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Los rubíes y diamantes sintéticos. Parte 2

Este post es continuación del de la semana pasada, de modo que deberían empezar por leerlo antes de internarse en el de hoy.

El lunes pasado respondí las siguientes preguntas:

¿Cómo se inició la búsqueda de métodos para generar piedras preciosas artificiales?

¿Cuándo comenzó la verdadera producción industrial de rubíes?

¿Cómo es el método de obtención?

A partir de este punto continuamos con las nuevas preguntas.

¿Cómo comienzan los intentos científicos para producir diamantes artificiales?

Dos acontecimientos, alejados en tiempo y lugar, dieron impulso a la inquietud de algunos investigadores por adentrarse en ese campo de acción. En 1880 cayó un meteorito en Siberia, y entre sus restos se encontraron diamantes. Hallazgo similar ocurrió en otro meteorito que cayó en Arizona en 1893.

Las especulaciones de los estudiosos generaron dos hipótesis diferentes. Urey y sus seguidores especulaban con el hecho de que los diamantes se habrían formado en la corteza del cuerpo planetario del que el meteorito se había desprendido.

Por el contrario, Ninger atribuía su generación al efecto del choque con la superficie de la Tierra. Desde allí surgió la idea de experimentar con ondas de choque para producir diamantes. Si bien esto no implica la imposibilidad de otras formas de generación (ley de equifinalidad), el éxito de estos experimentos afirmó la segunda de las teorías y abrió el campo para intentar la fabricación artificial de los diamantes.

¿Cuándo se obtuvieron los primeros diamantes artificiales, y a través de qué método?

Los primeros diamantes eran de tipo industrial, vale decir que no tenían la calidad ni el tamaño como para ser considerados en la joyería, sino que se los utilizaba en aparatos de corte, y como abrasivos, y fueron presentados por la Compañía General de Electricidad de Suecia en 1953 y por General Electric en 1955.

Se unieron luego la empresa Union Carbide y otras, pero sólo en 1970, la General Electric pudo anunciar por fin que se había obtenido diamantes artificiales de calidad gema.

Desde 2018, la mayor productora de diamantes naturales, De Beers Consolidated Mines, se ha incorporado también a la industria del diamante sintético, pese a su gran resistencia inicial.

El método original consistía en fundir Carbono (no lo confundan por favor con el carbón de los asados, estamos hablando del elemento químico) a altísimas presiones (del orden de 900.000 a un millón de atmósferas) y temperaturas, para permitirle luego un lento enfriamiento que generara cristales bien formados. Sucesivos agregados al método permitieron bajar las temperaturas y presiones requeridas, al añadir catalizadores como el tantalio.

¿Hay otros métodos?

El método de altas presiones y temperaturas conocido como HPHT por sus siglas en inglés, es todavía el preferido por su costo relativamente bajo; pero existen también los métodos de deposición de vapor químico (CVD), el de generación por ondas de choque, que incluye detonaciones y el de tratamiento de soluciones de grafito con ultrasonido.

¿Cómo es hoy la producción mundial de diamantes sintéticos?

Actualmente la producción de diamantes sintéticos más floreciente es la de China, que logra generar cada mes entre 160.000 y 200.000 quilates de diamante artificial, aunque no toda esa producción se destina a la joyería, sino que en su mayor parte se trata de diamantes para uso industrial.

¿Qué se puede agregar?

Una importante novedad es la creación de la Fundación Diamond Foundry, que crea diamantes sintéticos a partir de un diamante madre, originario de Canadá. Desde ese núcleo de crecimiento y aplicando un reactor de plasma que alcanza temperaturas tan altas como 5.500°C, se obtienen diamantes gema.

Esta fundación tiene como objetivo producir diamantes que no causen conflictos armados como los que Leonardo di Caprio escenificó en la cruenta película “ Diamantes de Sangre. Como nota de color, digamos que ese actor, precisamente es uno de los que más apoyan la fundación desde que su papel protagónico lo puso en contacto con la terrible realidad.

Esta metodología ha dado nacimiento a una nueva industria con diamantes hasta 30% más baratos que los naturales, y que intenta ser más amigable con el ambiente, utilizando como fuentes energéticas las solares e hídricas en la medida de lo posible, ya que se consume gran cantidad de energía.

 Estos diamantes son certificados por el Instituto Gemológico de Estados Unidos (Gia) y llevan una marca producida con láser, con la frase Genesis Created. Su lema es “Un diamante es un diamante”.

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

La imagen que ilustra el post es de este sitio.

Los rubíes y diamantes sintéticos. Parte 1

Hace ya un tiempo, les presenté un post con diversos métodos para imitar, generar, modificar o aumentar el valor de gemas. Por supuesto no se trata de verdaderos minerales cuando son de origen sintético, pero sí son aceptados por la joyería, de modo que me pareció interesante contarles algunas cositas, que caen fuera del campo estricto de la Mineralogía, pero la rozan a través de su pariente, la Gemología.

¿Cómo se inició la búsqueda de métodos para generar piedras preciosas artificiales?

Los primeros intentos sólo son hoy notas de color, porque fueron muy ingenuos, tales como enterrar diamantes con la esperanza de que crecieran plantas con ellos como frutos.

Ya en la Edad Media, los alquimistas no sólo intentaban producir oro, sino también gemas, pero lógicamente, al partir desde el desconocimiento de la génesis, todos sus esfuerzos fueron infructuosos.

Los primeros intentos con base en el conocimiento datan  del S XIX, y no se dirigieron en primera instancia a los diamantes de modo particular, sino que buscaban sintetizar cualquier piedra preciosa, y los primeros logros fueron obtenidos por los franceses Freming y Frei, que lograron corindones como los rubíes, pero de tan pequeño tamaño que sólo pudieron aplicarse en relojería.

¿Cuándo comenzó la verdadera producción industrial de rubíes?

El año 1897 se considera como el puntapié inicial en esta producción, porque es el año en que Verneuille, discípulo y ayudante de Freming y Frei, publicó los resultados obtenidos en sus experimentos de fusión a la llama. Ya una década más tarde, en 1907, se llegaron a producir 5.000.000 de quilates de rubíes por este método.

¿Cómo es el método de obtención?

El sistema inicial y básico admite algunas variantes que ya mencionaré, pero todas comparten el mismo principio, en que se parte de una sustancia de composición química semejante a la gema que se desea obtener. Esa masa fundida se deja caer sobre varillas de porcelana que producen su rápido enfriamiento en forma de bolitas, de unos 20 mm de diámetro, y a lo largo de varillas de hasta 65 a 70 mm. Más tarde se obtuvieron con tamaños de hasta 2,5 cm de diámetro y 30 cm de longitud. Esas bolitas debían luego partirse para eliminar sus tensiones internas y para obtener el tallado requerido para su comercialización.

Por cierto, nada de esto debe intentarse artesanalmente porque lo que parece una receta sencilla, requiere en realidad altísimas temperaturas y condiciones definidas muy estrictas, pero que no son de dominio público.

Las variantes que se aplicaron más tarde fueron el fundido en crisoles de platino o iridio, que podía hacerse en horno o por aplicación de electrodos que funden la mezcla inicial aplicando radiofrecuencia. Este método se conoce como fundido calavera.

La otra variante implica el uso de fundentes que permiten hacer descender la temperatura de fusión de la mezcla de los elementos de partida, para acelerar el proceso y ahorrar energía, por requerir calentamiento menos intenso. Los fundentes incluyen elementos como fluoruro u óxido de plomo, y óxido de litio. Con este método de fundentes pueden obtenerse también esmeraldas de baja calidad.

Creo que por hoy tienen bastante, para conocer las respuestas a las preguntas que les incluyo abajo, deberán volver el próximo lunes.

¿Cuándo se obtuvieron los primeros diamantes artificiales, y a través de qué método?

¿Hay otros métodos?

¿Cómo es hoy la producción mundial de diamantes sintéticos?

¿Qué se puede agregar?

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

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Una joyita literaria de Silvina Bullrich

Hoy les presento un pequeño extracto de un libro de Silvina Bullrich, en el que se refiere al valor de las joyas, lo cual se toca tangencialmente con la Gemología. Y les aclaro que lo que dice es cierto.

…-No, insistí, las joyas son como los vestidos, las pieles, valen cuando se las compra, no cuando se las vende. Su peso en oro, en brillantes o en platino resulta siempre ínfimo. Nos explican que la talla está pasada de moda, que los brillantes no son bastante blancos, los zafiros no bastante azules, a las esmeraldas les faltan o les sobran raíces; en cuanto a las perlas, de eso ni hablemos, son amarillas, informes, desiguales, chicas, mal agujereadas, se cultivan ya en todas partes y terminan por decirnos que de todas maneras ellos, perlas no compran…

Un abrazo y hasta el lunes. Graciela

Gemología on line

Muchas veces me preguntan si es posible cursar Geología on line, y mi respuesta es que una buena formación requiere que todo geólogo pase muchas horas en laboratorios (físico, químico, u óptico entre otros) y muchas más en el campo.  Por ese motivo, no hay instituciones serias que pretendan formar geólogos a distancia, No obstante, sí hay carreras de Gemología es decir de la pequeña partecita de la Mineralogía que se ocupa de las piedras preciosas y otras sustancias que constituyen gemas.

Aquí les dejo un link donde pueden ver algunas posibilidades de estudio a distancia.

¿A qué se llama tanzanita?

Hoy voy a satisfacer un viejo pedido de un lector. Son muchas las sugerencias de temas que recibo en mis correos, y pasa mucho tiempo hasta que puedo darles con el gusto, porque voy tratando de hacerlo por orden de llegada, pero también me asaltan acontecimientos naturales o relacionados con la Geología que urge explicar; y todo eso, sin dejar de avanzar con los temas que vengo desarrollando y sin dejar de presentar algunos trabajos científicos y apuntes docentes de mi propia producción. Por eso, cuando me piden que desarrolle algún tema deben armarse de paciencia.

Y dicho esto vamos a lo nuestro.

¿Qué es la tanzanita?

La tanzanita es la variedad azul violácea de la zoisita, y es éste último es precisamente su nombre científico correcto según la actual Nomenclatura Mineralógica, reservándose el nombre tanzanita sólo para uso comercial. Su descubrimiento es bastante reciente, según veremos en detalle más abajo.
Se trata de un sorosilicato que cristaliza en el sistema rómbico, con una composición química idealmente representada por la fórmula [(Si2O7][SiO4]·O(OH)) Ca2Al3 .

Por algún tiempo se la asignó al grupo del epidoto, pero fue retirada de él cuando el Subcomité sobre Nomenclatura Mineral del Grupo del Epidoto, estableció la exigencia de una estructura monoclínica.

¿A qué debe su nombre comercial?

La tanzanita se distingue de la gran mayoría de las gemas, en que hasta el presente sólo se ha encontrado en un lugar de todo el mundo, y es precisamente en Tanzania, en las Sierras de Merelani, Arusha. De allí ha tomado el nombre comercial.

Pero hablemos también del nombre científico: zoisita, del que la variedad azul violeta (tanzanita) es sólo una de las varias que existen.

La zoisita fue descubierta en las Montañas Saualpe de Carinthia (Austria) en 1805, y fue bautizada como tal, en homenaje a un italiano perteneciente a la nobleza llamado Sigmund Zois, quien además de ser un comerciante de gran éxito, financiaba muchas expediciones de especialistas en Mineralogía.

Volviendo a la variedad azul, fue descubierta en 1967 y debe el nombre comercial de tanzanita al famoso joyero neoyorquino L.C. Tiffany. Hasta ese momento, la única variedad de zoisita a la que se le daba usos ornamentales era la rosada conocida como «thulita», y explotada en Noruega.

¿Qué características tiene, y cómo se la reconoce?

A continuación les enumero las propiedades que permiten el diagnóstico de la tanzanita, y les dejo los links a los posts en los que he explicado en detalle qué significan y cómo se las reconoce.

  • Color: Es la principal característica y la que le confiere su belleza. Varía entre azul intenso y violeta, con fuerte pleocroísmo, es decir que la saturación del color depende del ángulo de observación. Cabe aclarar que es lícito obtener el color azul a través del calentamiento de las variedades de zoisita de otros colores, en hornos especiales que alcanzan hasta 430°C. De hecho, sólo el 10% de las gemas que se comercializan como tanzanita son naturalmente azules.
  • Clase: Silicatos.
  • Subclase:Sorosilicatos.
  • Grupo: Zoisita.
  • Origen y ambiente geológico: Alteración propilítica, y metamorfismo de grado bajo a medio.
  • Rocas asociadas: Esquistos, anfibolitas, gneis y rocas volcánicas alteradas.
  • Paragénesis mineral: Clorita, albita, calcita, actinolita, sericita, arcillas, pirita.
  • Brillo: Vítreo.
  • Diafanidad: Transparente a translúcida.
  • Raya: Incolora.
  • Clivaje: Perfecto en una dirección.
  • Fractura: Irregular.
  • Dureza según escala de Mohs: 6 a 7.
  • Densidad o peso específico: 4.3 gr/cm³.

¿Tiene otros usos y aplicaciones además de la joyería?

Comencemos por aclarar algunos puntos respecto al uso en joyería. La tanzanita es relativamente blanda, lo que implica algunas limitaciones para las piedras preciosas, ya que un uso inadecuado podría causar rayones que le restarían belleza.

Y respecto a usos alternativos, aunque sin ningún fundamento científico, se la suele emplear en la disciplina conocida como gemoterapia, para estabilizar las emociones y crear sensación de calma. Repito que esto no está avalado por pruebas procedentes de la ciencia.

¿Cuál es su génesis y su lugar de ocurrencia?

Como se señaló más arriba, la zoisita se forma en rocas de metamorfismo bajo a medio, o como alteración de plagioclasas. Y como también dijimos antes, para la variedad azul de la que venimos hablando, no se conoce otro yacimiento que el de Merelani, en la zona del Gran Valle del Rift, en Tanzania.

Los mejores ejemplares se obtienen en el área de falla dentro de afloramientos de gneises y esquistos conocida como Sistema de Fracturas de Lelatema. Según numerosos estudios de diversos autores, un evento tectónico hidrotermal tuvo lugar hace unos 600 millones de años, causando que soluciones ricas en Ca, Mg, CO2, SO3 y elementos traza, como V, U, Sr, Zn y tierras raras fueran inyectadas en las fallas y fisuras locales, y al reaccionar con la roca de caja originaran los cristales de zoisita y de cuarzo, grafito y calcita.

La mineralización de zoisita azul habría tenido lugar hace unos 585±28 Ma (millones de años) bajo condiciones de presión y temperatura estimadas en el entorno de 5 a 6 kbar, y 650±50°C .

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

P.S.: La imagen que ilustra el post es de este sitio.

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