Este documento describe las causas del color de las piedras preciosas más populares como el rubí, el zafiro y la esmeralda. Explica que el color se debe a pequeñas cantidades de metales de transición como el cromo y el hierro en su estructura, los cuales causan cambios en la energía de los electrones que producen diferentes colores. También cubre las formas alotrópicas del carbono como el diamante y el grafito, y resume las características y orígenes de las piedras preciosas más conocidas.

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EL COLOR DE LAS PIEDRAS PRECIOSAS
Presentado por:
JHONATAN DARÍO CHARRY
Presentado a:
DR. GUILLERMO SALAMANCA
Universidad del Tolima
Facultad de ciencias de la educación
Lic. En educación básica con énfasis en ciencias naturales y
educación ambiental
Ibague-2011

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Objetivos.
1. Establecer las causas del respectivo color de las piedras
preciosas
2. Conocer las diferentes formas alotrópicas del carbono
3. Reconocer la importancia de las piedras preciosas en el mundo
4. Relacionar la excitación electrónica con los diferentes niveles de
energía.
Introducción
El presente documento corresponde a una serie de conocimientos estructurados
en el curso de “seminario de química “del programa de licenciatura en educación
básica con énfasis en ciencias naturales y educación ambiental de la universidad
del Tolima.se establecen los diferentes aspectos que generan el respectivo
reconocimiento de las piedras preciosas, ya que estas son las más populares en
las grandes joyerías. En la antigüedad se creía que estas tenían poderes
especiales y que podían curar enfermedades, por lo cual fueron muy utilizadas.
No obstante es de suma importancia conocer desde el punto de vista químico su
estructura y composición, ya que varias de ellas se relacionan directamente con el
nivel de los electrones sus saltos energéticos, que provocan los respectivos
colores de las piedras preciosas. Asimismo es de resaltar las diferentes formas
alotrópicas del carbono que permiten entre otras cosas destacar una de las
características más importantes de estos minerales, su dureza, la cual hace que
estas sean tan destacadas en el mundo.
Según la literatura que se encuentra en la web y en algunos textos en formato
físico el color de las piedras preciosas se debe a las impurezas que están pueden
presentar, es decir a los diferentes cantidades de metales que puede albergar, ya
que están cuando son puras son totalmente transparentes.

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Piedras preciosas de colores
Gracias a la variedad de características especificas de las piedras preciosas estás
son las más populares en la industria de las joyerías, la variedad de colores
brillantes y llamativos que estás presentan despiertan interés y atracción por
quienes en el mundo se intrigan por ellas.
En épocas anteriores se creía que debido a sus colores podían servir como cura
para algunas enfermedades, también eran utilizadas como joyas especialmente
para reyes y para nobles, de igual forma y con el paso del tiempo estas fueron
despertando paulatinamente gran interés por el hombre y fue creciendo el número
de explotaciones para obtenerlas, tanto así que en la actualidad son las mas
cotizadas del mercado.
Existen cuatro tipos de piedras preciosas: el diamante, el rubí, el zafiro y la
esmeralda, pero solo los tres últimos son considerados como piedras preciosas de
color, ya que en el caso del diamante es puro y por consiguiente no presente color
alguno. Son muy costosas y consideradas piedras preciosas por tener tres
características principalmente: su dureza, escases y sus formidables colores.
El rubí
Se caracteriza por su brillante color rojo, el principal compuesto es
el corodio, segundo material más fuerte después del diamante,
dentro de sus características y composición química se encuentra
que está conformado por Al2O3, su dureza es de 9 Mohs, debe su
color a la presencia de cromo como impureza y puede presentar
colores pardos debido a la presencia de Fe. Su procedencia es de la india y solo
existen yacimientos importantes en Birmania, Tailandia, Ceilán y Tanzania.

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Zafiro
Se conoce que cualquier piedra que esta conformada por
corodio que no sea el rojo se denomina zafiro, uno de los
colores más llamativos por su rareza y belleza es el azul
intenso. Su color se debe a la presencia del hierro y titanio,
con la característica de que si aumenta el hierro toma
coloración verdosa, también puede presentar coloración
rosa si contiene cromo y violeta si contiene vanadio. Su composición química es
Al2O3, su procedencia es la India y finalmente presenta una dureza de 9 Mohs.
Esmeralda
Su reluciente y característico color verde es único, no se conoce algún otro
mineral o material que presenta al menos un color similar, por ser una de las
gemas más escasas en el mundo, es una de las piedras preciosas más cotizadas.
Dentro de los yacimientos más importantes se encuentra uno muy importante en
nuestro país, el mejor en la mina de Muzo ubicada a 100 Km al noreste de Bogotá,
su explotación se realiza en terrazas escalonadas a cielo abierto.
La presencia de elementos como el cromo y el vanadio en al caso da las
brasileras son la causa de su hermoso color. Su estructura cristalina consta de
prismas hexagonales, y su composición química es Be3 Al2 (Si6O18) (silicato de
aluminio y berilio), presenta una dureza de 9 Mohs y su procedencia es Brasil.
Para la protección es habitual que se acompañe de una estructura conocida como
“talla en escalera” la cual proporciona protección a sus cuatro esquinas, ya que las
esmeraldas son muy sensibles a los golpes.
Gruta minerales

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Diamante
Su color trasparente se debe a su estado puro, sus colores
van desde amarillo debido a la presencia de nitrógeno hasta
azul por la presencia del boro.
Los elementos anteriormente mencionados son los
responsables de la disminución de su precio, puesto que
entre más puros se encuentren valdrán más, estas minerales se mezclaron con el
carbón en el momento de la cristalización.
Formas alotrópicas del carbono
El grafito y el diamante son las principales formas alotrópicas del carbono; en el
caso del grafito el carbono se encuentra enlazado a otros tres, mediante enlace
covalente formando estructura laminar, en el diamante el carbono se encuentra
enlazado a otros cuatro mediante enlace covalente formando una estructura
tridimensional.
Fuente: diamante: formas alotrópicas del carbono.

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Causas del color
Desde el punto de vista químico el cambio de color en las piedras preciosas se
debe a la energía absorbida por los electrones en estado 3d de algunos iones de
metales de transición, los cambios de energía de estos electrones corresponden
con la energía de la luz visible, la absorción de esta produce un cambio de
energético en los electrones y por consiguiente se origina un color.
En el caso del rubí (Al 2 O 3), el cambio de color se debe a la sustitución del Al
3 +
por el Cr
3
+
en los sitios octaédricos. En la esmeralda (Be 3 Al 2 (SiO 3) 6) el Cr
3 +
sustituye a Al
3 +
en sitios
octaédricos. En el zafiro(Al 2 O 3) se presenta una Intervalencia de transición entre el Fe
2 +
y Ti
4 +
sustituye Al
3 +
en sitios octaédricos adyacentes. Por último en el caso del diamante algunos
átomos de nitrógeno se encuentran enlazados al carbón.
Tabla No 1 “sustitución de electrones”
Joya Fórmula Color Origen del color
Ruby Al 2 O 3 Roja Cr
3 +
sustituye a Al
3 +
en sitios octaédricos
Esmeralda Be 3 Al 2 (SiO 3) 6 Verde Cr
3 +
sustituye a Al
3 +
en sitios octaédricos
Alejandrita Al 2 BeO 4 Rojo / Verde Cr
3 +
sustituye a Al
3 +
en sitios octaédricos
Granate Mg 3 Al 2 (SiO 4) 3 Roja Fe
2 +
reemplazar Mg
2 +
en 8 de coordenadas
del sitio
Peridoto Mg 2 SiO 4 Amarillo-
verde
Fe
2 +
reemplazar Mg
2 +
en 6 de coordenadas
del sitio
Turmalina Li Na 3 3 Al 6 (BO 3) 3 (SiO 3)
6 F 4
Rosa Mn
2 +
sustitución de Li
+
y Al
3 +
en sitios
octaédricos
Turquesa Al 6 (PO 4) 4 (OH) 8 • 4H 2 O Azul-verde Cu
2 +
coordinada a 4 OH · y 2 H 2 O
Zafiro Al 2 O 3 Azul Intervalencia transición entre el Fe
2 +
y Ti
4 +
sustituye Al
3 +
en sitios octaédricos
adyacentes
Aguamarina
Be 3 Al 2 (SiO 3) 6 Azul Intervalencia transición entre el Fe
2 +
y Fe
3 +
sustituye a Al
3 +
en sitios octaédricos
adyacentes
Diamante C Incoloro,
azul pálido o
amarillo
centros de color de los átomos de nitrógeno
atrapado en cristal
Fuente: El color de las piedras preciosas

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Existen algunas excepciones para el cambio de color, en algunas piedras el
intercambio de electrones se da entre dos iones adyacentes de metales de
transición con estados de oxidación diferentes. Un ejemplo es el zafiro. La mayor
parte es de aluminio, como en los rubíes, pero algunos pares adyacentes de los
iones Al 3 +
se sustituye por una de iones Fe 2 +
y Ti 4 +
. Cuando la luz de la energía
proceda golpea el cristal, la energía es absorbida, y se mueve un electrón de Fe 2 +
para el Ti 4+
. Este movimiento es conocido como “transición intervalencia”.
Conclusiones
 Las piedras preciosas son sin dudas uno de los joyas más cotizadas en el
mundo por sus excepcionales características como lo son su dureza, color y
escases.
 El color de las piedras preciosas se debe en gran medida a pequeñas
cantidades de metales de transición que se encuentran en su estructura.
 El cambo de energía en los electrones de algunos iones genera un
determinado color.
 El diamante y el grafito sin las principales formas alotrópicas del carbono,
presentan hibridación sp3
y sp2
respectivamente.

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