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As Cores das Pedras Preciosas

Posted by o nerd da quimica on September 18, 2018 at 10:45 PM

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Existe uma vasta gama de gemas usadas em joalharia, cada uma com a sua própria cor característica - ou, em alguns casos, uma gama de cores. A origem destas cores tem uma base química e a cor precisa pode variar dependendo da composição química da pedra preciosa. Curiosamente, muitos minerais são realmente incolores em sua forma pura, e é a inclusão de impurezas em sua estrutura que leva à sua coloração.

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De um modo geral, observamos um objeto como colorido quando absorve alguns comprimentos de onda da luz visível, mas não outros. Diferentes cores de luz têm diferentes comprimentos de onda, de modo que os comprimentos de onda exatos que são absorvidos afetarão a cor que o objeto aparece. Por exemplo, um objeto que absorve todos os comprimentos de onda da luz visível que passa através dele, mas não absorve a luz vermelha, aparecerá vermelho.

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Por que essa absorção de luz ocorre em primeiro lugar? Isso depende dos elementos presentes na estrutura da pedra preciosa. Alguns elementos não levam à absorção da luz visível - por exemplo, compostos contendo metais do grupo 1 da Tabela Periódica (metais alcalinos) são comumente incolores. Inversamente, os metais de transição (o grande grupo de metais no centro da Tabela Periódica) são capazes de absorver a luz colorida.

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Os metais de transição têm essa capacidade porque possuem elétrons desemparelhados em orbitais d. Os orbitais são essencialmente regiões do espaço em torno de um átomo em que elétrons podem ser encontrados; eles podem ter diferentes formas e níveis de energia. Os orbitais d nos elementos de transição são parcialmente preenchidos, e isso significa que os elétrons não pareados são capazes de absorver a luz visível a fim de promover os elétrons a um nível de energia mais alto. Quando eles fazem isso, o comprimento de onda da luz que absorvem é completamente removido da luz. Mais tarde, esses elétrons promovidos a um estado mais energético retornam ao seu estado original, liberando o excesso de energia como calor.

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Diferentes metais de transição são capazes de absorver diferentes comprimentos de onda da luz visível, dando assim a ampla gama de cores vistas nas pedras preciosas. Os metais de transição podem fazer parte da fórmula química do mineral ou podem estar presentes como impurezas. Mesmo pequenas quantidades dessas impurezas de metais de transição, onde um átomo de metal de transição fica no lugar de outro átomo que normalmente ocuparia essa posição na estrutura (por exemplo, Cr no lugar do Al em rubis), pode levar a uma coloração intensa.

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A origem da cor nas gemas nem sempre é a presença de metais de transição. A transferência de elétrons entre íons na estrutura de uma pedra preciosa, como resultado da absorção de comprimentos de onda da luz visível, também pode ser responsável em alguns casos. Em safiras, este é o caso, com a cor resultante da transferência de carga entre íons ferro +2 e íons de titânio +4. A ausência de um íon em um local específico na estrutura, ou a presença de um íon metálico não-transicional, também pode levar à coloração, assim como a simples difração da luz através da estrutura do cristal.

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Existem também exemplos de variações de cor dentro da mesma pedra preciosa. O principal exemplo disso é alexandrita. Alexandrita aparece verde durante o dia, mas vermelha em luz incandescente. Isso se deve ao fato de que a luz natural é mais rica em luz verde, para a qual nossos olhos são mais sensíveis, então percebemos a gema como verde. A luz incandescente, por outro lado, é mais rica em luz vermelha, levando a mais luz vermelha sendo refletida, e nossos olhos percebem a pedra como sendo vermelha.

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[Fonte: https://www.compoundchem.com/ (traduzido e adaptado)]
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Categories: curiosidades

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