Locos por la Geología

Archivo de agosto de 2015

En este post voy a referirme especialmente a dos formas de la luminiscencia que son de valor diagnóstico en los minerales, pero quiero aclarar que esta propiedad no debe confundirse con lo que se conoce como «figuras lumínicas» que es un típico muy importante sobre todo en Gemología, y que trataré en un post dentro de esa categoría.

¿Qué se entiende por luminiscencia?

El término luminiscencia procede del latín, idioma en el que lumen significa luz, y fue utilizado por primera vez en 1888, cuando el físico alemán Eilhardt Wiedemann lo convirtió en «Luminescen», como se lo usa todavía en esa lengua.

Utilizó esa palabra para describir los fenómenos de emisión de luz que no se relacionan con un aumento de temperatura, distinguiéndolos así de los fenómenos incandescentes.

Es por eso mismo que a veces se define a la luminiscencia como luz fría, mientras que a la incandescencia se la conoce como luz caliente

Físicamente, la luminiscencia se debe a la emisión de fotones de energía en el rango de la luz ultravioleta, visible o infrarrojo por parte de especies electrónicamente excitadas.

Más precisamente ocurre cuando un electrón se mueve de una órbita a otra, de resultas de la pérdida de energía previamente absorbida. Ese salto se produce de manera casi instantánea, observándose a lo sumo el fenómeno por uno o dos segundos.

Ya veremos que en los casos en que la «caída» tiene lugar desde niveles de energía más altos, la duración del fenómeno puede implicar una emisión de luz de hasta 10 minutos después de haber cesado la excitación.

¿Por qué se usa para el reconocimiento macroscópico de los minerales?

Porque solamente algunos minerales ostentan esta propiedad y cuando la tienen es muy característica. Por lo general solamente se aplican dos formas de luminiscencia – fluorescencia y fosforescencia- para ese reconocimiento, porque no requieren más maniobra que la iluminación con luz ultravioleta. No obstante, en el laboratorio se aplican también las otras formas para reconocer minerales .

¿Qué tipos de luminiscencia hay?

Existen numerosas formas de luminiscencia, y su denominación depende de la naturaleza de la energía que conduce a la movilización de electrones, lo que a su vez causa la emisión de luz.

Los diferentes tipos de luminiscencia son:

• Fotoluminiscencia. Responde a la absorción de fotones que pueden ser de diferente energía, pero normalmente proceden de la radiación electromagnética del rango del ultravioleta-visible. La fotoluminiscencia, a su vez puede ser de una de dos clases: fluorescencia y fosforescencia. La diferencia se reconoce en la práctica por el tiempo de emisión de luz luego de la absorción de energía, tal como mencioné más arriba. En la fluorescencia la emisión de luz cesa casi simultáneamente con la desaparición del estímulo, mientras que en la fosforescencia se prolonga por un tiempo discreto. Estas formas de luminiscencia son las que se usan en reconocimiento mineral. Ejemplos de fluorescencia son la fluorita y algunos minerales de uranio; y de fosforescencia, en cambio, la calcita. Debe aclararse que no todos los ejemplares de cada una de esas especies ostentan luminiscencia, pero cuando lo hacen, ese hecho sirve para el reconocimiento. Además en los minerales fotoluminiscentes, la luz absorbida es luego emitida con una longitud de onda menor que la incidente, lo que permite distinguir este fenómeno de una simple difracción o reflexión.
• Termoluminiscencia. Se produce por el calentamiento de una sustancia a temperaturas menores que las de incandescencia. En muchos casos esta energía proviene de la simple exposición a la luz solar, (de allí que se la use en dataciones, como explicaré en otro post) o a rayos catódicos, en cuyo caso se trata de un caso particular de termoluminiscencia, denominada cátodoluminiscencia. La calcita, apatita, escapolita, lepidolita, ciertos feldespatos y algunas variedades de la fluorita-como la clorofana- son minerales termoluminiscentes.
• Quimioluminiscencia. Es una emisión de luz que acompaña a una reacción química, como es en el caso más conocido del elemento fósforo. El empleo más común es a través del Luminol en medicina forense. Una forma especial de quimioluminiscencia es producida por los seres vivos, razón por la cual se la conoce como bioluminiscencia, ejemplo de la cual son las luciérnagas.
• Triboluminiscencia. Se trata de una palabra que proviene del griego τριβειν = frotar, pero se aplica a la luz emitida por fractura del material. Ya hace más de 400 años, este fenómeno fue observado por Francis Bacon al triturar terrones de azúcar. Ejemplos de minerales con triboluminiscencia son: fluorita, esfalerita, lepidolita, pectolita, ambligonita, algunos feldespatos y la calcita.
• Electroluminiscencia. es una emisión de luz acompañada de una descarga eléctrica, como cuando se frota la seda, o como lo que se observa al quitarse ropa de nylon en la oscuridad.
• Radioluminiscencia. Fue observada por vez primera vez por Marie y Pierre Curie, precisamente estudiando el Radio, elemento al que debe su nombre. En este caso la emisión de luz es causada por radiación ionizante por rayos X y gamma, y es propia de elementos radiactivos.
• Sonoluminiscencia. Es la emisión de explosiones cortas de luz que acompaña el paso de las ondas sonoras intensas a través de un líquido al generarse en él burbujas que colapsan rápidamente. Durante ese colapso, se generan altas presiones y temperaturas que ionizan el gas dentro de la burbuja lo que provoca la emisión de luz

¿Qué otras aplicaciones tiene la luminiscencia?

La radioluminiscencia permite, diferenciar las perlas cultivadas de las naturales, ya que las primeras son radioluminiscentes y las otras no. Algo semejante sucede con otras numerosas piedras preciosas.

También se aplica en ciertos análisis de toxicidad en los efluentes industriales para lo cual se emplean métodos biológicos, mediante la acción de bacterias luminiscentes, puesto que cuando los niveles de sustancias tóxicas superan determinados valores, la luminiscencia natural desaparece en forma directamente proporcional a la presencia de contaminantes tóxicos que actúan modificando las funciones biológicas de las mencionadas bacterias.

La radioluminiscencia se utiliza como emisor de luz para instrumentos, señalizaciones, etc., sin fuentes de energía externas, y la pintura radioluminiscente se utilizaba en las manecillas de reloj no digitales.

La quimioluminiscencia, como ya dije más arriba sirve para detectar manchas de algunos fluidos orgánicos como la sangre, aun después de haber lavado la mancha misma, por lo que se la usa en investigaciones de crímenes, como seguramente han visto en la tele y el cine.

Por otra parte, como ya dije más arriba, la luminiscencia es una herramienta para la datación, pero de eso hablaremos en otros posts.

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.
P.S.: Las fotos que ilustran el post fueron tomadas por el Pulpo en el Museo de Historia Natural de Los Ángeles, y muestran los mismos minerales, iluminados con luz blanca en un caso y con ultravioleta de onda larga en el otro.

Ya les he recomendado varias veces la saga «Los hijos de la Tierra» de Jean Auel. Lectura disfrutable ya sea que se aborden los libros como colección completa o cualquiera de ellos independientemente. Sin desperdicio.

Hoy les traigo un párrafo del último tomo (hasta ahora) «La Tierra de las Cuevas Pintadas»:

Las zonas boscosas eran poco comunes durante la Era Glacial. El límite de los glaciares que cubrían una cuarta parte de la supericie terrestre no se hallaba muy al norte, y creaba condiciones de permafrost en las regiones periglaciales. En verano la capa superior del suelo se fundía a distintas profundidades según las condiciones exteriores. En las zonas umbrías y frescas con musgo denso u otra vegetación aislante, la tierra se fundía sólo unos centímetros, pero allí donde el terreno quedaba expuesto a la luz solar directa, se reblandecía a mayor profundidad, lo suficiente para permitir la aparición de un manto abundante de hierba.

En general las condiciones no propiciaban el crecimiento de árboles con sus sistemas de raíces más profundos, salvo en ciertos lugares. En los sitios resguardados de los vientos más fríos y las peores heladas, el mantillo podía fundirse a más de un metro, y eso bastaba para que los árboles arraigasen. A menudo crecían bosques en una galería a orillas de los ríos, saturadas de agua.

Hermoso, ¿verdad? Muy motivador para iniciar una clase sobre los paisajes periglaciales, el permafrost, etc.

Este trabajo debe citarse como:

Sanabria,J.A; Argüello, G.L. 2003. «Aspectos geomorfológicos y estratigráficos en la génesis y evolución de la Depresión Periférica, Córdoba, (Argentina)». Actas del Segundo Congreso Argentino de Cuaternario y Geomorfología. Tucumán. Septiembre de 2003. pp 177-184.

Depresión Periférica en Córdoba

No solamente es Asimov un maestro de la ciencia ficción, sino también un divulgador magistral del conocimiento.

Nació en Rusia y se nacionalizó estadounidense. Su título formal es de bioquímico, pero su conocimiento excede ese campo con largueza.

Este párrafo suyo no tiene desperdicio:

Después de todo, la ciencia es provisional: siempre está dispuesta a ampliarse o corregirse…
…Esto no es un fallo de la ciencia, sino más bien uno de sus méritos: se puede discutir libremente sobre puntos polémicos y hay múltiples caminos hacia la meta…

¡Ojalá muchos docentes universitarios se dieran por enterados!

Espero que les haya gustado, nos vemos el lunes. Graciela.

La foto que ilustra el post es de este sitio.

2015: Year of Mud