Oficina70: Minerais fluorescentes (parte II)

Minerais fluorescentes (parte II)

A luz ultravioleta (UV) sobre os minerais (parte II)
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Uma das propriedades mais interessantes dos minerais, embora exibida por apenas poucos deles, é a fluorescência. Além de ajudar na sua identificação, ela surpreende pelas cores inusitadas que leva o mineral a mostrar.

Para entender o que é fluorescência, vejamos primeiro o que é luminescência. Dá-se esse nome à uma emissão de luz temporária e com determinada coloração apresentada por certas substâncias quando estimuladas por calor, eletricidade, radioatividade, luz ultravioleta, luz infravermelha ou outra forma de energia, abaixo do ponto de incandescência.

Os minerais podem apresentar vários tipos de luminescência

A triboluminescência é a emissão de luz provocada por atrito, a fosforescência é a propriedade que têm certos corpos sólidos de emitir radiações luminosas mesmo depois da causa excitadora ter sido removida, a termoluminescência é a emissão de luz através do aquecimento do mineral, a fluorescência é a emissão de luz através de uma radiação invisível. Esta última é a mais importante e mais útil na identificação de minerais, as outras veremos mais tarde

A fluorescência ocorre porque, sob o efeito da radiação invisível, elétrons da substância absorvem energia e passam do chamado estado fundamental para o estado excitado. Ao voltar ao estado fundamental, eles liberam o excesso de energia na forma de radiação. Na fluorescência, esse processo ocorre em menos de 0,000.01 segundo.

Nas lâmpadas fluorescentes comuns, usadas em casa, por exemplo, o tubo de vidro é revestido internamente por um material à base de fósforo, que fica excitado com a radiação ultravioleta que surge quando a corrente elétrica ioniza o gás existente dentro da lâmpada. Essa excitação produz a luz visível. Os gases mais usados são o argônio e o vapor de mercúrio.

Fluorita: O "Mineral Fluorescente" original
A palavra fluorescência vem de fluorita, porque foi nesse mineral que o fenômeno foi descoberto.

Uma das primeiras pessoas a observar a fluorescência em minerais foi George Gabriel Stokes em 1852. Ele notou a capacidade da fluorita de produzir um brilho azul quando iluminado com luz invisível "além do extremo violeta do espectro". Ele chamou esse fenômeno de "fluorescência" mineral. O nome ganhou ampla aceitação em mineralogia, gemologia, biologia, óptica, iluminação comercial e muitos outros campos.

Muitos espécimes de fluorita têm uma fluorescência suficientemente forte para que o observador possa levá-los para fora, mantê-los à luz solar, depois movê-los para a sombra e ver uma mudança de cor. Apenas alguns minerais têm esse nível de fluorescência. A Fluorita geralmente acende sob uma cor azul-violeta de ondas curtas e/ou ondas longas. Alguns espécimes são conhecidos por brilhar uma cor creme ou branca. Muitos espécimes não fluorescem. A fluorescência na fluorita é suposta ser causada pela presença de itrio, europium, samário ou material orgânico como ativadores.

Fluorita: espécimes polimerizados de fluorita em luz normal (superior) e sob luz ultravioleta de onda curta (inferior). A fluorescência parece estar relacionada à cor e estrutura de bandas dos minerais em luz normal, que poderia estar relacionada à sua composição química.

Fluorescência e Fosforescência
Se um mineral está em um ambiente totalmente escuro, obviamente fica invisível aos nossos olhos. Isso ocorre porque, quando vemos um objeto, na verdade o que vemos é a luz que dele emana, seja luz gerada por ele mesmo, seja aquela gerada por outra fonte, mas por ele refletida.

Se esse mineral receber uma radiação invisível, como luz ultravioleta, luz infravermelha ou raios X, é de se esperar que continue invisível para nós, já que essas radiações não são visíveis. Mas isso não acontece se ele for fluorescente. Nesse caso, o mineral fica iluminado, com uma cor que é típica para cada espécie e que muitas vezes é bem diferente de sua cor em luz visível. Cessado o efeito da radiação, ele volta a ficar invisível. Fluorescência, portanto, é uma luminescência de cor variável, emitida por uma substância enquanto está sob efeito de uma radiação invisível.

Em alguns casos, depois de cessado o efeito da radiação invisível, a luminescência persiste ainda por algum tempo, que pode ser de apenas alguns segundos. Nesse caso, diz-se que o mineral é fosforescente. Fosforescência, portanto, é um caso particular de fluorescência. Todo mineral fosforescente é também fluorescente, mas o contrário não é verdadeiro.

A duração da fosforescência depende muito da temperatura. Quando provocada por luz ultravioleta, dura até um minuto.

Para observar a fluorescência dos minerais, costuma-se empregar luz ultravioleta de 2.500 ângstrons (comprimento de onda curto) ou de 3.500 ângstrons (comprimento de onda longo).

Ou seja:

Ultravioleta B (UVB) 280 nm - 315 nm
ou
Ultravioleta A (UVA) 315 nm – 400 nm
onde nm significa: comprimento de onda (ângstrons). 

Atenção
aos conselhos de segurança sobre o uso de luz UV

Abaixo uma lanterna UV 395nm vs uma 280nm a uma distância de 25cm da parede.

Lâmpada incandescente de luz negra (black light) E27 75W


Identificando alguns minerais

oficina70.com

Lanterna de luz ultravioleta UV-A 395nm com foco de lupa e ponta telescopica

A fluorescência é útil, na geologia, de duas maneiras. A primeira e mais usual é na identificação de minerais. Para tanto, utiliza-se principalmente a luz ultravioleta de comprimento de onda longo, fornecida por lanternas como a que se vê na figura acima. Esse modelo fornece tanto luz ultravioleta quanto luz branca, de modo que se pode trabalhar no escuro sem necessidade de ficar levantando para acender e apagar a lâmpada que ilumina o ambiente ou mesmo sem precisar empregar uma liluminação de mesa.

A fluorescência isoladamente não é um método seguro para identificar um mineral ou uma gema de qualquer natureza, mas é particularmente útil na identificação de rubi sintético, pois no rubi natural a fluorescência é mais fraca e a fosforescência não aparece.

Gemas duplas ou triplas, ou seja, aquelas obtidas pela colagem de duas ou três peças de materiais diferentes (naturais ou não) podem também ser identificadas por fluorescência, pois um dos materiais é às vezes fluorescente, enquanto o outro não é.

A safira sintética mostra, sob luz ultravioleta de comprimento de onda curto, uma fluorescência branco-azulada ou esverdeada, que é rara nas safiras naturais. A safira amarela, se for fluorescente, certamente é natural. O diamante, quando fluorescente, costuma exibir cor azul-clara sob luz ultravioleta.


Exemplos de minerais fluorescentes:
A Opala mostra também notável fluorescência. Uma opala cinza-azulada fica com viva cor verde-maçã em luz ultravioleta:
Opala cinza em luz natural
Opala cinza mostrando fluorescência em verde

O Âmbar mostra-se azul-esverdeado ou amarelo-azulado na mesma luz:
Âmbar em luz natural
Âmbar em luz ultravioleta

As figuras abaixo mostram uma chapa de Ágata polida que foi tingida, adquirindo cor rosa. Sob radiação ultravioleta, ela fica nitidamente alaranjada:
Ágata polida em luz natural
Âmbar polida em luz ultravioleta

Sendo os Corais formados de carbonato de cálcio, como a calcita, também eles exibem fluorescência:
Coral branco com intensa fluorescência em azul
 Coral branco com intensa fluorescência em violeta


Fontes:
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