Gemmologia

Trattamento delle gemme Il colore di molte gemme può essere variato o aumentato con un opportuno «trattamento». In alcune il cambiamento è temporaneo (da alcuni giorni a qualche settimana), in altre invece è permanente e il risultato è un colore pressoché identico a quello delle corrispondenti pietre naturali, o un colore che non ha corrispondenza in natura. Principali metodi di trattamento : 1) colorazione, 2) riscaldamento, 3) trattamento con radiazioni, 4) riscaldamento e radiazioni. 1) Colorazione Un modo antico è quello di usare un colorante appropriato. Questo metodo è limitato a poche gemme dato che per permettere la penetrazione della soluzione colorante il materiale deve essere sufficientemente poroso. La colorazione è stata usata efficacemente per il calcedonio, la giada e la turchese.

Variazioni di colore causate dal calore In linea di massima, i colori prodotti dagli elementi di transizione sono stabili al calore, alla luce e ad altre radiazioni, poiché questi atomi occupano siti del reticolo cristallino del minerale, anche se ciò può comportarne qualche distorsione. Inoltre, la presenza di questi elementi estranei ha un effetto modificatore, lieve ma misurabile, sulle proprietà fisiche del minerale interessato, specialmente sull'indice di rifrazione, che è particolarmente sensibile a tali sostituzioni e può essere misurato con grande precisione. Numerose gemme colorate però non appartengono a questa categoria. I loro colori non sono così stabili al calore o alle radiazioni e i loro agenti coloranti sono presenti in quantità così piccole che è difficile stabilirne con certezza la natura e sembrano avere una scarsissima influenza sulle proprietà dei minerali di cui fanno parte.

Trattamento termico Il corindone, il quarzo, il topazio e lo zircone sono i più importanti esempi di questo tipo di colorazione. Ognuno di questi minerali è incolore quando puro, in natura presentano numerose varietà di colori, e in ognuno il colore può essere modificato mediante un trattamento termico o radiazioni. In alcuni casi, per esempio nello zircone, il colore azzurro risultante non trova un equivalente nelle varietà naturali dello zircone. Se il colore è dovuto alla presenza di atomi estranei, questi devono essere presenti in concentrazioni estremamente piccole, troppo piccole per poter essere stimate con i metodi classici dell'analisi chimica ordinaria.

Nel caso dello zircone, il metodo che permette di produrre pietre di colore azzurro cielo e azzurro verdastro, partendo da zirconi grezzi di colore bruno rossastro, ha un'origine relativamente recente. Una percentuale notevole delle pietre trattate non acquista però un colore stabile, ma la commerciabilità di queste pietre è di indubbio successo, anche se attualmente sono sempre più rare. Il trattamento termico di certi tipi di quarzo e topazio dà origine a pietre il cui colore è gradevole e permanente, questa pratica è considerata legittima nel commercio delle gemme, specialmente perché è legittimata da una lunga consuetudine.

La maggior parte del quarzo naturale è incolore e trasparente, oppure bianco latteo. Delle varietà colorate l'ametista è la più famosa, con tonalità che vanno dal viola rosato a un viola intenso. Un tempo, il colore era attribuito alla presenza di manganese, per la somiglianza della tonalità cromatica con le soluzioni diluite di permanganato di K. Il colore dell’ametista è dovuto a centri di colore indotti da radiazioni associate ad atomi di Fe (meccanismo analogo all’effetto delle radiazioni associate ad impurezze di Al, nel quarzo affumicato). Pertanto si ritiene che la causa del colore sia una perturbazione della struttura cristallina provocata dalla radiazione emessa da masse rocciose radioattive adiacenti a quelle in cui si rinviene l’ametista. Q affumicato

Centri di colore (difetti di Schottky)

Difetti puntuali 1930 Schottky: suggerì le vacanze potevano crearsi in seguito al salto di un atomo o coppia di ioni sulla superficie del cristallo. Questi difetti sono più frequenti in quanto è richiesta un’energia minore

Molte ametiste sono sottoposte a trattamento termico e si ottengono belle pietre gialle, brune o bruno rossastro. Il quarzo affumicato sia il citrino rimangono completamente limpidi fino a 1000 °C e oltre (l'«affumicatura» del primo scompare al disopra di 250 °C). L'ametista riscaldata oltre i 500°C, invece, presenta una lieve nebulosità che diventa molto marcata passato il punto di inversione del quarzo  (575 °C), producendo pietre che presentano un fenomeno ottico molto simile a quello della Pietra di luna (varietà di adularia tectosilicato di K del gruppo dei Feldspati. Si estrae da pochi e isolati giacimenti Brasile, Birmania, Alpi europee, India, Madagascar, Sri Lanka, Tanzania, USA) Q citrino

In seguito al riscaldamento, qualche ametista diventa verde, come la prasiolite proveniente da Montesuma (Brasile). Nella scarpata dello Zambesi, in Zambia, si trova un’ametista zonata verde e porpora. E stato ipotizzato che il colore verde sia imputabile al riscaldamento dovuto alle condizioni tropicali, nel corso di lunghi intervalli di tempo. Le pietre gialle prodotte dal riscaldamento termico dell'ametista non sono dicroiche, mentre nel quarzo citrino e nel quarzo affumicato naturali il dicroismo è piuttosto distinto. Il trattamento termico del quarzo ametista deve essere effettuato in condizioni accuratamente controllate perché si sviluppi il colore desiderato.

I cristalli di topazio bruno giallastro provenienti dal distretto di Ouro Preto Brasile se riscaldati con cautela °C diventano rosa per la presenza di tracce di ossido cromico, il calore fa si che lo ione Cr assume nel reticolo cristallino una posizione che gli permette di esercitare la sua influenza sull’assorbimento della luce, cosa che non può avvenire quando lo ione è disperso in maniera colloidale nel cristallo conferendogli il colore bruno giallastro

Il trattamento termico dei corindoni

3) Trattamento con radiazioni Rispetto alla colorazione e al trattamento termico, il trattamento con radiazioni delle gemme è un processo del XX secolo. L'irradiamento ha permesso piacevoli cambiamenti di colore in numerose gemme ma solo in alcune si tratta di colore permanente. Le fonti di radiazioni sono parecchie : raggi X, particelle alfa, neutroni da pile atomiche e raggi gamma. L'irradiamento è efficace soprattutto per i cambiamenti di colore nel diamante, nel topazio e nel quarzo.

Gemme sintetiche (s) e trattate (t) (riassuntivo) Queste pietre preziose sono state sintetizzate e rispondono in modo positivo al trattamento : Berillo (s, t); Quarzo (s, t); Crisoberillo (s); Rutilo (s); Corindone (s, t); Spinello (s); Diamante (s, t); Topazio (t); Giada (t); Turchese (s, t) Opale (s, t) Zoisite (t)