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Zafiro
Logan Sapphire SI.jpg
Zafiro Logan azul de 423 quilates (85 g)
General
CategoríaMineral de óxido
Fórmula (unidad de repetición)Óxido de aluminio , Al 2 O 3
Sistema de cristalTrigonal
Clase de cristalEscalenoédrico hexagonal ( 3 m)
Símbolo HM : ( 3 2 / m)
Grupo espacialR 3 c
Identificación
ColorNormalmente azul, pero varía
Hábito de cristalComo cristales, masivos y granulares
HermanamientoAmbos gemelos de crecimiento (en varias orientaciones) y gemelos de deslizamiento polisintéticos en el romboedro [10 1 1
EscotePobre
FracturaConcoide, astillado
Escala de Mohs de dureza9.0
LustreVítreo
RachaIncoloro
DiafanidadTransparente a casi opaco
Gravedad específica3,98 ~ 4,06
Propiedades ópticasAbbe número 72.2
Índice de refracciónn ω = 1,768–1,772
n ε = 1,760–1,763,
birrefringencia 0,008
PleocroísmoFuerte
Punto de fusion2.030–2.050 ° C
FusibilidadInfusible
SolubilidadInsoluble
Otras característicasCoeficiente de expansión térmica (5,0–6,6) × 10 –6 / K
permitividad relativa a 20 ° C
ε = 8,9–11,1 (anisotrópico) [1]
Principales países productores de zafiro

El zafiro es una piedra preciosa preciosa , una variedad del mineral corindón , que consta de óxido de aluminio ( α- Al 2 O 3 ) con trazas de elementos como hierro , titanio , cromo , vanadio o magnesio . Es típicamente azul, pero los zafiros naturales de "fantasía" también se presentan en colores amarillo, violeta, naranja y verde; los "zafiros parti" muestran dos o más colores. También se producen piedras de corindón rojo, pero se llaman rubíes, no zafiros. [2] El corindón de color rosa puede clasificarse como rubío zafiro según el lugar. Por lo general, los zafiros naturales se cortan y pulen en piedras preciosas y se usan en joyería . También se pueden crear sintéticamente en laboratorios con fines industriales o decorativos en grandes bolas de cristal . Debido a la notable dureza de los zafiros, 9 en la escala de Mohs (el tercer mineral más duro, después del diamante en 10 y la moissanita en 9,5), los zafiros también se utilizan en algunas aplicaciones no ornamentales, como componentes ópticos infrarrojos , ventanas de alta durabilidad. , cristales de reloj de pulsera y cojinetes de movimiento, y obleas electrónicas muy delgadas, que se utilizan como sustratos aislantes de electrónica de estado sólido para fines especiales , como circuitos integrados y LED azules basados ​​en GaN . El zafiro es la piedra de nacimiento de septiembre y la joya del 45 aniversario . Un jubileo de zafiro ocurre después de 65 años. [3]

Zafiros naturales

Un zafiro amarillo rugoso sin cortar encontrado en la mina Spokane Sapphire cerca de Helena, Montana

El zafiro es una de las dos variedades de gemas de corindón , el otro es el rubí (definido como corindón en un tono de rojo). Aunque el azul es el color de zafiro más conocido, se encuentran en otros colores, incluidos el gris y el negro, y pueden ser incoloros. Una variedad de zafiro de color naranja rosado se llama padparadscha .

Se encuentran importantes depósitos de zafiro en Australia , Afganistán , Camboya , Camerún , China ( Shandong ), Colombia , Etiopía , India ( Cachemira ), Kenia , Laos , Madagascar , Malawi , Mozambique , Myanmar ( Birmania ), Nigeria , Ruanda , Sri Lanka , Tanzania , Tailandia ,Estados Unidos ( Montana ) y Vietnam . [4] : 431–707 El zafiro y los rubíes se encuentran a menudo en los mismos entornos geográficos, pero generalmente tienen diferentes formaciones geológicas. Por ejemplo, tanto el rubí como el zafiro se encuentran en el Mogok Stone Tract de Myanmar, pero los rubíes se forman en mármol, mientras que el zafiro se forma en pegmatitas graníticas o sienitas de corindón. [4] : 403–429

Cada mina de zafiro produce una amplia gama de calidades y el origen no es garantía de calidad. Para el zafiro, Cachemira recibe la prima más alta, aunque Birmania, Sri Lanka y Madagascar también producen grandes cantidades de gemas de buena calidad. [2]

El costo de los zafiros naturales varía según su color, claridad, tamaño, corte y calidad general. Los zafiros que no se tratan en absoluto valen mucho más que los que se han tratado. El origen geográfico también tiene un impacto importante en el precio. Para la mayoría de las gemas de un quilate o más, los compradores a menudo requieren un informe independiente de un laboratorio respetado como GIA , Lotus Gemology o SSEF antes de realizar una compra. [5]

Zafiro azul

Zafiro azul en forma de lágrima

El color de las piedras preciosas se puede describir en términos de matiz , saturación y tono . El tono se entiende comúnmente como el " color " de la piedra preciosa. La saturación se refiere a la viveza o brillo del tono, y el tono es la luminosidad a la oscuridad del tono. [4] : 333–401 El zafiro azul existe en varias mezclas de sus matices primarios (azul) y secundarios, varios niveles tonales (matices) y en varios niveles de saturación (viveza).

Los zafiros azules se evalúan en función de la pureza de su tono azul. El violeta y el verde son los tonos secundarios más comunes que se encuentran en los zafiros azules. [4] : 333–401 Los precios más altos se pagan por gemas que son de color azul puro y de saturación vívida. Las gemas que tienen una saturación más baja, o que son demasiado oscuras o de tono demasiado claro tienen menos valor. Sin embargo, las preferencias de color son un gusto personal, como el sabor de un helado. [4] : 333–401

El zafiro Logan de 423 quilates (84,6 g) del Museo Nacional de Historia Natural , en Washington, DC , es uno de los zafiros azules con calidad de gema facetados más grandes que existen.

Zafiro azul oscuro, probablemente de origen australiano, que muestra el brillo superficial típico de las piedras preciosas de corindón facetadas.

La Sirena de Serendip de 422,66 quilates [6] del Museo de Ciencias Naturales de Houston es otro impresionante ejemplo de un zafiro de Sri Lanka expuesto al público.

Zafiros de otros colores

Los zafiros en colores distintos al azul se denominan zafiros "de fantasía" o "de colores parti". [7]

Los zafiros de fantasía se encuentran a menudo en tonos amarillos, naranjas, verdes, marrones, morados y violetas. [8]

Los zafiros de varios colores o los zafiros de dos colores son aquellas piedras que exhiben dos o más colores dentro de una sola piedra. [8] La conveniencia de los zafiros de dos colores o bicolores generalmente se juzga en función de la zonificación o ubicación de sus colores, la saturación de los colores y el contraste de sus colores. [9] Australia es la mayor fuente de zafiros de colores; no se utilizan comúnmente en la joyería convencional y siguen siendo relativamente desconocidos. Los zafiros de varios colores no se pueden crear sintéticamente y solo se producen de forma natural. [9] La gran mayoría de los zafiros de colores se producen de forma natural, pero es posible replicar la apariencia de un zafiro de colores en un zafiro sintético.

Los zafiros incoloros se han utilizado históricamente como sustitutos del diamante en joyería. [8]

Zafiros rosados

Zafiro rosa

Los zafiros rosados ​​se presentan en tonos que van del rosa claro al rosado oscuro, y su color se intensifica a medida que aumenta la cantidad de cromo . Cuanto más profundo es el color rosa, mayor es su valor monetario. En los Estados Unidos, se debe cumplir una saturación de color mínima para que se le llame rubí ; de lo contrario, la piedra se conoce como zafiro rosa . [10]

Padparadscha

Padparadscha facetado

Padparadscha es un delicado, ligero a medio tonos, rosa-anaranjado con tonos rosa-anaranjado corindón , que se encuentra originalmente en Sri Lanka , [11] pero también se encuentran en los depósitos en Vietnam y partes del este de África . Los zafiros Padparadscha son raros; la más rara de todas es la variedad totalmente natural, sin signos de tratamiento artificial. [12]

El nombre se deriva del sánscrito "padma ranga" (padma = loto; ranga = color), un color similar a la flor de loto ( Nelumbo nucifera ). [13]

Entre los zafiros de fantasía (no azules), el padparadscha natural alcanza los precios más altos. Desde 2001, han aparecido en el mercado más zafiros de este color como resultado de la difusión de celosía artificial de berilio. [14]

Zafiro estrella

Zafiro estrella
Zafiro estrella de 68 quilates en talla mogul redonda - versión anillo para hombre - oro amarillo 750 - orfebre ruso - hecho a mano alrededor de 1990

Un zafiro estrella es un tipo de zafiro que exhibe un fenómeno similar a una estrella conocido como asterismo ; las piedras rojas se conocen como "rubíes estrella". Los zafiros estrella contienen inclusiones en forma de aguja que se cruzan siguiendo la estructura cristalina subyacente que causa la apariencia de un patrón en forma de "estrella" de seis rayos cuando se ve con una sola fuente de luz superior. La inclusión es a menudo el mineral rutilo , un mineral compuesto principalmente de dióxido de titanio . [15] Las piedras se cortan en cabujón, normalmente con el centro de la estrella cerca de la parte superior de la cúpula. Ocasionalmente, se encuentran estrellas de doce rayos, típicamente porque se encuentran dos conjuntos diferentes de inclusiones dentro de la misma piedra, como una combinación de finas agujas de rutilo con pequeñas plaquetas de hematita ; el primero da como resultado una estrella blanquecina y el segundo da como resultado una estrella de color dorado. Durante la cristalización, los dos tipos de inclusiones se orientan preferentemente en diferentes direcciones dentro del cristal, formando así dos estrellas de seis rayos que se superponen entre sí para formar una estrella de doce rayos. [16] Las estrellas deformadas o estrellas de 12 rayos también pueden formarse como resultado del hermanamiento . Las inclusiones pueden producir alternativamente un " ojo de gato"efecto si el plano de la cintura del cabujón está orientado paralelo al eje c del cristal en lugar de perpendicular a él. Para obtener un ojo de gato, los planos de las inclusiones exueltas deben ser extremadamente uniformes y compactos. Si la cúpula está orientada entre En estas dos direcciones, una estrella 'descentrada' será visible, alejada del punto más alto de la cúpula. [4] : 101

Con 1404,49 quilates, se dice que La Estrella de Adán es el zafiro estrella azul más grande, pero siempre que se hagan tales afirmaciones, se debe tener cuidado de no equiparar tamaño con calidad o valor. La gema se extrajo en la ciudad de Ratnapura, en el sur de Sri Lanka. [17] La Estrella Negra de Queensland , la segunda estrella de zafiro más grande del mundo, pesa 733 quilates . [18] Se cree que el Star of India extraído en Sri Lanka y que pesa 563,4 quilates es el tercer zafiro estrella más grande, y actualmente se exhibe en el Museo Americano de Historia Natural en la ciudad de Nueva York . La estrella de Bombay de 182 quilates, extraído en Sri Lanka y ubicado en el Museo Nacional de Historia Natural en Washington, DC , es otro ejemplo de una gran estrella de zafiro azul. El valor de un zafiro estrella depende no solo del peso de la piedra, sino también del color del cuerpo, la visibilidad y la intensidad del asterismo. Un error común que cometen los novatos es valorar las piedras con estrellas fuertes como las más altas. De hecho, el color de la piedra tiene más impacto en el valor que la visibilidad de la estrella. Dado que las piedras más transparentes tienden a tener mejores colores, las piedras estrella más caras son las piedras semitransparentes de "cuerpo de vidrio" con colores vivos. [4] : 348–350

El 28 de julio de 2021, se desenterró en Ratnapura, Sri Lanka, el cúmulo de zafiros estrella más grande del mundo con 510 kg. Este cúmulo de zafiros estelares se ha denominado "Zafiro de Serendipia". [19] [20]

Grandes rubíes y zafiros

Los rubíes grandes y los zafiros de poca transparencia se utilizan con frecuencia con valoraciones sospechosas que exageran enormemente su valor. Este fue el caso del "Life and Pride of America Star Sapphire". Alrededor de 1985, Roy Whetstine afirmó haber comprado la piedra de 1905 quilates por $ 10 en la exhibición de gemas de Tucson, pero un periodista descubrió que LA Ward de Fallbrook, CA, quien la tasó al precio de $ 1200 / quilates, había tasado otra piedra de el mismo peso exacto varios años antes de que Whetstine afirmara haberlo encontrado. [21]

Lotus Gemology, con sede en Bangkok, mantiene una lista actualizada de los récords mundiales de subastas de rubí, zafiro y espinela . Hasta noviembre de 2019, ningún zafiro se había vendido en una subasta por más de $ 17.295.796. [22]

Zafiro que cambia de color

Una rara variedad de zafiro natural, conocida como zafiro de cambio de color, exhibe diferentes colores con diferente luz. Los zafiros que cambian de color son azules en la luz exterior y violeta en la luz interior incandescente , o de verde a verde grisáceo en la luz del día y de rosa a violeta rojizo en la luz incandescente. Los zafiros que cambian de color provienen de una variedad de lugares, incluidos Madagascar , Myanmar , Sri Lanka y Tanzania . Existen dos tipos. El primero presenta el cromóforo de cromo que crea el color rojo del rubí, combinado con el hierro + titanio.cromóforo que produce el color azul en zafiro. Un tipo más raro, que proviene del área de Mogok en Myanmar, presenta un cromóforo de vanadio , el mismo que se usa en el zafiro sintético de cambio de color Verneuil.

Prácticamente todas las piedras preciosas que muestran el "efecto alejandrita" (cambio de color; también conocido como ' metamerismo ') muestran características de absorción / transmisión similares en el espectro visible. Esta es una banda de absorción en amarillo (~ 590 nm), junto con valles de transmisión en azul-verde y rojo. Por tanto, el color que se ve depende de la composición espectral de la fuente de luz. La luz del día está relativamente equilibrada en su distribución de potencia espectral (SPD) y dado que el ojo humano es más sensible a la luz verde, la balanza se inclina hacia el lado verde. Sin embargo, la luz incandescente (incluida la luz de las velas) está muy inclinada hacia el extremo rojo del espectro, lo que inclina la balanza hacia el rojo. [23]

Los zafiros que cambian de color coloreados por los cromóforos Cr + Fe / Ti generalmente cambian de azul o azul violeta a violeta o púrpura. Los coloreados por el cromóforo V pueden mostrar un cambio más pronunciado, pasando de azul verdoso a púrpura.

Ciertos zafiros sintéticos que cambian de color tienen un cambio de color similar al de la piedra preciosa natural alejandrita y, a veces, se comercializan como "alejandrita" o "alejandrita sintética". Sin embargo, el último término es un nombre inapropiado: los zafiros sintéticos que cambian de color no son, técnicamente, alejandritas sintéticas sino simuladores de alejandrita . Esto se debe a que la alejandrita genuina es una variedad de crisoberilo : no zafiro, sino un mineral completamente diferente. [24]

Causa del color

Estructura cristalina de zafiro
Anillo de zafiro hecho alrededor de 1940

Los rubíes son corindón con un color de cuerpo rojo dominante. Esto generalmente es causado por trazas de cromo (Cr 3+ ) que sustituyen al ión (Al 3+ ) en la estructura del corindón. El color puede ser modificado tanto por el hierro como por los centros de color de los agujeros atrapados. [25]

A diferencia de la absorción localizada ("intraatómica") de la luz que causa el color de las impurezas de cromo y vanadio, el color azul en los zafiros proviene de la transferencia de carga por intervalencia, que es la transferencia de un electrón de un ion de metal de transición a otro a través de la conducción o banda de valencia . El hierro puede tomar la forma Fe 2+ o Fe 3+ , mientras que el titanio generalmente toma la forma Ti 4+ . Si los iones Fe 2+ y Ti 4+ se sustituyen por Al 3+ , se crean áreas localizadas de desequilibrio de carga. Una transferencia de electrones de Fe 2+ y Ti 4+ puede provocar un cambio en la valencia.estado de ambos. Debido al cambio de valencia, hay un cambio específico de energía para el electrón y se absorbe energía electromagnética . La longitud de onda de la energía absorbida corresponde a la luz amarilla. Cuando esta luz se resta de la luz blanca incidente, se obtiene el color complementario azul. A veces, cuando el espaciado atómico es diferente en diferentes direcciones, se produce un dicroísmo azul-verde .

Los zafiros morados contienen trazas de cromo y hierro más titanio y vienen en una variedad de tonos. El corindón que contiene niveles extremadamente bajos de cromóforos es casi incoloro. El corindón completamente incoloro generalmente no existe en la naturaleza. Si hay trazas de hierro, se puede ver un color de amarillo muy pálido a verde. Sin embargo, si las impurezas de titanio y hierro están presentes juntas, y en los estados de valencia correctos , el resultado es un color azul. [26]

La transferencia de carga por intervalencia es un proceso que produce una apariencia de color fuerte con un bajo porcentaje de impureza. Mientras que al menos un 1% de cromo debe estar presente en el corindón antes de que se vea el color rojo rubí intenso, el azul zafiro es aparente con la presencia de solo el 0.01% de titanio y hierro.

La descripción más completa de las causas del color en el corindón existente se puede encontrar en el Capítulo 4 de Ruby & Sapphire: A Gemologist's Guide (capítulo escrito por John Emmett, Emily Dubinsky y Richard Hughes). [4] : 107–164

Tratamientos

Los zafiros pueden tratarse mediante varios métodos para realzar y mejorar su claridad y color. [4] : 197–247 Es una práctica común calentar zafiros naturales para mejorar o realzar su apariencia. Esto se hace calentando los zafiros en hornos a temperaturas entre 800 y 1800 ° C (1470 y 3270 ° F) durante varias horas, o incluso semanas a la vez. Se pueden utilizar diferentes atmósferas. Al calentarse, la piedra adquiere un color más azul, pero pierde algunas de las inclusiones de rutilo (seda). Cuando se utilizan altas temperaturas (1400 ° C +), la seda de rutilo exsuelta se disuelve y se vuelve transparente bajo aumento. El titanio del rutilo entra en solución sólida y por lo tanto crea con el hierro el color azul [27] Las inclusiones en piedras naturales se ven fácilmente con unlupa de joyero . La evidencia de zafiro y otras piedras preciosas sometidas a calentamiento se remonta al menos a la época romana. [28] Las piedras naturales sin calentar son algo raras y, a menudo, se venderán acompañadas de un certificado de un laboratorio gemológico independiente que acredite que "no hay evidencia de tratamiento térmico".

Zafiro Yogo

Los zafiros Yogo no necesitan tratamiento térmico porque su color azul aciano es atractivo desde el suelo; generalmente están libres de inclusiones y tienen una claridad uniforme alta. [29] Cuando Intergem Limited comenzó a comercializar el Yogo en la década de 1980 como el único zafiro sin tratar garantizado del mundo, el tratamiento térmico no se divulgó comúnmente; a fines de la década de 1980, el tratamiento térmico se convirtió en un problema importante. [30] En ese momento, muchos de los zafiros del mundo se calentaban para realzar su color natural. [31] El marketing de Intergem de yoguis sin tratar garantizados los enfrentó a muchos en la industria de las gemas. Este número apareció como artículo de primera plana en el Wall Street Journal.el 29 de agosto de 1984 en un artículo de Bill Richards, Carats and Schticks: Sapphire Marketer Upsets The Gem Industry . [31] Sin embargo, el mayor problema al que se enfrentó la mina Yogo no fue la competencia de los zafiros calientes, sino el hecho de que las piedras Yogo nunca podrían producir cantidades de zafiro por encima de un quilate después del tallado. Como resultado, se ha mantenido como un producto de nicho, con un mercado que existe principalmente en los EE. UU. [4] : 676–695

Los tratamientos de difusión de celosía ('a granel') se utilizan para agregar impurezas al zafiro para realzar el color. Este proceso fue desarrollado y patentado originalmente por la división Linde Air de Union Carbide e implicó la difusión de titanio en zafiro sintético para igualar el color azul. [32] Más tarde se aplicó al zafiro natural. Hoy en día, la difusión de titanio a menudo utiliza una base de zafiro incolora sintética. La capa de color creada por la difusión de titanio es extremadamente fina (menos de 0,5 mm). Por tanto, el repulido puede producir y produce una pérdida de color de leve a significativa. Se intentó la difusión del cromo, pero se abandonó debido a las lentas velocidades de difusión del cromo en el corindón.

En el año 2000 entraron en el mercado zafiros de color "padparadscha" difundidos con berilio. Normalmente, el berilio se difunde en un zafiro a fuego muy alto, justo por debajo del punto de fusión del zafiro. Inicialmente ( c. 2000) se crearon zafiros anaranjados, aunque ahora el proceso se ha avanzado y muchos colores de zafiro a menudo se tratan con berilio. Debido al pequeño tamaño del ion berilio, la penetración del color es mucho mayor que con la difusión del titanio. En algunos casos, puede penetrar toda la piedra. Los zafiros anaranjados difundidos con berilio pueden ser difíciles de detectar, requiriendo análisis químicos avanzados por laboratorios gemológicos ( p . Ej. , Gübelin , SSEF , GIA ,American Gemological Laboratories (AGL), Lotus Gemology . [5]

De acuerdo con las pautas de la Comisión Federal de Comercio de los Estados Unidos , se requiere la divulgación de cualquier modo de mejora que tenga un efecto significativo en el valor de la gema. [33]

Hay varias formas de tratar el zafiro. El tratamiento térmico en una atmósfera reductora u oxidante (pero sin el uso de otras impurezas añadidas) se usa comúnmente para mejorar el color de los zafiros, y este proceso a veces se conoce como "solo calentamiento" en el comercio de gemas. Por el contrario, sin embargo, el tratamiento térmico combinado con la adición deliberada de ciertas impurezas específicas (por ejemplo, berilio, titanio, hierro, cromo o níquel, que se absorben en la estructura cristalina del zafiro) también se realiza comúnmente, y este proceso puede ser conocido. como "difusión" en el comercio de gemas. Sin embargo, a pesar de lo que puedan sugerir los términos "sólo calentamiento" y "difusión", estas dos categorías de tratamiento en realidad implican procesos de difusión. [34]

La descripción más completa de los tratamientos de corindón existentes se puede encontrar en el Capítulo 6 de Ruby & Sapphire: A Gemologist's Guide (capítulo escrito por John Emmett, Richard Hughes y Troy R. Douthit). [4] : 197–247

Minería

Zafiro de Madagascar

Los zafiros se extraen de depósitos aluviales o de trabajos subterráneos primarios. Las ubicaciones mineras comerciales de zafiro y rubí incluyen (pero no se limitan a) los siguientes países: Afganistán , Australia , Myanmar / Birmania , Camboya , China , Colombia , India , Kenia , Laos , Madagascar , Malawi , Nepal , Nigeria , Pakistán , Sri Lanka , Tayikistán ,Tanzania , Tailandia , Estados Unidos y Vietnam . Los zafiros de diferentes ubicaciones geográficas pueden tener diferentes apariencias o concentraciones de impurezas químicas, y tienden a contener diferentes tipos de inclusiones microscópicas. Debido a esto, los zafiros se pueden dividir en tres categorías amplias: metamórfico clásico, metamórfico o magmático no clásico y magmático clásico. [35]

Los zafiros de ciertos lugares, o de ciertas categorías, pueden ser más atractivos comercialmente que otros, [36] particularmente los zafiros metamórficos clásicos de Cachemira , Birmania o Sri Lanka que no han sido sometidos a tratamiento térmico. [37] [38] [39]

El zafiro Logan , la estrella de la India , la estrella de Adán y la estrella de Bombay se originan en las minas de Sri Lanka. Madagascar es el líder mundial en la producción de zafiros (desde 2007) específicamente sus depósitos en y alrededor de la ciudad de Ilakaka . [40] Antes de la apertura de las minas de Ilakaka, Australia era el mayor productor de zafiros (como en 1987). [41] En 1991 se descubrió una nueva fuente de zafiros en Andranondambo, en el sur de Madagascar. Esa área ha sido explotada por sus zafiros iniciados en 1993, pero fue prácticamente abandonada solo unos años después, debido a las dificultades para recuperar zafiros en su lecho rocoso. [42]

En América del Norte , los zafiros se han extraído principalmente de depósitos en Montana : fantasías a lo largo del río Missouri cerca de Helena, Montana , Dry Cottonwood Creek cerca de Deer Lodge, Montana y Rock Creek cerca de Philipsburg, Montana . Los zafiros Yogo azules finos se encuentran en Yogo Gulch al oeste de Lewistown, Montana . [30] También se han encontrado algunos zafiros y rubíes de calidad gema en el área de Franklin, Carolina del Norte . [43]

Los depósitos de zafiro de Cachemira son bien conocidos en la industria de las gemas, aunque su producción máxima tuvo lugar en un período relativamente corto a fines del siglo XIX y principios del XX. [4] : 463–482 Tienen un tono azul vivo superior, junto con una cualidad misteriosa y casi adormecida, descrita por algunos entusiastas de las gemas como "terciopelo azul". El origen de Cachemira contribuye significativamente al valor de un zafiro, y la mayoría de los corindones de origen Cachemira se pueden identificar fácilmente por su aspecto sedoso característico y su tono excepcional. [44] [45] El azul único parece brillante bajo cualquier tipo de luz, a diferencia de los zafiros que no son de Cachemira, que pueden parecer violáceos o grisáceos en comparación. [46]Sotheby's ha estado a la vanguardia supervisando las ventas récord de zafiros de Cachemira en todo el mundo. En octubre de 2014, Sotheby's Hong Kong logró récords consecutivos de precio por quilate para los zafiros de Cachemira: primero con el anillo de zafiro Cartier de 12.00 quilates a 193.975 dólares por quilate, luego con un zafiro de 17.16 quilates a 236.404 El récord de subasta de quilates se estableció en 240.205 dólares. [47] En la actualidad, el precio récord mundial por quilate para el zafiro en una subasta lo tiene un zafiro de Cachemira en un anillo, que se vendió en octubre de 2015 por aproximadamente 242.000 dólares EE.UU. por quilate ( 52.280.000 dólares de Hong Kong en total, incluidos los del comprador prima, o más de US $ 6,74 millones). [47]

Zafiro sintético

Zafiro sintético

En 1902, el químico francés Auguste Verneuil anunció un proceso para producir cristales de rubí sintéticos . [48] En la fusión por llama ( proceso Verneuil ), se agrega polvo fino de alúmina a una llama de oxihidrógeno , y esta se dirige hacia abajo contra un pedestal de cerámica. [49] Tras la exitosa síntesis del rubí, Verneuil centró sus esfuerzos en el zafiro. La síntesis del zafiro azul se produjo en 1909, después de que los análisis químicos del zafiro sugirieran a Verneuil que el hierro y el titanio eran la causa del color azul. Verneuil patentó el proceso de producción de zafiro azul sintético en 1911. [50] [4] : 254-255

La clave del proceso es que el polvo de alúmina no se derrite al caer a través de la llama. En cambio, forma un cono de sinterización en el pedestal. Cuando la punta de ese cono alcanza la parte más caliente de la llama, la punta se derrite. Por lo tanto, el crecimiento de los cristales se inicia desde un punto pequeño, lo que garantiza una tensión mínima.

A continuación, se agrega más oxígeno a la llama, lo que hace que se queme un poco más caliente. Esto expande el cristal en crecimiento lateralmente. Al mismo tiempo, el pedestal se baja al mismo ritmo que el cristal crece verticalmente. La alúmina en la llama se deposita lentamente, creando una " bola " en forma de lágrima de material de zafiro. Este paso se continúa hasta que se alcanza el tamaño deseado, se apaga la llama y se enfría el cristal. El cristal ahora alargado contiene mucha tensión debido al alto gradiente térmico entre la llama y el aire circundante. Para liberar esta tensión, el cristal ahora en forma de dedo se golpeará con un cincel para dividirlo en dos mitades. [4] : 249–309

Debido al crecimiento en capas verticales del cristal y la superficie de crecimiento superior curva (que comienza a partir de una gota), los cristales mostrarán líneas de crecimiento curvas siguiendo la superficie superior de la bola. Esto contrasta con los cristales de corindón natural, que presentan líneas de crecimiento angulares que se expanden desde un solo punto y siguen las caras planas del cristal. [51]

Dopants

Se pueden agregar dopantes químicos para crear versiones artificiales del rubí y todos los demás colores naturales del zafiro, y además, otros colores nunca vistos en muestras geológicas . El material de zafiro artificial es idéntico al zafiro natural, excepto que puede fabricarse sin los defectos que se encuentran en las piedras naturales. La desventaja del proceso Verneuil es que los cristales desarrollados tienen tensiones internas elevadas. Muchos métodos de fabricación de zafiro en la actualidad son variaciones del proceso de Czochralski , que fue inventado en 1916 por el químico polaco Jan Czochralski . [52] En este proceso, un diminuto cristal de zafiro se sumerge en un crisol hecho del metal precioso iridio omolibdeno , [53] que contiene alúmina fundida, y luego se retira lentamente hacia arriba a una velocidad de 1 a 100 mm por hora. La alúmina cristaliza en el extremo, creando bolas largas en forma de zanahoria de gran tamaño hasta 200 kg de masa. [54]

Otros métodos de crecimiento

El zafiro sintético también se produce industrialmente a partir de óxido de aluminio aglomerado, sinterizado y fundido (por ejemplo, mediante prensado isostático en caliente ) en una atmósfera inerte, dando un producto policristalino transparente pero ligeramente poroso . [55]

En 2003, la producción mundial de zafiro sintético fue de 250 toneladas (1,25 × 10 9 quilates), principalmente de Estados Unidos y Rusia. [56] [57] La disponibilidad de zafiro sintético barato abrió muchos usos industriales para este material único.

Aplicaciones

Windows

Lámpara de arco de xenón Cermax con ventana de salida de zafiro sintético
Reloj de pulsera con cristal de zafiro sintético

El zafiro sintético, a veces denominado cristal de zafiro, se usa comúnmente como material de ventana, porque es muy transparente a las longitudes de onda de la luz entre 150 nm ( UV ) y 5500 nm ( IR ) (el espectro visible se extiende aproximadamente de 380 nm a 750 nm [58] ) y extraordinariamente resistente a los arañazos. [59] [60]

Los beneficios clave de las ventanas de zafiro son:

  • Banda de transmisión óptica muy amplia desde UV hasta infrarrojo cercano (0,15–5,5 µm)
  • Significativamente más fuerte que otros materiales ópticos o ventanas de vidrio estándar
  • Altamente resistente al rayado y la abrasión (9 en la escala de Mohs de dureza mineral , la tercera sustancia natural más dura después de la moissanita y los diamantes) [44]
  • Temperatura de fusión extremadamente alta (2030 ° C)
Bola de zafiro monocristalino cultivada por el método Kyropoulos . Aproximadamente 200 milímetros (8 pulgadas) de diámetro, con un peso aproximado de 30 kg (66 libras). (Una segunda bola es visible en el fondo).

Algunas ventanas de cristal de zafiro están hechas de bolas de zafiro puro que se han cultivado en una orientación de cristal específica, generalmente a lo largo del eje óptico, el eje c, para una birrefringencia mínima para la aplicación. [61] [62]

Las bolas se cortan en rodajas hasta obtener el grosor de ventana deseado y finalmente se pulen hasta obtener el acabado de superficie deseado. Las ventanas ópticas de zafiro se pueden pulir en una amplia gama de acabados de superficie debido a su estructura cristalina y su dureza. Los acabados de la superficie de las ventanas ópticas normalmente se especifican en las especificaciones de excavación de acuerdo con la especificación MIL-O-13830 adoptada a nivel mundial. [ aclaración necesaria ]

Las ventanas de zafiro se utilizan tanto en cámaras de alta presión como de vacío para espectroscopia , cristales en varios relojes y ventanas en lectores de códigos de barras de tiendas de abarrotes, ya que la dureza y dureza excepcionales del material lo hace muy resistente a los arañazos. [56]

Se utiliza para ventanas de extremo en algunos tubos láser de alta potencia, ya que su transparencia de banda ancha y su conductividad térmica le permiten manejar densidades de potencia muy altas en el espectro infrarrojo o UV sin degradarse debido al calentamiento.

Junto con la zirconia y el oxinitruro de aluminio , el zafiro sintético se utiliza para ventanas resistentes a roturas en vehículos blindados y varios trajes blindados militares , en asociación con materiales compuestos.

Un tipo de lámpara de arco de xenón , originalmente llamada "Cermax" y ahora conocida genéricamente como "lámpara de xenón de cuerpo cerámico", utiliza ventanas de salida de cristal de zafiro. Este producto tolera mayores cargas térmicas y, por lo tanto, mayores potencias de salida en comparación con las lámparas Xe convencionales con ventana de sílice pura. [63] [64]

Como sustrato para circuitos semiconductores

Las obleas de zafiro delgadas fueron el primer uso exitoso de un sustrato aislante sobre el cual depositar silicio para hacer los circuitos integrados conocidos como silicio sobre zafiro o "SOS"; ahora también se pueden usar otros sustratos para la clase de circuitos conocidos más generalmente como silicio sobre aislante . Además de sus excelentes propiedades de aislamiento eléctrico, el zafiro tiene una alta conductividad térmica . Los chips CMOS en zafiro son especialmente útiles para aplicaciones de radiofrecuencia (RF) de alta potencia, como las que se encuentran en teléfonos celulares , radios de banda de seguridad pública y comunicaciones por satélite.sistemas. "SOS" también permite la integración monolítica de circuitos digitales y analógicos en un solo chip IC, y la construcción de circuitos de potencia extremadamente baja.

En un proceso, después de que se cultivan bolas de zafiro monocristalino, se perforan en varillas cilíndricas y luego se cortan obleas de estos núcleos. [ cita requerida ]

Las obleas de zafiro monocristalino también se utilizan en la industria de los semiconductores como sustratos para el crecimiento de dispositivos basados ​​en nitruro de galio (GaN). El uso de zafiro reduce significativamente el costo, porque tiene aproximadamente una séptima parte del costo del germanio . El nitruro de galio sobre zafiro se usa comúnmente en diodos emisores de luz azul (LED). [sesenta y cinco]

En láseres

Láser Ti-Sapphire en funcionamiento en CAS, Praga

El primer láser fue fabricado en 1960 por Theodore Maiman con una varilla de rubí sintético . Los láseres de titanio-zafiro son populares debido a su capacidad relativamente rara para sintonizarse con varias longitudes de onda en la región roja e infrarroja cercana del espectro electromagnético . También se pueden bloquear fácilmente en modo . En estos láseres, un cristal de zafiro producido sintéticamente con impurezas de cromo o titanio se irradia con luz intensa de una lámpara especial, u otro láser, para crear una emisión estimulada .

En endoprótesis

El zafiro monocristalino es bastante biocompatible y el desgaste excepcionalmente bajo de los pares zafiro-metal ha llevado a la introducción (en Ucrania) de monocristales de zafiro para endoprótesis de la articulación de la cadera . [66]

Referencias históricas y culturales

  • Etimológicamente, la palabra Inglés se deriva "zafiro" del francés Saphir , del latín sapphirus , sappirus de σαπφειρος griega ( sappheiros ) del hebreo סַפִּיר ( SAPPIR ). Algunos lingüistas proponen que los términos semíticos (p. Ej., Hebreos) derivan del sánscrito Sanipriya (शनिप्रिय), de "sani" (meaning) que significa " Saturno " y "priyah" (प्रिय), querido, es decir, literalmente "sagrado para Saturno". [67]
  • Una creencia tradicional hindú sostiene que el zafiro hace que el planeta Saturno ( Shani ) sea favorable para quien lo lleva. [68]
  • El término griego para zafiro probablemente se usó en cambio para referirse al lapislázuli . [67]
  • Durante la Edad Media , los lapidarios europeos llegaron a referirse al cristal de corindón azul por "zafiro", un derivado de la palabra latina para azul: "sapphirus". [69]
  • El zafiro es el regalo tradicional para un 45 aniversario de bodas . [70]
  • Un jubileo de zafiro ocurre después de 65 años. La reina Isabel II celebró su jubileo de zafiro en 2017. [3]
  • El zafiro es la piedra de nacimiento de septiembre.
  • Una superstición italiana sostiene que los zafiros son amuletos contra los problemas oculares y la melancolía . [71]
  • El Papa Inocencio III decretó que los anillos de los obispos deberían estar hechos de oro puro, engastados con un zafiro sin grabar, por poseer las virtudes y cualidades esenciales para su posición digna como un sello de secretos, porque hay muchas cosas "que un sacerdote oculta al sentidos de lo vulgar y menos inteligente; que mantiene encerrado por así decirlo bajo sello ". [72]

Zafiros notables

ZafiroOrigenTamañoRecorteColorLocalización
Zafiro Bismarck [73]Myanmar98,56 quilatesMesaAzulMuseo Nacional de Historia Natural , Washington
Estrella Negra de Queensland [18]Australia, 1938733 quilatesEstrellaNegroPropietario anónimo
Bella azul de Asia [74]Sri Lanka392,52 quilatesAmortiguarAzulPropietario anónimo
Zafiro Logan [75]Sri Lanka422,99 quilatesAmortiguarAzulMuseo Nacional de Historia Natural , Washington
Reina María de Rumania [76]Sri Lanka478,68 quilatesAmortiguarAzulPropietario anónimo
Estrella de Adán [17]Sri Lanka, 20151404,49 quilatesEstrellaAzulPropietario anónimo
Estrella de BombaySri Lanka182 quilatesEstrellaVioleta AzulMuseo Nacional de Historia Natural , Washington
Estrella de la indiaSri Lanka563,4 quilatesEstrellaGris azuladoMuseo Americano de Historia Natural , Nueva York
Stuart ZafiroSri Lanka104 quilatesAzulTorre de Londres

En el Capítulo 10 de Ruby & Sapphire: A Gemologist's Guide se pueden encontrar tablas extensas que enumeran más de cien rubíes y zafiros importantes y famosos . [4] : 380–395

Ver también

  • Geuda
  • Esmeralda
  • Rubí

Referencias

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Enlaces externos

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