Gemme e minerali

Materie:	Altro
Categoria:	Chimica
Download:	506
Data:	08.03.2007
Numero di pagine:	13
Formato di file:	.doc (Microsoft Word)

INTRODUZIONE
Le sostanze minerali esistenti in natura sono molto numerose e variate, tuttavia solo una parte ridotta di esse ha trovato impiego nell'ornamentazione e nella lavorazione artistica per i propri caratteri strutturali (forma, colore, trasparenza, luminosità ecc.).
Questi tipi di minerali sono classificabili secondo tre raggruppamenti di comodo:
- pietre preziose: Esempio: diamante, corindone, zaffiro, rubino, smeraldo.
- pietre semi-preziose dette anche gemme, sono tali tutte quelle pietre che pur non essendo rare e preziose come le precedenti, trovano impiego nell'oreficeria, ornamentazione personale ecc. come nel caso delle pietre preziose si tratta di pietre che presentano, per lo più di strutture cristalline, trasparenti e colorate. Esempio: quarzo, topazio, opale ecc.
- pietre dure: in prevalenza non trasparenti, a struttura micro-cristallina, compatte, colorate e spesso presentano zonature, o fasce, concentriche di differente colorazione. Esempio: malachite, agata, onice, calcedone ecc.
FORMAZIONE
Inorganiche
Le gemme di origine inorganica si trovano nelle rocce o nelle ghiaie formatesi dalla disgregazione delle rocce stesse. Le rocce sono costituite da uno o più minerali e si possono dividere in tre gruppi principali: ignee, sedimentarie e metamorfiche, che si formano con processi continui propri del ciclo delle rocce. I minerali di interesse gemmologico inclusi in queste rocce possono essere facilmente accessibili in superficie oppure giacciono a una certa profondità. Altri, erosi dalla roccia madre, sono trasportati dai fiumi nei laghi e nei mari.
ROCCE IGNEE
Le rocce ignee si sono solidificate da materiale fuso proveniente dall'interno della Terra. Alcune, dette "effusive", vengono eruttate dai vulcani come lave, bombe o ceneri. Le rocce "intrusive", invece, solidificano sotto la superficie. Quando una roccia fusa raffredda lentamente, si formano cristalli o gemme di grandi dimensioni. I più grandi cristalli da taglio si trovano in un tipo di roccia intrusiva chiamata pegmatite.
ROCCE METAMORFICHE
Le rocce metamorfiche derivano dalla trasformazione di rocce ignee o sedimentarie sotto l'azione del calore e della pressione che agiscono in profondità nella crosta terrestre. Si possono così formare minerali di interesse gemmologico. I granati, per esempio, si formano nei micasciti, cioè rocce che un tempo erano fanghi e argille. Il marmo, formatosi da calcari sottoposti ad alte pressioni e temperature, può contenere rubini molto preziosi.
ROCCE SEDIMENTARIE
Le rocce sedimentarie si formano per sccumulo di frammenti di rocce preesistenti che col tempo induriscono, oppure per deposito chimico.
Sono di solito stratificate e ciò può costituire un vantaggio nel caso si utilizzino per oggetti decorativi. Molti opali australiani si sono formati in rocce sedimentarie, la turchese si forma principalmente in vene entro rocce sedimentarie argillose; salgemma e gesso costituiscono rocce sedimentarie.
Organiche
Le gemme di origine organica derivano da piante e animali.
Le perle si formano attorno a corpi estranei penetrati entro particolari molluschi marini o d'acqua dolce. Le perle coltivate vengono ottenute dall'uomo in grandi allevamenti soprattutto nelle acque costiere poco profonde del Giappone e della Cina.
Conchiglie marine o d'acqua dolce e tartarughe forniscono materiali ornamentali.
Il corallo (vedi schede approfondimento) è lo scheletro di celenterati, organismi costituiti da colonie di polipi.
L'osso e l'avorio dei denti di mammiferi possono derivare da animali ancora presenti sulla Terra o da fossili vecchi migliaia di anni.
L'ambra è una resina fossile racchiusa in rocce sedimentarie.
Il giaietto è un leglo fossile anch'esso presente in alcune rocce sedimentarie.
LUOGHI
Alcuni materiali gemmologici come il quarzo e il granato sono diffusi in tutto il mondo. Altri, come il diamante e lo smeraldo, sono più rari a causa delle speciali condizioni geologiche necessarie alla loro formazione. Anche quando un minerale è diffuso in tutto il mondo, solo in qualche caso possiede qualità gemmoligiche.
Le principali località gemmifere del mondo sono perciò quelle in cui si trovano materiali utili in quantità sufficiente a rendere economicamente conveniente l'estrazione.
Questo planisfero mostra le principali provenienze di 7 tra le più importanti pietre. Naturalmente ogni tipo si trova anche in altre località, ma non in quantità tali da giustificarne l'estrazione. Alcuni giacimenti per quanto storicamente importanti possono risultare ora esauriti.
- azzurro chiaro= diamante
- verde= smeraldo
- rosso= rubino
- blu scuro= topazio
- blu= zaffiro
- giallo= crisoberillo
- grigio= perla
PROPRIETA' FISICHE
ABITO
Molti minerali usati come gemme hanno una natura cristallina poichè i loro atomi sono ordinati in strutture regolari e simmetriche come un reticolo, alcuni invece sono amorfi cioè non presentano la struttura cristallina.
I minerale cristallizzati possono essere costituiti da un solo cristallo o da parecchi uniti insieme. Gli aggregati policristallini sono formati da molti piccoli cristalli, i minerali criptocristallini hanno cristalli così piccoli da vedersi solo al microscopio.
I minerali cristallizzati formano poliedri con numerose superfici piane denominate facce, la cui orientazione definisce la forma prevalente nota come: abito.Alcuni minerali possiedono un unico abito caratteristico, ma generalmente hanno abiti differenti.
Un esemplare di minerale cristallizzato senza abito definito viene detto massivo o compatto.
I materiali amorfi come l'ossidiana e le tectiti hanno forma irregolare.










Cristallo amorfo cristallo compatto


SISTEMI CRISTALLINI
I cristallini vengono suddivisi in sette sistemi secondo la "simmetria minima" delle loro facce (che determina l'abito), originata da quelle linee immaginarie chiamate "assi di simmetria", attorno ai quali un cristallo può ruotare mostrando sempre il medesimo aspetto. Durante la rotazione di 360° attorno a un asse lo stesso aspetto può comparire due volte se l'asse è binario, tre volte se l'asse è ternario, sei volte se l'asse è senario ecc.
-cubico: i cristalli di questo sistema hanno la simmetria più elevata; ne sono esempio il cubo, l'ottaedro e il pentagono-dodecaedro. La simmetria minima è rappresentata da 4 assi ternari.
-tetragonale: è caratterizzato da un asse quaternario, tipiche forme cristallografiche sono i prismi, le piramidi e i trapezoedri .
-esagonale-trigonale: per alcuni si tratta di un unico sistema, vista la presenza di assi di simmetria uguali. I cristalli esagonali hanno simmetria senaria, quelli trigonali ternaria.
-monoclino: presenta la simmetria minima costituita da un asse binario, forme comuni sono i prismi con i pinacoidi.
-rombico: la simmetria minima è rappresentata da tre assi binari, forme tipiche sono prismi, piramidi e bipiramidi e pinacoidi.
-triclino: i cristalli triclini non hanno assi di simmetria e i minerali di questo sistema hanno il piu basso grado di simmetria.









Sistema cubico (pirite) sistema esagonale trigonale (quarzo latteo) sistema monoclino (brasilite)








Sistema tetragonale (zircone) sistema triclino (axinite)


GEMENAZIONE
Raramente i cristalli naturali sono perfetti. La loro crescita è influenzata, infatti, da fattori esterni quali temperatura, pressione, spazio disponibile e ambiente di crescita. La geminazione è una crescita contemporanea di più reticoli cristallini dello stesso minerale, orientati reciprocamente in direzioni ben precise.
DUREZZA
È una proprietà anisotropa, ossia può variare a seconda della direzione di scalfitura in uno stesso minerale; la durezza di un minerale dipende dalla densità di legame degli elementi costituenti il reticolo cristallino e tale densità è variabile lungo diverse direzioni cristallografiche.
La durezza relativa dei minerali viene determinata usando una scala ideata dal mineralogista Friedrich Mohs, e chiamata per l'appunto scala di Mohs. La scala è costituita da dieci comuni minerali di riferimento a ciascuno dei quali è stata assegnato un valore di durezza, ed è basata sulla capacità di un minerale di scalfire il precedente.
SCALA DI MOHS:
1= talco
2= gesso
3= calcite
4= fluorite
5= apatite
6= ossidiana
7= quarzo
8= topazio
9= corindone
10= diamante
Esistono due metodi principali per misurare la durezza di un minerale:
1) confrontare il minerale a durezza incognita con quelli che occupano un posto definito sulla scala di Mohs, osservando i minerali che riesce a scalfire e quelli da cui è scalfito.
2) con alcune apparecchiature (microdurimetri) costituite da un set di punte di durezza, grandezza e forma standard, caricate con pesi noti, in grado di lasciare delle impronte sui minerali; da queste impronte è possibile risalire alla durezza dei minerali.
La durezza di un minerale ne può influenzare il valore economico, sia per un eventuale utilizzo come abrasivo (ad es. i diamanti di qualità industriale) che per fini gemmologici (un minerale tenero non è utilizzato a tal scopo sia per problemi di taglio che di conservazione).

PESO SPECIFICO
Il peso specifico (PS) di una pietra è un'indicazione della sua densità. Viene misurato confrontando il peso della pietra col peso di un uguale volume d'acqua. Più alto è il peso specifico di una gemma, più essa sembrerà pesante.
CARATO
Unità di peso utilizzata per le gemme: un carato equivale a un quinto di grammo.
Il carato deriva dalla parola araba Kirat che significa seme di carrubbo. I semi di carrubbo hanno all'incirca sempre lo stesso peso, che è appena di poco inferiore a 0.2 grammi, quindi un carato (ct = 1/5 di grammo). Il carato metrico fu introdotto a Parigi nel 1907 e il peso unitario di un carato metrico è stato stabilito pari a 0.200 grammi. Per le perle vere, l'unità di misura è il grano che equivale a un quarto di carato, cioè a 0.500 grammi, le perle coltivate, invece, si misurano in carati.
SFALDATURA
Le gemme che si sfaldano tendono a rompersi secondo piani di debole coesione tra gli atomi detti piani di sfaldatura che risultano coincidere con precise direzioni cristallografiche sempre dipendenti dalla struttura atomica. Un minerale può mostrare una o più direzioni di sfaldatura, per le quali si usano gli aggettivi perfetta, distinta o indistinta. Mostrano perfetta sfaldatura diamante, fluorite, topazio e calcite.









sfaldatura distinta (albite) sfaldatura indistinta (barite) sfaldatura perfetta

FRATTURA
La frattura è una rottura che avviene senza relazione con la struttura atomica interna. Le superfici di frattura sono generalmente irregolari e di vari aspetto con nomi specifici.
-concoide: comune in molte gemme , deve il nome alla superficie curva come quella di una conchiglia.
-granulosa: crea una superficie ruvida irrgeolare.
-scheggiosa: è detrminata da una struttura compatta.
-irregolare: è tipica delle sostanze nicrogranulari, compatte come la dumortierite.



frattura granulosa frattura concoide frattura irregolare (dumortierite)
INCLUSIONI
Le inclusioni sono caratteristiche interne delle gemme. Si tratta di sostanze solide, liquide o gassose che il cristallo ha inglobato durante la crescita oppure di lacune e fessure che si sono saldate (anche parzialmente) dopo che il materiale ospitante ha completato la crescita. Anche se vengono considerate difetti, le inclusioni sono oggi apprezzate per il loro valore scientifico e diagnostico. Possono infatti fornire un valido aiuto nella classificazione in quanto tipiche di determinate specie e di certi giacimenti.
Le inclusioni sono generalmente preesistenti alla formazione del cristallo ospitante, che poi le racchiuse al suo interno. S tratta di cristalli singoli o di masse irregolari. Le inclusioni solide e liquide formatesi contemporaneamente al cristallo ospitante sono allineate secondo direzioni strutturali. Per esempio, l'asterismo dei rubini e degli zaffiri stellati è dovuto ad aghi di rutilio (paralleli a determinate facce del cristallo) formatisi durante la crescita del corindone ospitante. Le lacune riempite e le fessure risanate danno luogo a inclusioni di aspetto simile ad ali di insetti, a veli e a impronte digitali.

Inclusioni diamante


GEMME SINTETICHE & IMITAZIONI
GEMME SINTETICHE La differenza tra gemme naturali e sintetiche consiste nel fatto che le prime sono quelle che si formano nelle rocce invece le seconde si fabbricano nei laboratori e nelle industrie. Entrambe hanno la stessa composizione chimica e la stessa struttura cristallina e di conseguenza, proprietà fisiche simili.



zaffiro sintetico olivina sintetica

LA FABBRICAZIONE
L'uomo per secoli ha cercato di riprodurre le gemme, ma i primi risultati si ottennero solo verso la fine dell'Ottocento, quando il chimico francese Edmond Frèmy, nel 1877, produsse i primi cristalli di qualità gemma di accettabili dimensioni grazie alla tecnica della " fusione in fondente ". Nel 1900 Auguste Verneuil mise a punto la tecnica di Frèmy per fabbricare rubini. Ancora oggi viene utillizato con poche modifiche il metodo di " fusione della fiamma " utilizzato da Verneuil: gli ingredienti in polvere o granuli, vengono fatti cadere lentamente in un forno a oltre 2000°C, dove formano goccioline fuse che si depositano su un supporto, cristallizzando. Il supporto si abbassa gradatamente permettendo la crescita di un lungo cristallo cilindrico chiamato "boule ".

COLORE E STRUTTURA
Per la loro origine artificiale le gemme sintetiche possono mostrare lievi differenze di struttura e colore rispetto al loro corrispondente naturale, permettendone così il riconoscimento. Un esempio può essere il corindone che prodotto per fusione alla fiamma ha linee di crescita curve invece che rettilinee, perché le gocce di alluminio fusa si depositano a strati convessi successivi. Alcune gemme sintetiche mostrano colore distribuito in modo non uniforme.

INCLUSIONI E CARATTERISTICHE
Le gemme sintetiche hanno inclusioni differenti dalle naturali, ed il metodo migliore per riconoscerle consiste nell'osservazione a lente o microscopio, talora bastano solo dieci ingrandimenti per distinguerle. Le inclusioni dei sintetici devono essere tipiche di un procedimento oppure di una specifica gemma.





smeraldo naturale smeraldo sintetico

IMITAZIONI E TRATTAMENTI
Per pietre imitate si intendono tutte quelle gemme che vogliono simulare l'aspetto di quelle naturali, ma che pur rassomigliando nell'aspetto sono diverse nelle loro proprietà chimico-fisiche. Sono fatte per ingannare e si utilizzano materiali "poveri" come il vetro o lo spinello sintetico. Talvolta si interviene direttamente su gemme importanti, riempiendone le fessure e nascondendone i difetti, come pure scaldandole o irraggiandole per migliorare il colore.
Certamente tra le pietre più imitate c'è il diamante, la pietra preziosa più prestigiosa; tra i materiali naturali usati per l'imitazione del diamante era usato lo zircone, oggi si prediligono i prodotti sintetici. Questo genere di imitazione sono facilmente identificabili sottoponendo la pietra ad un esame di conducibilità elettrica .
IMITAZIONI COL VETRO
Il vetro è stato usato per secoli con lo scopo di imitare le gemme. Si tratta di un materiale trasparente od opaco di quasi tutti i colori, che come molte pietre ha lucentezza vitrea e a prima vista può facilmente essere scambiato. Il suo riconoscimento conta sulla sensazione di calore al tatto e sulle tracce di usura dovuta al basso grado di durezza. Comuni per il riconoscimento sono: le faccette scheggiate, le strie e le bolle come inclusioni.






TRATTAMENTO TERMICO
Il riscaldamento può migliorare o cambiare il colore e la trasparenza di alcune pietre. Si passa da una semplice cottura all'uso di apparecchiature sofisticate; il risultato è certo con alcune pietre (acquamarina, smeraldo...) ma con altre è sicuramente più scarso.
TINTURA
Impregnati, tinture e reagenti possono alterare o rovinare l'aspetto di una pietra modificandone totalmente o solo in parte il materiale. Perché la tintura sia efficace occorre che la gemma sia porosa o fessurata in modo che il colore possa penetrare al meglio.
IRRAGGIAMENTO
Le pietre esposte alle radiazioni (naturali o artificiali che siano) possono cambiare di colore. Le radiazioni naturali presenti nella crosta terrestre possono impiegare milioni di anni a ottenere l'effetto, mentre quelle artificiali solo alcune ore. In molti casi la gemma può riacquistare il colore originale oppure può scolorire col tempo, anche altri cambiamenti possono essere annullati o modificati col trattamento termico.
OLIATURA
L'olio può migliorare il colore delle pietre nascondendo fessure e imperfezioni, è il caso dello smeraldo le cui piccole crepe sono in genere riempite d'olio.

IL TAGLIO

La tecnica più comune di lavorazione delle gemme, consiste nel tagliarle producendo delle superfici piane, chiamate faccette, che a seconda del numero e della forma che daranno alla pietra costituiscono un determinato taglio. Tenendo conto del colore, della purezza e del peso, il tagliatore tende solitamente ad esaltare le qualità naturali della pietra, ma può talvolta privilegiare il peso in modo da aumentarne il valore.
Il taglio viene praticato per mezzo di seghe circolari o mole rotanti in materiale metallico, la cui durezza varia in rapporto alla pietra da lavorare. Per agevolare questa operazione ci si serve solitamente di una miscela oleosa di polveri abrasive di corindone o di diamante. I processi sono rimasti pressoché inalterati dall’antichità, salvo per la loro meccanizzazione.

COME SI TAGLIA UNA GEMMA
Per tagliare una gemma bisogna passare attraverso diversi passaggi, i quali possono richiedere più di un esecutore. Per spiegare la procedura prendiamo ad esempio un diamante che viene tagliato a brillante, il taglio più usato per questa pietra in quanto ne esalta gli effetti di dispersione della luce. Bisogna anche dire che non è sempre così, infatti può capitare che il diamante grezzo non abbia la forma adatta o che abbia troppe inclusioni. In ogni caso l’importante è renderlo brillante il più possibile, e per questo vengono sempre calcolati il numero, la dimensione e l’angolatura delle faccette necessari.

1- sfaldatura
questa fase consiste nel far assumere forma ottaedrica alla pietra; si tronca poi parte della piramide superiore e di quella inferiore. La parte di piramide inferiore (padiglione) asportata corrisponde a 1/9 dell’altezza di metà ottaedro. La parte superiore della piramide (corona) corrisponde a 4/9 dell’altezza di metà ottaedro.
Il piano superiore che si è venuto a creare si chiama tavola, mentre il perimetro del piano di contatto fra i due tronchi di piramide, cintura.

2- sbozzatura
in questa fase si ottengono le faccette principali, le quali si presentano abbozzate e non piane. La sbozzatura avviene mediante lo sfregamento di due diamanti tra loro.

3- politura
l’ultima fase, infine, prevede la rettificazione delle facce principali, l’esecuzione di facce secondarie e la lucidatura di tutte queste. La politura si attua per mezzo dell’azione di una mola orizzontale cosparsa di polvere di diamante diluita in olio.

4- incassatura
la gemma lavorata viene incastonata in metallo prezioso.


TIPI DI TAGLIO
I tipi di taglio usati per le gemme sono numerosi e dipendono in parte dal tipo di gioiello di cui faranno parte e in parte dalle caratteristiche estetiche, in modo da farle risaltare. I tagli si dividono in due gruppi principali, ovvero taglia sfaccettatura e tagli a cabochon. A differenza del cabochon, i tagli sfaccettati a loro volta si dividono in diverse tipologie.

TAGLI A SFACCETTATURA

TAGLI A BRILLANTE
E preferito per le gemme incolori, in particolare il diamante, in quanto garantisce la massima riflessione della luce verso la parte superiore, conferendo brillantezza. Variando la forma della cintura si hanno brillanti rotondi, ovali, a goccia (pendeloque) o a navetta (marquise).




















TAGLI A GRADINI
è solitamente utilizzato per le gemme colorate, possiede tavola e cintura rettangolari o quadrate, mentre le altre faccette sono rettangolari parallele. Variando la forma della cintura si ottengono gradini quadrati, rettangolari o ottagonali.















TAGLI FANTASIA
Si tratta di tagli dalla forma geometrica non definibile, ma con i contorni più diversi: cuore fiore ecc. si usano per gemme rare o per sfruttare materiali scadenti molto inclusi.











TAGLI COMPOSITI
La cintura è ovale o rotonda, la corona è tagliata a brillante e il padiglione è tagliato a gradini. Viene utilizzato con zaffiri, rubini ed altre gemme trasparenti.












TAGLIO A CABOCHON

Consiste nel far assumere alla pietra forma convessa e semi-ovoide. Si applica solitamente a pietre opache, semi-opache, o trasparenti e colorate. La superficie convessa viene in genere lucidata. A volte gli si dà forma di ovoide completo, in questo caso viene chiamato cabochon doppio, mentre altre volte si pratica un taglio concavo nella faccia inferiore in modo da aumentare l’effetto di trasparenza della pietra.