11.07: Celda de Inmersión

Las celdas de inmersión se utilizan para contener líquidos en los que se coloca una piedra preciosa. Los objetivos principales son reducir los reflejos para que se pueda obtener una visión más clara de las características internas dentro de la gema, o como medio para estimar el índice de refracción de una piedra preciosa a través de la comparación.
Otro uso es estimar el índice de refracción de una inclusión en una piedra preciosa (la propia piedra preciosa actuará como celda de inmersión).

Figura\(\PageIndex{1}\): Refracción en un mineral (izquierda) y la falta del mismo cuando se sumerge en un líquido de igual índice de refracción (derecha)

Hay circunstancias en las que no se puede utilizar el refractómetro gemológico pero aún se necesita conocer el índice aproximado de refracción de una piedra preciosa. Un método para lograr esto es comparar la piedra preciosa con líquidos de índice de refracción conocido.

Cuando la luz pasa a través de un mineral la luz será refractada y reflejada por el mineral, debido a su mayor índice de refracción en comparación con el aire. Esto nos permite ver la forma del mineral (color desatendido). Si tuviéramos que sumergir el mineral en un líquido transparente que tenga el mismo índice de refracción que el mineral, la luz no se doblará dentro del mineral, ni habrá ningún reflejo. Esto hace que el mineral prácticamente desaparezca en el líquido.

El mineral destacará contra su medio circundante en cierta cantidad, algo que llamamos “alivio”. Cuanto mayor sea la diferencia en RI entre el mineral y su entorno, mayor será su relieve (más claro se destacará). No solo se puede usar aire o líquidos como medio circundante, sino que una piedra preciosa en sí misma también puede ser ese medio circundante para una inclusión.

Refractometría

Método Anderson

Figura\(\PageIndex{2}\): El método de inmersión Anderson de refracción comparativa

No es ningún secreto que cuando insertas una gota de agua en un vaso lleno de agua, la gota desaparecerá. Si bien hay otras razones por las que eso sucede, el foco ahora estará en los índices de refracción de la gota de agua y el agua en el vaso.

Como la caída tiene el mismo índice de refracción que el agua que ya está en el vaso, la luz viajará a través de ella a la misma velocidad aparente. Esto significa que la gota de agua no doblará la luz más (o menos) que el agua en la que está ahora (el vaso lleno de agua); la gota de agua desaparecerá como magia.
Si tuviéramos que dejar caer una pequeña perla de vidrio (RI ~ 1.5) en el agua (RI ~ 1.3) entonces hay una diferencia entre los dos índices de refracción y podrás ver la perla de vidrio en el agua (aunque no tan claramente como cuando estaba en el aire (RI ~ 1). La perla de vidrio refractará la luz más que el agua circundante y esto puede ser una herramienta muy útil para determinar el índice de refracción del vidrio o cualquier otro material transparente como una piedra preciosa.

Ya debería quedar claro que cuanto más cerca estén los índices de refracción entre los dos medios (líquido y piedra preciosa), más desaparecerá la piedra cuando se sumerja en el líquido.

Figura\(\PageIndex{3}\): Ilustración sobre la flexión de la luz en una lente

El famoso gemólogo B.W. Anderson ideó una técnica para hacerla visible con la ayuda de una serie de líquidos comparativos. Esta técnica también se denomina el “método de inmersión Anderson”.
Cuando una piedra preciosa cortada se coloca mesa abajo dentro de un plato de agua, la gema actuará como lente si el RI de la gema es más grande que su entorno (en este caso agua). Debido a la diferencia en RI entre la piedra preciosa y el líquido (no solo agua), la piedra preciosa proyectará una sombra hacia adentro en el fondo del vidrio. Esta sombra se mostrará como un borde oscuro alrededor del contorno de la piedra preciosa y cuanto más ancho sea el borde, mayor será la diferencia en los índices de refracción entre la piedra y el líquido.
Al colocar una piedra preciosa en una serie de líquidos con índices de refracción crecientes (o decrecientes) se puede estimar el RI de la piedra en cuestión. Cuanto más fino es el borde, más cerca está el RI de la piedra preciosa coincide con el RI del líquido.

Cuando la piedra tiene un índice de refracción inferior al del líquido, el resultado se invierte y se verá un borde brillante alrededor de un núcleo más oscuro.

Para poder observar este borde solo se necesita insertar un pequeño espejo debajo del cristal para redirigir la imagen al ojo. Podrías, por supuesto, levantar el cristal y observar desde abajo, pero eso requeriría una lámpara de techo (y con el tiempo un fisioterapeuta).
Como la fuente de luz necesita estar por encima de la celda de inmersión (el vaso de precipitados de vidrio) es aconsejable que la luz se difunda antes de caer sobre el espejo para reducir los reflejos de la fuente de luz. Para ello, se puede utilizar una celda de inmersión con fondo esmerilado o crear la difusión mediante una fina lámina de papel higiénico blanco (pelado).

Figura\(\PageIndex{4}\): De izquierda a derecha: llantas fundidas (sombras) por una gema de corte brillante para disminuir la diferencia de RI entre líquido y piedra preciosa. De grueso a fino

El grosor de la llanta siempre debe juzgarse en relación con el tamaño de la piedra preciosa. En otras palabras, la sombra es un porcentaje del diámetro de la piedra preciosa.
Cuando el líquido de inmersión es agua es obvio que un diamante mostrará un borde relativamente grueso, mientras que un zafiro arrojará uno de menor espesor. Si pones dos de estas piedras una al lado de la otra en una celda de inmersión (un diamante pequeño y un zafiro grande), lo más probable es que los grosores absolutos de las sombras fundidas sean iguales o similares. Por esa razón, es necesario estimar las llantas en relación con el diámetro de las piedras.

Hay muchos líquidos que uno puede usar y en los casos en que se necesite aplicar esta técnica para estimar el índice de refracción de una piedra preciosa, lo mejor es sumergir la piedra en varios líquidos con valores progresivos de RI. El RI de la piedra se ubicará entre los valores de RI de los líquidos en los que la piedra arroja las sombras más pequeñas. En los casos en que no hay sombra fundida, el RI del líquido es igual al RI de la gema (como la gota de agua en un vaso de agua).

Método Platón

Figura\(\PageIndex{5}\): Ilustración idealizada de las “líneas Becke” en la técnica de inmersión Platón

Al igual que el método de inmersión Anderson, el método Platón (llamado así por W. Platón) es una técnica de inmersión para comparar una piedra preciosa con un líquido de índice de refracción conocido. Ambos métodos son derivaciones del método de la línea Becke que es más utilizado por los mineralogistas.
Al igual que con la técnica de la línea Becke, el método Platón requiere una ampliación con un microscopio.

Se sumerge una piedra en un líquido de índice de refracción conocido y la placa de inmersión se coloca en la platina del microscopio con luz transmitida. El diafragma está cerrado para aproximarse al diámetro de la piedra y el foco de las lentes está justo por encima de la piedra. Cuando los bordes facetarios de la piedra aparecen oscuros, el índice de refracción del líquido es mayor que el de la piedra. Al enfocarse dentro de la piedra, los bordes facetarios comienzan a aparecer brillantes.

Cuando ocurre lo contrario (brillante al enfocar sobre la piedra y oscura cuando el foco se baja en la piedra), la piedra tiene un índice de refracción menor en comparación con el líquido. Cuando el RI del líquido es igual (o casi igual) al RI de la piedra, los bordes permanecerán brillantes.

Aunque esta técnica es bastante sencilla, sí requiere cierta práctica con piedras y líquidos de índices de refracción conocidos. Especialmente tratar de enfocar justo encima de la piedra puede ser engorroso ya que la imagen de la piedra es muy borrosa en ese punto. Al bajar el foco dentro de la piedra empezarán a aparecer más bordes facetarios que pueden proporcionar la información que uno está buscando.

Esta técnica no debe confundirse con la concentración de color en los bordes facetarios en algunas piedras difusas como el zafiro.

Referencias

• Guía de Gemología Asequible (2001) - Dr. W. Wm. Hanneman
• Gemología 3ª edición (2005) - Peter Read
• Gemas Sus Fuentes, Descripciones e Identificación 4ª Edición (1990) - Robert Webster (6a ed.)
• Introducción a la Mineralogía Óptica 3ª edición (2003), Prof. W.D. Nesse