A Fluorescência dos Minerais

Uma das propriedades mais interessantes dos minerais, embora exibida por apenas poucos deles, é a fluorescência. Além de ajudar na sua identificação, ela surpreende pelas cores inusitadas que leva ao mineral a mostrar.

Para entender o que é fluorescência, vejamos primeiro o que é luminescência. Dá-se esse nome à uma emissão de luz temporária e com determinada coloração apresentada por certas substâncias quando estimuladas por calor, eletricidade, radioatividade, luz ultravioleta, luz infravermelha ou outra forma de energia, abaixo do ponto de incandescência.

Os minerais podem apresentar vários tipos de luminescência. A triboluminescência é a emissão de luz provocada por atrito; a termoluminescência é emissão de luz através do aquecimento do mineral; a fluorescência, através de uma radiação invisível. Esta última é a mais importante e mais útil na identificação de minerais.

A fluorescência ocorre porque, sob o efeito da radiação invisível, elétrons da substância absorvem energia e passam do chamado estado fundamental para o estado excitado. Ao voltar ao estado fundamental, eles liberam o excesso de energia na forma de radiação. Na fluorescência, esse processo ocorre em menos de 0,000.01 segundo.

Nas lâmpadas fluorescentes comuns, usadas em casa, por exemplo, o tubo de vidro é revestido internamente por um material à base de fósforo, que fica excitado com a radiação ultravioleta que surge quando a corrente elétrica ioniza o gás existente dentro da lâmpada. Essa excitação produz a luz visível. Os gases mais usados são o argônio e o vapor de mercúrio.

Fluorescência x fosforescência

Se um mineral está em um ambiente totalmente escuro, obviamente fica invisível, aos nossos olhos, porque quando vemos um objeto na verdade o que vemos é a luz que dele emana, seja luz gerada por ele mesmo, seja aquela gerada por outra fonte, mas por ele refletida.

Se esse mineral receber uma radiação invisível, como luz ultravioleta, luz infravermelha ou raios X, é de se esperar que continue invisível para nós, já que essas radiações não são visíveis. Mas, isso não acontece se ele for fluorescente. Nesse caso, o mineral fica iluminado, com uma cor que é típica para cada espécie e que, muitas vezes, é bem diferente de sua cor em luz visível. Cessado o efeito da radiação, ele volta a ficar invisível.

Fluorescência, portanto, é uma luminescência de cor variável, emitida por uma substância enquanto está sob efeito de uma radiação invisível. Em alguns casos, depois de cessado o efeito da radiação invisível a luminescência persiste ainda por algum tempo, que pode ser de apenas alguns segundos. Nesse caso, diz-se que o mineral é fosforescente.

Fosforescência, portanto, é um caso particular de fluorescência. Todo mineral fosforescente é também fluorescente, mas o contrário não é verdadeiro.  A duração da fosforescência depende muito da temperatura. Quando provocada por luz ultravioleta, dura até 1 minuto. São fosforescentes minerais como willemita, calcita, fluorita e diamante.

A palavra fluorescência vem de fluorita, porque foi nesse mineral que o fenômeno foi descoberto. Outros minerais fluorescentes são diamante, zircão, fluorita, willemita, safira amarela e calcita. Para observar a fluorescência dos minerais, costuma-se empregar luz ultravioleta de 2.500 ângstrons (comprimento de onda curto) ou de 3.500 ângstrons (comprimento de onda longo).

Usos da fluorescência

Identificação de minerais

A fluorescência é útil, na Geologia, de duas maneiras. A primeira e mais usual é na identificação de minerais. Para tanto, utiliza-se principalmente a luz ultravioleta de comprimento de onda longo, fornecida por lanternas. Este modelo fornece tanto luz ultravioleta quanto luz branca, de modo que se pode trabalhar no escuro sem necessidade de ficar levantando para acender e apagar a lâmpada que ilumina o ambiente ou sem precisar empregar uma luminária de mesa.

A fluorescência isoladamente não é um método seguro para identificar um mineral ou uma gema de qualquer natureza, mas é particularmente útil na identificação de rubi sintético, pois no rubi natural a fluorescência é mais fraca e a fosforescência não aparece.

Gemas duplas ou triplas, ou seja, aquelas obtidas pela colagem de duas ou três peças de materiais diferentes (naturais ou não) podem também ser identificadas por fluorescência, pois um dos materiais é às vezes fluorescente enquanto o outro não é.

A safira sintética mostra, sob luz ultravioleta de comprimento de onda curto, uma fluorescência branco-azulada ou esverdeada que é rara nas safiras naturais. A safira amarela, se for fluorescente, certamente é natural. O diamante, quando fluorescente, costuma exibir cor azul-clara sob luz ultravioleta. A calcita costuma ter fluorescência e fosforescência em cor laranja a rosa.

Calcita em luz natural (esquerda) e Calcita em luz ultravioleta (direita)

A willemita pode mostrar forte fluorescência em cor verde, além de fosforescência e triboluminescência.

Willemita em luz natural (esquerda) e Willemita em luz ultravioleta (direita)

O âmbar mostra-se azul-esverdeadoado ou amarelo-azulado na mesma luz

Âmbar em luz natural (esquerda) e Âmbar em luz ultravioleta (direita)

As imagens abaixo mostram uma chapa de ágata polida que foi tingida, adquirindo cor rosa. Sob radiação ultravioleta, ela fica nitidamente alaranjada.

Ágata em luz natural (esquerda) e Ágata em luz ultravioleta (direita)

Prospecção mineral

A outra aplicação da fluorescência é na prospecção mineral. Uma área onde se suspeita haver minerais de valor econômico que se sabe ser fluorescentes é percorrida à noite com uma lâmpada de luz ultravioleta. Quando ela incidir sobre os minerais procurados, estes ficarão iluminados.

Para este fim, emprega-se muita a lâmpada conhecida comercialmente como Mineralight. Há vários modelos e em um deles, muito usado em prospecção mineral, a energia é fornecida por uma bateria de aproximadamente 15 x 50 x 4 cm que pode ser presa à cintura do prospector. A lâmpada fica embutida numa peça de plástico de 20 x 6 x 5 cm aproximadamente, ligada por um fio à bateria.

Artigo escrito pelo Geólogo Pércio de Moraes Branco.

Tudo a ver

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