solamente
mediante un estudio de rayos X.
La
epitaxia
Un fenómeno bastante semejante al de
las maclas es la epitaxia. Aquí los
cristales orientados uno de frente al otro, de forma regular, no son de la misma
especie mineral, sino de especies distintas. También la epitaxia, aún siendo
más rara que la macla, no es un hecho excepcional: pensemos, por ejemplo, los
magníficos ejemplares de hematites con rutilo, que proceden de distintas
localidades alpinas (sobre todo de Cavradi
o de Cervandone), o bien, albita
sobre ortoclasa de Baveno (y de
muchísimos otros granitos). La epitaxia, como la macla, encuentra una analogía
estructural sobre las caras que están en contacto. De hecho, la superficie de
un cristal es menos positiva desde el punto de vista termodinámico, que el
interior del propio cristal, dentro del cual, todos los átomos encuentran una
situación óptima por cuanto se refiere al número y disposiciones de las leyes
químicas. Por tanto, aunque hay siempre una cierta discontinuidad entre las dos
partes de contacto que da lugar a un "reforzamiento", en las
ligazones entre los átomos esta situación es, a menudo, favorable respecto a la
superficie verdadera y propia; en otras palabras, la situación entre las dos
partes en contacto resulta más próxima en el interior del cristal que en la
superficie del mismo. En realidad, la explicación de este complejo fenómeno no
es tampoco tan simple como aquí se expone, puesto que vienen a favorecer,
ulteriormente, la situación de algunos tipos particulares de defectos
(dislocaciones, etc.) del edificio cristalino.
Sobre la base de estas más complejas
consideraciones, hoy se trata también de explicar cómo es posible que un
determinado mineral se encuentre casi siempre maclado en determinados
yacimientos, mientras que en otros puede faltar casi por completo (pensemos en
las clásicas maclas en "cruz de hierro" de la pirita), o bien,
tambien el fenómeno por el que algunas veces se tiene con mucha frecuencia un
cierto tipo de macla y faltan, por el contrario, otras (piénsese en las maclas
de ortosa, según la ley de "Carlsbad" o en los cuarzos del Brasil, que faltan constantemente en
los filones de las rocas alpinas, mientras son prácticamente la regla general
en algunas localidades).
La
epitaxia favorece la industria, la maclación no
Desde un punto de vista práctico, por
último, la presencia de maclas hace
que muchos cristales sean inutilizables para aplicaciones industriales (el cuarzo piezoeléctrico no debe estar
maclado), mientras que la epitaxia
puede, a veces, ser utilizada para construir elementos con estratos de materiales distintos, monocristalinos,
unidos perfectamente entre ellos, muy valiosos para aplicaciones en el campo de
la electrónica.
LA
DENSIDAD DE LOS MINERALES
Un dato numérico relativamente fácil de
obtener para las distintas especies minerales, y útil para su reconocimiento,
es la densidad. Esta propiedad se define como la relación entre la masa y el
volumen de un cuerpo y viene a menudo expresada con los mismos valores
numéricos (gr/cm\3)
del peso específico, por lo que parecería ser un sinónimo de éste. Sin embargo,
entre la densidad y el peso específico existen las mismas relaciones que se dan
entre la masa y el peso de un cuerpo, la primera es invariable, donde se
encuentre (aparte las conocidas reglas de la relatividad que aquí no
interesan), mientras que el peso de un cuerpo depende de la atracción de la
gravedad, varía ligeramente de un lugar a otro y de forma radical si se lleva
al espacio en vez de permanecer en la Tierra.
Cómo
medir la densidad
La densidad coincide también en la
práctica con el peso específico relativo respecto al agua, se puede medir de
varios modos. El método más conocido es el de rellenar una pequeña botella
(picnómetro) con agua introduciendo después fragmentos de mineral (después de
haberlos pesado) y eliminando toda el agua que supera un cierto nivel.
Volviendo a pesar la botella ya rellena y los fragmentos de mineral introducidos
se obtienen todos los datos necesarios. Llamamos E al peso de la botella llena de agua, P al de la botella con agua y fragmentos de mineral y M al del mineral solo: por tanto,
densidad será d = M/(E+M-P), de hecho E+M-P, no es otra cosa que el peso del
agua desplazada por el mineral, que corresponde al mismo volumen del mineral,
dado que el agua tiene una densidad de 1. Aunque el método del picnómetro es
simple, en principio, ello conduce fácilmente a graves errores, sobre todo
cuando se dispone de pocos fragmentos de mineral; por el contrario, cuando se
dispone de cantidad de sustancia relativamente grande es fácil comprobar que
los ejemplares sean verdaderamente homogéneos. Mucho mejores son los métodos
que utilizan el sistema de hacer flotar una sustancia en una solución de
densidad muy elevada, de hecho, un cuerpo también diminuto inmerso en un
líquido logra flotar o, por el contrario, va al fondo, en función de la
diferencia de densidad del orden de 0,01 o menos. Existen varias soluciones
particularmente densas, que llegan incluso a una densidad de 4, muchas de las
cuales son muy costosas (soluciones de Clerici, que contiene sales de talio muy
venenosas) o bien tóxicas y corrosivas (líquido de Thoulet, solución saturada
de iodomercurato potásico K2Hgl4, que alcanza hasta 3,196). Menos tóxicas son las combinaciones
de bromoformo y yoduro de metileno, que llega a 3,3. Generalmente haciendo
flotar en un cilindro un fragmento de mineral (poner cuidado para que no
existan partículas adheridas al ejemplar) y diluyendo el medio hasta que el
equilibrio sea indiferente, es decir, que no exista una clara flotación o un
sumergimiento rápido, se obtiene una solución que contiene la misma densidad
que el mineral; la densidad de esta solución puede ser a su vez medida con la
denominada "balanza de Westphal". Más simplemente bastará con pesar
un volumen conocido de la solución para valorar de modo satisfactorio este dato
sin tener que acudir a aparatos "extraños".
Un
método simplificado
Sin necesidad de tener que comprar
aparatos complejos, bastará con preparar líquidos pesados previamente
establecidos para algunos de los valores más importantes de la densidad, e
incluso para algunos minerales. Por ejemplo, se sabe que la densidad del cuarzo
es 2,65. Preparamos con cuidado una solución que posea la misma densidad del
cuarzo, introduciendo pequeños fragmentos de este mineral y dejándolos en
equilibrio indiferente (su presencia sirve todavía para controlar en el tiempo
que las propiedades de esta solución han permanecido iguales). Introduciendo en
tal solución una sustancia que podría ser cuarzo, ésta debería permanecer
también en equilibrio indiferente: una solución semejante se podrá preparar
también para el diamante, que es otra gema cuya densidad no varía notablemente,
o bien se puede tener una completa serie de estas soluciones destinada para un
determinado mineral de densidad conocida.
LA
EXFOLIACION DE LOS CRISTALES
Una singular propiedad de los cristales
es la de dividirse fácilmente según ciertos planos orientados de algún modo
respecto al edificio estructural. No todos los
minerales muestran esta propiedad de forma evidente: existen algunas
estructuras cristalinas que dan lugar a facilísima exfoliación, y otras que,
por el contrario, no dan lugar a este fenómeno. Por ejemplo, las micas, el talco, el grafito se
dividen muy fácilmente exfoliándose según planos de menor cohesión estructural,
observemos por qué sucede esto: la estructura de estos minerales está formada por "estratos" de átomos planos y paralelos entre ellos, en los
cuales existen fuertes ligazones químicas, mientras que entre estrato y estrato
las ligazones son más débiles. Esto pone de relieve la estrecha relación entre
las propiedades físicas del cristal y su estructura, también en los casos en los
que existen enlaces fuertes en todas las direcciones puede existir una buena
exfoliación, pero jamás tan perfecta como en los casos límite antes descritos:
por ejemplo, también en el diamante, la
blenda, los feldespatos, etc. se
nota una exfoliación evidente y esto depende de forma esencial del hecho de que
por la misma razón por la cual la estructura cristalina se presenta ordenada en
el espacio, deben, por lo general, existir varias direcciones de menor
cohesión, aunque sus enlaces sean fuertes. Esto es, en otras palabras, que los
planos de exfoliación corresponden a direcciones según las cuales los enlaces,
si bien siempre muy fuertes, son menos fuertes que los otros y esto es
suficiente para hacer dividir el cristal de forma regular.
Las
posibilidades de la exfoliación
Ejemplo
de exfoliación según la forma cristalina: exfoliación romboédrica de la calcita
Por medio de la exfoliación es muy
simple obtener masas compactas de sólidos de forma regular que tienen todas las
propiedades físicas de los cristales con caras naturales, dado que como éstos
están constituidos por el mismo edificio cristalino, y desde un punto de vista
físico se deben considerar cristales verdaderos y propios. Desde un punto de
vista coleccionístico, aunque estos sólidos de exfoliación constituyen material
de cierto valor (calcita, fluorita,
etc.), siempre muy lejanos del valor de los cristales naturalmente
terminados. La exfoliación, por último, está en la base de algunas propiedades
mecánicas de ciertos minerales. De hecho, el grafito, la molibdenita, el talco, etc., es decir,
las sustancias en las cuales este fenómeno se manifiesta más fácilmente, están
generalmente dotadas de propiedades lubricantes (lubricantes secos), precisamente porque varios "estratos" de la estructura
tienden, por así decirlo, a dividirse y a deslizarse el uno sobre el otro.
También las micas, que por su
excesiva dureza no se han empleado como lubricantes, tienen notables
aplicaciones industriales que se basan en su facilísima exfoliación, esto
permite obtener planos muy finos de notables dimensiones que se prestan para
ser aislantes eléctricos, persistentes a temperaturas relativamente elevadas.
Las
trazas de la exfoliación (izquierda, vistas al microscopio;
derecha,esquematizadas en un cristal prismático) son delgadas grietas
correspondientes a un comienso de exfoliación y se encuentran con más
abundancia en los minerales de fácil exfoliación.
La
talla de las gemas
También en la talla de las gemas la exfoliación tiene un papel importante. Por
ejemplo, es célebre el primer golpe que se dio con un martillo a varios
diamantes famosos y son ciertamente imaginables los sudores fríos de quien tomó
una responsabilidad de tal género. De hecho, la posibilidad de dividirse, por
así decir, instantáneamente a lo largo de un plano prefijado es una cosa muy
sencilla para una piedra tan dura como el
diamante que requiere mucho tiempo para dividirse adecuadamente. Sin
embargo, la mayoría de las veces la exfoliación es una propiedad nociva, porque
la piedra, por algun golpe imprevisto, puede dividirse involuntariamente.
LA
DUREZA DE LOS MINERALES
Desde un punto de vista mineralógico se
define como dureza la resistencia que un mineral opone a ser
rayado. Se trata, pues, de una propiedad que depende de la cohesión y, por
tanto, de la estructura reticular periódica y discontinua del mineral.
El
uso del valor de esta dureza
La dureza se utiliza con fines de
diagnóstico, aunque no es posible tener una precisión, constancia y uniformidad
de datos absoluta desde el momento en que se aprecian variaciones notables en
relación a la calidad, forma e inclinación de la punta que opera para poder
rayar un mineral. Por esta razón difícilmente en los tratados de mineralogía se
relacionan los datos facilitados por los esclerómetros, que son los aparatos de
medida de la dureza, prefiriéndose utilizar los valores de la vieja y empírica,
pero siempre usada escala de Mohs.
La
escala de Mohs
Se basa en el principio del mineral más
duro que raya al más blando. Los grados
son 10 y cada grado superior raya al
inferior sin observar, sin embargo, un intervalo regular de dureza, entre
un grado y otro. Los grados son: 1. talco; 2. yeso; 3. calcita; 4. fluorita; 5.
apatito; 6. ortosa; 7.cuarzo; 8. topacio; 9. corindón; 10. diamante. Por tanto
se dirá que un mineral tiene dureza 5 si como sucede con el apatito raya a la
fluorita, pero a su vez la ortosa la raya a ella; también se suele utilizar los
medios valores (2,5, 9,5, etc). Los dos primeros términos de la escala (talco y
yeso) se rayan con la uña, los tres siguientes con una punta de acero, mientras
que los otros (del 6 al 10) no se rayan ni siquiera con la punta de acero: por
esto los minerales se suelen subdividir también en blandos, semiduros y duros.
LA
REFRACCION Y LA DISPERSION DE LA LUZ
La
refracción
El
espato de Islandia muestra de un modo especialmente claro la bi-refracción. Por
ello se le llama también “ espato doble”
Cuando un rayo de luz entra en un medio
transparente y, por tanto, también en una piedra preciosa, se desvía formando un cierto ángulo cuya amplitud depende del mayor
o menor valor del cambio de velocidad. Tal disminución de velocidad se debe a
su vez al roce provocado de las partículas que forman el material: este
fenómeno óptico se conoce con el nombre de refracción.
El
índice de refracción
Por índice de refracción (I.R.) de una gema se entiende la
relación entre la velocidad de la luz en
el aire (aproximadamente 300.000
km/seg.) y la velocidad de la luz en
el mineral (que en el diamante desciende a sólo a 125.000 km/seg.). Si hacemos la división (300.000:125.000) resulta que el índice de refracción es en el caso del diamante muy alto,
aproximadamente de 2,4. En
definitiva, este mineral, si bien es transparente, ralentiza muchísimo el paso
de la luz. La determinación del I.R.
constituye en gemología un importantísimo examen de diagnóstico porque a cada
tipo de gema le corresponde un determinado valor dentro del índice de
refracción. Esta prueba se efectúa en laboratorio con un instrumento denominado
refractómetro.
La
dispersión
Fenómeno
de la dispersión de la luz: si un rayo luminoso (luz blanca) atraviesa un
El fenómeno de la dispersión consiste,
por el contrario, en la capacidad de un medio transparente de descomponer la
luz blanca en sus siete colores del espectro, dando un abanico que va del rojo (el menos desviado) hasta el violeta (el más desviado). Esta franja
de colores divergentes desde un único origen es más o menos larga según el
material, por lo que la medida de dispersión también es una importante prueba
de diagnóstico. Tal coeficiente en el diamante
es alto y corresponde a un 0,44 (en
el cuarzo, por ejemplo, es solamente
un 0,013).
El efecto de la dispersión que recuerda un poco el arco iris es evidente sobre todo
en las gemas incoloras o ligeramente coloreadas caracterizadas por un
coeficiente superior a 0,025.
LA
IRIDISCENCIA Y LA OPALESCENCIA
La
iridiscencia
Si las esferas de un mismo "estrato" de ópalo tienen un
diámetro próximo al de la longitud de
onda de la luz visible (menos de un
micrón) y son todas iguales, tiene lugar el fenómeno de la difracción de la luz, que se hace
evidente por un maravilloso juego de colores cambiantes según el ángulo de
observación del ópalo. Pero hay más: del diámetro de las esferas depende el
color dominante de los "rayos" lanzados por una piedra. En esto está,
por tanto, la verdadera explicación de la iridiscencia
(o irisación) de los ópalos nobles,
y no rige ya la teoría (válida hasta los años sesenta) que se basaba en la refracción de la luz dentro de los
estratos y fisuras alternadas entre ellos.
El
color de las piedras preciosas depende de su grado de absorción de las
radiaciones luminosas. Foto superior la iridiscencia de la labradorita; en el
centro, crisoberilo “ojo de gato”; abajo, la “estrella de asia”, de 300
quilates, el segundo zafiro estrellado mayor del mundo: el asterismo se debe a
la reflexión de la luz provocada por pequeñísimas inclusiones aciculares.
La
opalescencia
Si, por el contrario, las citadas esferas muestran dimensiones distintas entre ellas
Ópalos
australianos 44 quilates (izquierda) y 30 quilates (derecha). Las manchas de
color se deben a la difracción de la luz.
Escrito por: Alejandro Glade R.
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