16.13: Espinela
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|---|---|
| Composición química | Mg (Al 2 O 4) Óxido de magnesio y aluminio |
| Sistema de cristal | Cúbico |
| Hábito | Octaédrico, gemelos de contacto |
| escote | Imperfecto |
| Fractura | Concoidal, desigual |
| Dureza | 8 |
| Naturaleza óptica | Isotrópico |
| Índice de refracción | 1.712 - 1.736 |
| Birrefringencia | Ninguno |
| Dispersión | 0.026 |
| Gravedad específica | 3.58 - 3.61 |
| Lustre | Vítreo |
| Pleocroísmo | Ninguno |
Figura\(\PageIndex{1}\): Espinela de Kuh-i-lal, Tayikistán
| Galería de imágenes de espinela |
La espinela es un grupo mineral. Durante muchos siglos, la mayoría de las espinelas gema se identificaron mal como zafiro o rubí porque tienen propiedades similares y ocurren en los mismos depósitos geológicos. El históricamente significativo “Príncipe Negro Rubí” de 5.08 centímetros en el centro de la Corona Imperial Británica fue identificado recientemente como espinela. Esta piedra es de forma irregular y tiene un contorno algo cuadrado. Adicionalmente, no fue facetado, simplemente pulido. Las espinelas también se presentan en una amplia gama de colores. Son ligeramente más suaves que los zafiros pero siguen siendo muy duraderos.
El primer uso conocido de espinelas fue como ornamentos encontrados en tumbas budistas en Afganistán. En Inglaterra se han encontrado espinelas azules, que se remontan a la ocupación romana (51 a.C. a 400 d.C.).
Composición química
La espinela común pertenece a la serie de espinela en el grupo de espinela.
La fórmula general para el grupo espinela es A 2+ B 3+ 2 O 4. Las tres series del grupo de espinela están definidas por el catión B 3+.
El grupo de espinela se compone de 3 series isomorfas.
La serie isomorfa:
- Serie Espinela (aluminio)
- Espinela - MgAl 2 O 4 (n = 1.719, sg ~ 3.60)
- Hercinita - FeAl 2 O 4
- Gahnita - ZnAL 2 O 4 (n = 1.805, sg = 4.62)
- Galaxita - MnAL 2 O 4
- Serie de magnetita (hierro férrico)
- Magnetita - FeFe 2 O 4
- Magnesioferrita - MgFe 2 O 4
- Ulvöspinel - FeFetio 4
- Franklinita - ZnFe 2 O 4
- Jacobsita - MnFe 2 O 4
- Trevorita - NiFe 2 O 4
- Serie cromita (cromo)
- Cromita - FeCr 2 O 4
- Magnesiocromita - MgCr 2 O 4
La mayoría de los miembros de la serie anterior son raros en la naturaleza con la excepción de los miembros de la serie de espinela, magnetita y cromita. Para los gemólogos son de mayor interés la espinela común y el gahnito.
Cuando los gemólogos se refieren a “espinela”, generalmente implicamos espinela común, es decir, la espinela que pertenece a la serie de espinela del grupo de espinela.
Diagnóstico
La espinela se puede confundir con muchas piedras solo por apariencia, sin embargo, las propiedades ópticas generalmente descartan la mayoría de ellas.
Como la espinela pertenece a una serie isomorfa, las propiedades ópticas y físicas pueden variar.
Color
Espinela: incolora, verde, azul, roja, negra.
Gahnite: azul-verde, amarillo, marrón.
Variedades:
- Pleonaste (también llamado ceylonita) - (Mg, Fe) Al 2 0 4 - verde oscuro a azul-verde; negro
- Gahnospinel - (Mg, Zn) Al 2 0 4 - azul pálido a oscuro, negro.
La espinela es alocromática y los colores de variedad son producidos por metales de transición:
- Cr 3+ - rojo, rosa
- Fe 2+ - azul, violeta
- Fe 2+ + Co 2+ - azul oscuro
- Fe 3+ - verde
Diafanidad
Transparente a opaco.
Refractómetro
La espinela es isotrópica y el índice de refracción de la espinela común es generalmente alrededor de 1.712 a 1.720. La espinela roja puede tener un índice de refracción de hasta 1.74.
La única otra gema isotrópica que se encuentra dentro de este rango es el granate grosular, pero por lo general será mayor y el color también es diferente.
Otros miembros de la serie de espinela, como la gahnita, tendrán índices de refracción más altos.
Todas las demás piedras preciosas se pueden separar fácilmente de la espinela por su naturaleza óptica.
La espinela sintética tiene un índice de refracción habitual de 1.727.
Las gahnoespinelas tienen un índice de refracción entre 1.725 y 1.753, mientras que el pleonaste (ceylonita) tiene un rango de I. I. de 1.77 a 1.80.
Las piedras negras de espinel-hercínito (pleonaste) de Tailandia pueden tener un RI de hasta 1.789 con un SG promedio de 3.86 (Seriwat, 2008)
Gravedad específica
Al igual que con los índices de refracción, la gravedad específica de la espinela puede variar debido al reemplazo isomorfo.
Los valores para la mayoría de los materiales de grado gema se encuentran entre 3.58 y 3.61. Pleonaste tiene un S.G. entre 3.63 y 3.90.
Las gahnoespinelas pueden tener una gravedad específica de hasta 4.06.
Polariscopio
La espinela común es isotrópica y permanecerá oscura bajo los polos cruzados.
La espinela sintética tipo Verneuil, a excepción de la variedad roja, mostrará una fuerte birrefringencia anómala debido al exceso de Al 2 O 3 (ver sintéticos). Esta extinción anómala (como se le llama actualmente) se conoce como extinción “atigrado”, parecida a la distribución de color del patrón de pelaje de un gato atigrado, o/y como una cruz de Andreas causada por pseudo-birrefringencia. La causa de esta extinción atigrado es el exceso de alúmina cuando se compara con la natural.
La espinela natural y sintética fundente puede mostrar una extinción anómala débil. Cuando se examina bajo aumento, a menudo se puede ver que esto se relaciona con una relación cristalográfica, donde las áreas de luz forman zonas paralelas.
Spectra
Figura\(\PageIndex{2}\): Espectro de una espinela azul natural, coloreada por hierro y trazas menores de cobalto.
Tratamientos
Como cualquier gema, las espinelas que contienen fisuras que alcanzan la superficie pueden tener esas fisuras llenas de un aceite/resina/vidrio incoloro o coloreado para reducir su visibilidad. Las espinelas rellenas son cada vez más comunes a medida que aumenta el precio de esta gema.
Diversos reportes han indicado que los tratadores de gemas están experimentando con espinela de calentamiento para mejorar su apariencia. A partir de 2012, sólo se han reportado cambios leves. La mayor parte del cambio después del tratamiento parece deberse a una ligera mejora en la claridad de ciertos especímenes. Las espinelas calentadas se pueden identificar por referencia a un ensanchamiento del ancho de la línea Raman a 405 cm -1 y por el ancho de la línea R en fluorescencia.
Fenómenos
- Asterismo (estrellas de 4 y 6 puntas)
- Cambio de color (raro)
- Ojo de gato (raro)
Ocurrencia
Las principales fuentes de espinela gema son Myanmar, Sri Lanka, Tanzania, Madagascar, Vietnam y Tayikistán. También se ha encontrado en Tailandia (solo negro), Pakistán, Kenia, Sudáfrica y Brasil.
Sintéticos
La espinela se sintetiza mediante los métodos Verneuil (fusión-llama), fundido-fundido y Czochralski (tracción).
Fusión de llama
Las espinelas sintéticas de fusión a la llama se han producido desde 1908 (por accidente al crear corindón sintético) pero no estuvieron disponibles comercialmente hasta 1930.
En espinela natural, la relación de MgO a Al 2 O 3 es 1:1. Con el sintético Verneuil, se encontró que si las bolas se cultivaban en una proporción 1:1, se fracturarían fácilmente y no se podían cortar piedras preciosas de tamaño razonable. Al cambiar esa relación a 2:1 (es decir, duplicando la cantidad de alúmina), se podrían cultivar bolas grandes y limpias.
Debido a que la fórmula química del sintético Verneuil ya no coincide con la piedra natural, no es un verdadero sintético, sino que generalmente se acepta como tal. A veces estos sintéticos se denominan “beta corindón”, debido al exceso de alúmina.
El resultado de esta alúmina adicional en el sintético Verneuil es un elevado índice de refracción (1.727), gravedad específica (3.64) y extinción “atigrado” entre los polos cruzados.
Cuando la espinela roja se cultivó en una proporción 2:1, las bolas se agrietaron, por lo que no se produjeron comercialmente. Una pequeña cantidad de espinela roja se ha cultivado por el proceso Verneuil en una proporción 1:1. Las piedras facetadas son generalmente de menos de dos quilates, ya que las bolas estaban fuertemente fracturadas. Los pocos sintéticos rojos que se crean a través del proceso Verneuil generalmente mostrarán líneas de crecimiento curvas, incluso más obvias que sus primos sintéticos de corindón.
Las espinelas rojas sintéticas más grandes se han cultivado con el método de fundido-fusión.
También una vez se fabricó una imitación de espinela sintética de piedra lunar. Se realizó en una proporción 1:3, con el exceso de alúmina sin mezclar para producir un efecto similar al de schiller. Estas piedras a veces cuentan con un revestimiento similar a un espejo en la base plana del cabujón para mejorar el efecto. El RI es 1.728 con una SG de 3.64.
Por un breve tiempo, se realizó una imitación de lapislázuli sinterizando un polvo sintético de espinela junto con cobalto. En un extraño giro, a veces se agregaban pequeños trozos de oro genuino para simular el “oro tonto” (pirita) del lapislázuli natural. El RI es 1.725, SG es 3.52, con un fuerte espectro de absorción de cobalto.
También se ha sintetizado una espinela estelar, con una estrella de 4 rayos.
| Propiedades de la espinela sintética de fusión de llama | ||||
| Color | Agente (s) colorante (es) | RI | SG | Otras pruebas diagnósticas |
|---|---|---|---|---|
| Incoloro | ninguno | 1.728—1.740 | 3.65—3.80 | UV LW: verde; UV SW: blanco/azul |
| Rojo | Cr 3+ | 1.722—1.725* | 3.58—3.60 | estrías curvadas; espectro; fluorescencia |
| Rosa | Cu | 1.727—1.740 | 3.65—3.80 | |
| Amarillo | Mn | hacer. | hacer. | UV LW/SW: verde |
| Verde esmeralda | Mn + Co 3+ | hacer. | hacer. | |
| Turmalina verde | Cr 3+ | hacer. | hacer. | espectro |
| Berilo verde | Cr 3+ + Mn | hacer. | hacer. | espectro |
| Zircon azul | Co 3+ + Cr 3+ + Ti | hacer. | hacer. | espectro |
| Azul zafiro | Co 3+ | hacer. | hacer. | espectro; fluorescencia; CCF |
| Violeta amatista | Co 3+ + Mn | hacer. | hacer. | |
| Cambio de color de alejandrita | Cr 3+ + V | hacer. | hacer. | espectro |
| Imitación de lapislázuli | Co 3+ | 1.725 | 3.52 | espectro; CCF |
| * Henn, 1995 menciona un valor bajo de 1.720. | ||||
Flujo-derretimiento
La primera producción comercial de espinela sintética fundente se inició alrededor de 1980, aunque los experimentos exitosos se remontan a 1848 (por el químico francés Ebelmen). A partir de 1989 aparecieron en el mercado volúmenes mayores de este sintético, producido en Novosibirsk, Rusia.
Aparte del rojo, los sintéticos azules también se han producido por el proceso de fundido-fusión. Estos son verdaderos sintéticos, fabricados con una relación 1:1 de magnesia a alúmina, al igual que la espinela natural. Como resultado, mostrarán reacciones idénticas de RI, SG y polariscopio.
| Propiedades de la espinela sintética fundente | ||||
| Color | Agente (s) colorante (es) | RI | SG | Otras pruebas diagnósticas |
|---|---|---|---|---|
| Rojo | Cr 3+ | 1.716-1.719 | 3.58-3.62 | LW/SWUV: inclusiones distintas de flujo residual rojo-naranja/rojo |
| Azul | Co 2+ + Fe 2+ | 1.719 | 3.58 | Espectro; SWUV: inerte; LWUV: Inclusiones de flujo residual rojo débil |
La extinción del atigrado también se ve en estos sintéticos. La observación cuidadosa de las inclusiones es el principal medio de separación para las piedras rojas. Los sintéticos de fusión fundente azul también se pueden distinguir por el espectro.
Czochralski (tirando)
Un desarrollo reciente (2007) es la producción de espinelas sintéticas rojas a rosadas mediante el método de tracción Czochralski.
Imágenes de inclusión: Haga clic en la imagen para tamaño completo
Figura\(\PageIndex{3}\): Inclusiones de apatita y sus excrecencias estrelladas a lo largo del plano hexagonal de 60 grados, parecidas a sistemas de dislocación estrellada, en una espinela azul cobalto.
Foto cortesía de John Huff, gemcollections.com
Figura\(\PageIndex{4}\): Inclusiones octaédricas de espinela con fracturas por estrés “Saturn-ring” en una espinela roja Birmania.
Foto cortesía de John Huff, gemcollections.com
Figura\(\PageIndex{5}\): Inclusiones octaédricas en una espinela roja birmania.
Foto cortesía de John Huff, gemcollections.com
Figura\(\PageIndex{6}\): Inclusiones euédricas en espinela.
Foto cortesía de Conny Forsberg
| Galería de inclusiones de espinela |
Fuentes
- Arem, J.E. (1987) Enciclopedia de colores de las piedras preciosas. Nueva York, Van Nostrand Reinhold, 2a edición, 248 pp.
- Gem-A (1987) Notas del Diplomado.
- Henn, U., Bank, H. (1992) Über die Eigenshaften von im Flussmittelverfahren hergestellten sintetischen roten und blauen Spinellen aus Russland. Gemmologie Jahrgang, 41/Heft 1/abril, pp. 1—7.
- Henn, U. (1995) Edelsteinkuntliches Praktikum. Gemmologie Jahrgang, 44/Heft 4/diciembre, Spinell, pp. 54—62
- Hughes, R.W., Pardieu, V., Soubiraa, G., Schorr, D. (2007) Luna sobre los Pamir: Persiguiendo rubí y espinela en Tayikistán. www.Ruby-sapphire.com.
- Nesse, W.D. (2003) Introducción a la Mineralogía Óptica. 3ª edición.
- Pardieu, V., Hughes, R.W., Boehm, E. (2008) Espinela: Resurrección de un clásico. www.ruby-sapphire.com.
- Leer, P. (2005) Gemología. 3ª edición.
- Saeseaw, S., Wang, W., Scarratt, K., Emmett, J.L., Douthit, T.R. (2009) Distinguir espinelas calentadas de espinelas naturales sin calentar y de espinelas sintéticas: Una breve revisión de investigaciones en curso. . GIA: Noticias de Investigación.
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- Webster, R. (1990) Gemas Sus Fuentes, Descripciones e Identificación. 4ª edición, (6ª ed., 2006).
- Yavorskyy, V.Y., Hughes, R.W. (2010) Terra Espinela. 200 págs.