Algunha vez preguntáchete por que un rubí brilla cun vermello lume case hipnótico e unha esmeralda cegadora proxecta un verde profundo? A primeira vista, poderiamos pensar que as súas composicións químicas son mundos opostos. Con todo, a ciencia revélanos un paradoxo fascinante: tanto o rubí como a esmeralda deben as súas espectaculares cores exactamente ao mesmo elemento químico: o cromo (Cr).
Como é posible que un mesmo elemento xere dúas cores diametralmente opostos na natureza? A resposta penétranos na física cuántica, a estrutura cristalina e o comportamento da luz a nivel atómico.
Para entender as xemas, primeiro debemos entender a luz. A luz branca que provén do Sol ou dunha lámpada contén todas as cores do espectro visible. Cando esa luz incide sobre un obxecto, ocorren dúas cousas: certas cores (lonxitudes de onda) son absorbidos polos átomos do material, mentres que os restantes rebotan ou atravesan o obxecto e chegan aos nosos ollos.
No reino mineral, a maioría dos cristais puros son transparentes ou brancos. O cuarzo puro ou o corindón puro non teñen cor. O segredo das xemas non está na mineral base, senón nas súas "imperfeccións": pequenos átomos intrusos que substitúen aos átomos orixinais dentro da rede cristalina.
A estes átomos intrusos chamámolos axentes cromóforos (do grego, "portadores de cor"), e os metais de transición como o ferro, o titanio, o manganeso e o cromo son os mellores neste traballo.
O rubí é unha variedade do mineral coñecido como corindón, composto principalmente por óxido de aluminio. No seu estado puro, o corindón é perfectamente transparente; de feito, utilízase para fabricar os cristais inrallables dos reloxos de alta gama (zafiro sintético). O milagre do rubí ocorre cando aproximadamente o 1% dos átomos de aluminio son substituídos por átomos de cromo durante a formación do mineral a altas presiones e temperaturas.
Aquí entra en xogo o concepto clave: o campo cristalino:
-O átomo de cromo é lixeiramente máis grande que o de aluminio ao que substitúe.
-Ao encaixarse a forza na rede do corindón, a estrutura circundante apreta fortemente ao cromo.
-Este "apretón" altera a nube de electróns do cromo, facendo que absorba de forma selectiva a luz violeta, azul e verde.
-Que luz logra escapar? A luz vermella.
Ademais, o rubí ten un truco extra: a fluorescencia. Cando recibe luz ultravioletas (incluso a luz solar diaria), o cromo absorbe esa enerxía invisible e a reemite inmediatamente como luz vermella visible. Isto fai que o rubí pareza brillar desde dentro, coma se tivese un lume propio.
Se o cromo produce a cor vermella no rubí, por que converte á esmeralda nunha xoia de cor verde intensa?
A resposta está na "gaiola" mineral que o alberga. A esmeralda non é corindón; é unha variedade do mineral berilo.
Cando o cromo substitúe ao aluminio dentro da rede do berilo, a xeometría cambia por completo:
-A rede cristalina do berilo é moito máis espazosa e flexible que a do compacto corindón.
-Como a "gaiola" é máis grande, o campo cristalino exercido sobre o átomo de cromo é máis débil.
-Ao relaxarse a presión sobre o cromo, os seus electróns cambian a forma en que absorben a enerxía.
-En lugar de absorber o verde, o cromo na esmeralda absorbe o vermello e o azul afastado, permitindo que a luz verde transmítase con total claridade ata a nosa vista.
Este fenómeno é un dos exemplos máis elegantes da química do estado sólido: un mesmo actor (o cromo) dá un espectáculo completamente distinto dependendo do escenario (a rede cristalina).
O cromo non é o único artífice da cor na natureza. Outras pedras preciosas populares utilizan combinacións químicas fascinantes para obter as súas tonalidades características:
-Zafiro azul: Pertence á mesma familia do corindón que o rubí. A súa cor azul profunda prodúcese cando se combinan átomos de ferro e titanio. Un electrón salta continuamente entre o ferro e o titanio ao recibir luz, nun proceso chamado transferencia de carga de intervalo, absorbendo as frecuencias vermellas e amarelas.
-Amatista: Esta variedade violeta do cuarzo obtén a súa cor a partir de trazas de ferro que foron expostas á radiación natural das rochas circundantes ao longo de millóns de anos.
-Augamariña: Do mesmo xeito que a esmeralda, é unha variedade do berilo, pero o seu suave ton azul verdoso non provén do cromo, senón da presenza de ferro na súa estrutura.
FONTE: noticiasdelaciencia.com/Amazings.com Imaxes: es.wikipedia.org e marybola.com
