Minerais

Minerais Fluorescentes



Aprenda sobre os minerais e rochas que "brilham" sob luz ultravioleta


Minerais fluorescentes: Uma das exposições mais espetaculares do museu é uma sala escura cheia de rochas e minerais fluorescentes que são iluminados com luz ultravioleta. Eles brilham com uma incrível variedade de cores vibrantes - em nítido contraste com a cor das rochas em condições de iluminação normal. A luz ultravioleta ativa esses minerais e os faz emitir temporariamente luz visível de várias cores. Essa emissão de luz é conhecida como "fluorescência". A maravilhosa fotografia acima mostra uma coleção de minerais fluorescentes. Foi criado pelo Dr. Hannes Grobe e faz parte da coleção Wikimedia Commons. A foto é usada aqui sob uma licença Creative Commons.

Chave mineral fluorescente: Este esboço é a chave para rochas e minerais fluorescentes na imagem grande em cores na parte superior desta página. Os minerais fluorescentes em cada amostra são: 1. Cerussita, Barita - Marrocos; 2. Escapólito - Canadá; 3. Hardistonita (azul), Calcita (vermelha), Willemita (verde) - Nova Jersey; 4. Dolomita - Suécia; 5. Adamite - México; 6. Scheelita - localidade desconhecida; 7. Ágata - Utah; 8. Tremolite - Nova York; 9. Willemite - Nova Jersey; 10. Dolomita - Suécia; 11. Fluorita, Calcita - Suíça; 12. Calcita - Romênia; 13. Riolito - localidade desconhecida; 14. Dolomita - Suécia; 15. Willemita (verde), Calcita (vermelha), Franklinita, Rodonita - Nova Jersey; 16. Eucryptite - Zimbabwe; 17. Calcita - Alemanha; 18. Calcita em um nódulo septário - Utah; 19. Fluorita - Inglaterra; 20. Calcita - Suécia; 21. Calcita, dolomita - Sardenha; 22. Gotejamentos - Turquia; 23. Scheelita - localidade desconhecida; 24. Aragonita - Sicília; 25. Benitoita - Califórnia; 26. Geode de quartzo - Alemanha; 27. Dolomita, Minério de Ferro - Suécia; 28. Desconhecido; 29. Corindo sintético; 30. Powellite - Índia; 31. Hialita (opala) - Hungria; 32. Vlasovite em Eudyalite - Canadá; 33. Spar Calcite - México; 34. Manganocalcite? - Suécia; 35. Clino-hidrito, Hardistonita, Willemita, Calcita - Nova Jersey; 36. Calcita - Suíça; 37. Apatite, Diopside - Estados Unidos; 38. Dolostone - Suécia; 39. Fluorita - Inglaterra; 40. Manganocalcite - Peru; 41. Hemimorfita com esfalerita na ganga - Alemanha; 42. Desconhecido; 43. Desconhecido; 44. Desconhecido; 45. Dolomita - Suécia; 46. ​​Calcedônia - localidade desconhecida; 47 Willemite, Calcite - Nova Jersey. Esta imagem foi produzida pelo Dr. Hannes Grobe e faz parte da coleção Wikimedia Commons. É usado aqui sob uma licença Creative Commons.

O que é um mineral fluorescente?

Todos os minerais têm a capacidade de refletir a luz. É isso que os torna visíveis ao olho humano. Alguns minerais têm uma propriedade física interessante, conhecida como "fluorescência". Esses minerais têm a capacidade de absorver temporariamente uma pequena quantidade de luz e, um instante depois, liberam uma pequena quantidade de luz com um comprimento de onda diferente. Essa mudança no comprimento de onda causa uma mudança temporária de cor do mineral nos olhos de um observador humano.

A mudança de cor dos minerais fluorescentes é mais espetacular quando iluminados na escuridão pela luz ultravioleta (que não é visível para os seres humanos) e liberam luz visível. A fotografia acima é um exemplo desse fenômeno.

Como a fluorescência funciona: Diagrama que mostra como os fótons e elétrons interagem para produzir o fenômeno da fluorescência.

Fluorescência em mais detalhes

A fluorescência nos minerais ocorre quando uma amostra é iluminada com comprimentos de onda específicos da luz. Luz ultravioleta (UV), raios-x e raios catódicos são os tipos típicos de luz que acionam a fluorescência. Esses tipos de luz têm a capacidade de excitar elétrons suscetíveis dentro da estrutura atômica do mineral. Esses elétrons excitados saltam temporariamente para um orbital mais alto dentro da estrutura atômica do mineral. Quando esses elétrons retornam ao seu orbital original, uma pequena quantidade de energia é liberada na forma de luz. Essa liberação de luz é conhecida como fluorescência. 1

O comprimento de onda da luz liberada por um mineral fluorescente é frequentemente diferente do comprimento de onda da luz incidente. Isso produz uma mudança visível na cor do mineral. Esse "brilho" continua enquanto o mineral estiver iluminado com luz no comprimento de onda adequado.

Quantos minerais fluorescem na luz UV?

A maioria dos minerais não possui uma fluorescência perceptível. Apenas cerca de 15% dos minerais têm uma fluorescência visível para as pessoas, e algumas amostras desses minerais não fluorescem. 2 A fluorescência geralmente ocorre quando impurezas específicas conhecidas como "ativadores" estão presentes no mineral. Esses ativadores são tipicamente cátions de metais como: tungstênio, molibdênio, chumbo, boro, titânio, manganês, urânio e cromo. Sabe-se também que elementos de terras raras, como európio, térbio, disprósio e ítrio, contribuem para o fenômeno da fluorescência. A fluorescência também pode ser causada por defeitos estruturais de cristal ou impurezas orgânicas.

Além das impurezas "ativadoras", algumas impurezas têm um efeito de amortecimento na fluorescência. Se ferro ou cobre estiverem presentes como impurezas, eles podem reduzir ou eliminar a fluorescência. Além disso, se o mineral ativador estiver presente em grandes quantidades, isso poderá reduzir o efeito da fluorescência.

A maioria dos minerais fluorescem uma única cor. Outros minerais têm várias cores de fluorescência. Sabe-se que a calcita é fluorescente em vermelho, azul, branco, rosa, verde e laranja. Sabe-se que alguns minerais exibem várias cores de fluorescência em uma única amostra. Estes podem ser minerais em faixas que exibem vários estágios de crescimento a partir de soluções parentais com alterações de composições. Muitos minerais fluorescem uma cor sob luz UV de ondas curtas e outra cor sob luz UV de ondas longas.

Fluorita: Amostras de fluorita polidas por queda na luz normal (em cima) e sob luz ultravioleta de ondas curtas (em baixo). A fluorescência parece estar relacionada à cor e estrutura de bandas dos minerais à luz natural, o que pode estar relacionado à sua composição química.

Fluorita: O "Mineral Fluorescente" Original

Uma das primeiras pessoas a observar a fluorescência em minerais foi George Gabriel Stokes em 1852. Ele observou a capacidade do fluorito de produzir um brilho azul quando iluminado com luz invisível "além da extremidade violeta do espectro". Ele chamou esse fenômeno de "fluorescência" após o mineral fluorita. O nome ganhou ampla aceitação em mineralogia, gemologia, biologia, óptica, iluminação comercial e muitos outros campos.

Muitos espécimes de fluorita têm uma fluorescência forte o suficiente para que o observador possa levá-los para fora, retê-los à luz do sol, depois movê-los para a sombra e ver uma mudança de cor. Apenas alguns minerais têm esse nível de fluorescência. Normalmente, a fluorita brilha com uma cor azul-violeta sob luz de ondas curtas e ondas longas. Sabe-se que algumas amostras têm uma cor creme ou branca. Muitas amostras não fluorescem. Pensa-se que a fluorescência na fluorita seja causada pela presença de ítrio, európio, samário 3 ou material orgânico como ativadores.

Geodo fluorescente de escavação subterrânea: Muitos geodos da Dugway contêm minerais fluorescentes e produzem uma exibição espetacular sob luz UV! Espécime e fotos por SpiritRock Shop.

Geodes fluorescentes?

Você pode se surpreender ao saber que algumas pessoas encontraram geodos com minerais fluorescentes dentro. Alguns dos geodos de Dugway, encontrados perto da comunidade de Dugway, Utah, são revestidos de calcedônia que produz uma fluorescência verde-limão causada por vestígios de urânio.

Os geodos de Dugway são surpreendentes por outro motivo. Eles se formaram há vários milhões de anos nos bolsos de gás de uma cama de riolito. Então, cerca de 20.000 anos atrás, eles foram corroídos pela ação das ondas ao longo da costa de um lago glacial e transportados vários quilômetros para onde finalmente pararam em sedimentos do lago. 4 Hoje, as pessoas as desenterram e as adicionam a coleções de geodos e minerais fluorescentes.

Lâmpadas UV: Três lâmpadas ultravioletas de grau hobby usadas para visualização mineral fluorescente. No canto superior esquerdo, há uma pequena lâmpada do tipo "lanterna" que produz luz UV de ondas longas e é pequena o suficiente para caber facilmente no bolso. No canto superior direito, há uma pequena lâmpada portátil de ondas curtas. A lâmpada na parte inferior produz luz de ondas longas e ondas curtas. As duas janelas são grossos filtros de vidro que eliminam a luz visível. A lâmpada maior é forte o suficiente para ser usada para tirar fotografias. Sempre use óculos ou óculos de proteção UV quando estiver trabalhando com uma lâmpada UV.

Lâmpadas para visualização de minerais fluorescentes

As lâmpadas usadas para localizar e estudar minerais fluorescentes são muito diferentes das lâmpadas ultravioletas (chamadas "luzes negras") vendidas em lojas de novidades. As lâmpadas das lojas de novidades não são adequadas para estudos minerais por dois motivos: 1) emitem luz ultravioleta de ondas longas (a maioria dos minerais fluorescentes responde ao ultravioleta de ondas curtas); e 2) eles emitem uma quantidade significativa de luz visível que interfere na observação precisa, mas não é um problema para o uso de novidades. 5

Faixa de comprimento de onda ultravioleta

Comprimento de ondaAbreviações
Ondas curtas100-280nmSWUVC
Onda média280-315nmMWUVB
Onda longa315-400nmLWUVA

As lâmpadas de nível científico são produzidas em vários comprimentos de onda diferentes. A tabela acima lista as faixas de comprimento de onda mais frequentemente usadas para estudos de minerais fluorescentes e suas abreviações comuns.

Lâmpadas UV
Minerais Fluorescentes $ 19.99

As lâmpadas de nível científico usadas para estudos minerais têm um filtro que permite a passagem dos comprimentos de onda UV, mas bloqueia a luz mais visível que interfere na observação. Esses filtros são caros e são parcialmente responsáveis ​​pelo alto custo das lâmpadas científicas.

Oferecemos uma lâmpada UV de 4 watts com uma pequena janela de filtro adequada para um exame mais minucioso de minerais fluorescentes. Também oferecemos uma pequena coleção de espécimes minerais fluorescentes de ondas curtas e longas.

Spodumene fluorescente: Este espodumeno (kunzita de variedade de gemas) fornece pelo menos três lições importantes sobre fluorescência mineral. Todas as três fotos mostram a mesma dispersão de amostras. O topo está na luz normal, o centro está no ultravioleta de ondas curtas e o fundo está no ultravioleta de ondas longas. Lições: 1) um único mineral pode fluorescir com cores diferentes; 2) a fluorescência pode ser de cores diferentes sob luz de ondas curtas e ondas longas; e 3) algumas amostras de um mineral não fluorescem.

Segurança da lâmpada UV

Comprimentos de onda ultravioleta da luz estão presentes na luz solar. Eles são os comprimentos de onda que podem causar queimaduras solares. As lâmpadas UV produzem os mesmos comprimentos de onda da luz, juntamente com comprimentos de onda UV de ondas curtas que são bloqueados pela camada de ozônio da atmosfera da Terra.

Pequenas lâmpadas UV com apenas alguns watts de potência são seguras por curtos períodos de uso. O usuário não deve olhar para a lâmpada, apontar a lâmpada diretamente para a pele ou apontar a lâmpada para o rosto de uma pessoa ou animal de estimação. Olhar para a lâmpada pode causar lesões oculares graves. Colocar uma lâmpada UV na pele pode causar "queimaduras solares".

A proteção dos olhos deve ser usada ao usar qualquer lâmpada UV. Os óculos de bloqueio UV baratos, os óculos de segurança de bloqueio UV ou os óculos de prescrição de bloqueio UV fornecem proteção adequada ao usar uma lâmpada ultravioleta de baixa tensão por curtos períodos de tempo para o exame de amostras.

Os procedimentos de segurança das lâmpadas UV usadas para estudos de minerais fluorescentes não devem ser confundidos com os fornecidos com as "luzes negras" vendidas em lojas de festas e novidades. As "luzes negras" emitem radiação UV de baixa intensidade e ondas longas. A radiação UV de ondas curtas produzida por uma lâmpada de estudo mineral contém os comprimentos de onda associados a queimaduras solares e lesões oculares. É por isso que as lâmpadas para estudo mineral devem ser usadas com proteção para os olhos e manuseadas com mais cuidado do que "luzes negras".

As lâmpadas UV usadas para iluminar grandes telas minerais ou usadas para trabalhos de campo ao ar livre têm voltagens muito mais altas do que as pequenas lâmpadas UV usadas para o exame de amostras pelos estudantes. Proteção para os olhos e roupas que cubram os braços, pernas, pés e mãos devem ser usadas ao usar uma lâmpada de alta tensão. 6

Lâmpada UV e minerais: A Geology.com Store oferece uma lâmpada ultravioleta barata e uma pequena coleção de minerais fluorescentes. Estes são adequados para uso dos alunos, e a lâmpada é acompanhada por um par de óculos de segurança anti-UV.

Usos Práticos da Fluorescência Mineral e Rochosa

A fluorescência tem usos práticos em mineração, gemologia, petrologia e mineralogia. O scheelita mineral, um minério de tungstênio, normalmente possui uma fluorescência azul brilhante. Os geólogos que pesquisam scheelita e outros minerais fluorescentes às vezes os procuram à noite com lâmpadas ultravioletas.

Os geólogos da indústria de petróleo e gás às vezes examinam estacas e núcleos de brocas com lâmpadas UV. Pequenas quantidades de óleo nos espaços porosos das rochas e grãos minerais manchados por óleo fluorescem sob iluminação UV. A cor da fluorescência pode indicar a maturidade térmica do óleo, com cores mais escuras indicando óleos mais pesados ​​e cores mais claras indicando óleos mais leves.

Lâmpadas fluorescentes podem ser usadas em minas subterrâneas para identificar e rastrear rochas contendo minério. Eles também foram usados ​​nas linhas de separação para localizar rapidamente pedaços valiosos de minério e separá-los dos resíduos.

Muitas pedras preciosas às vezes são fluorescentes, incluindo rubi, kunzita, diamante e opala. Às vezes, essa propriedade pode ser usada para detectar pequenas pedras em sedimentos ou minério triturado. Também pode ser uma maneira de associar pedras a uma localidade de mineração. Por exemplo: diamantes amarelos claros com forte fluorescência azul são produzidos pela Premier Mine da África do Sul e pedras incolores com forte fluorescência azul são produzidas pela Jagersfontein Mine da África do Sul. As pedras dessas minas são apelidadas de "Premiers" e "Jagers".

No início dos anos 1900, muitos comerciantes de diamantes procuravam pedras com uma forte fluorescência azul. Eles acreditavam que essas pedras pareceriam mais incolores (menos amarelas) quando vistas à luz com alto conteúdo ultravioleta. Isso acabou resultando em condições de iluminação controlada para diamantes de classificação de cores. 7

A fluorescência não é usada rotineiramente na identificação mineral. A maioria dos minerais não é fluorescente e a propriedade é imprevisível. A calcita é um bom exemplo. Algumas calcitas não fluorescem. Amostras de calcita que fluorescem brilham em uma variedade de cores, incluindo vermelho, azul, branco, rosa, verde e laranja. A fluorescência raramente é uma propriedade de diagnóstico.

Jaspe fluorescente do oceano: Esta imagem mostra alguns pedaços de jaspe oceânico sob a luz normal (em cima), ultravioleta de ondas longas (centro) e ultravioleta de ondas curtas (fundo). Ele mostra como os materiais respondem a diferentes tipos de luz. Espécimes e fotos de RockTumbler.com, um site parceiro da Geology.com.

Livros de minerais fluorescentes

Dois excelentes livros introdutórios sobre minerais fluorescentes são: Collecting Minerals Fluorescent e The World of Fluorescent Minerals, ambos de Stuart Schneider. Esses livros são escritos em linguagem fácil de entender e cada um deles tem uma fantástica coleção de fotografias coloridas mostrando minerais fluorescentes sob luz normal e diferentes comprimentos de onda da luz ultravioleta. Eles são ótimos para aprender sobre minerais fluorescentes e servem como valiosos livros de referência.

Referências minerais fluorescentes
1 Conceitos básicos em fluorescência: Michael W. Davidson e outros, Optical Microscopy Primer, Florida State University, acessado pela última vez em outubro de 2016.
2 Minerais Fluorescentes: James O. Hamblen, um site sobre minerais fluorescentes, Georgia Tech, 2003.
3 O mundo dos minerais fluorescentes, Stuart Schneider, Schiffer Publishing Ltd., 2006.
4 Página Dugway Geodes no site da SpiritRock Shop, acessada pela última vez em maio de 2017.
5 Coletando minerais fluorescentes, Stuart Schneider, Schiffer Publishing Ltd., 2004.
6 Segurança contra luz ultravioleta: Connecticut High School Science Safety, Departamento de Educação do Estado de Connecticut, acessado pela última vez em outubro de 2016.
7 Uma contribuição para a compreensão do efeito da fluorescência azul na aparência de diamantes: Thomas M. Moses e outros, Gems and Gemology, Gemological Institute of America, inverno de 1997.

Outras propriedades de luminescência

A fluorescência é uma das várias propriedades de luminescência que um mineral pode exibir. Outras propriedades de luminescência incluem:

FOSFORESCÊNCIA

Na fluorescência, os elétrons excitados pelos fótons recebidos saltam para um nível de energia mais alto e permanecem lá por uma pequena fração de segundo antes de voltar ao estado fundamental e emitir luz fluorescente. Na fosforescência, os elétrons permanecem no estado excitado orbital por um período maior de tempo antes de cair. Os minerais com fluorescência param de brilhar quando a fonte de luz é desligada. Minerais com fosforescência podem brilhar por um breve período após a fonte de luz ser desligada. Os minerais que às vezes são fosforescentes incluem calcita, celestita, colemanita, fluorita, esfalerita e willemita.

TERMOLUMINESCÊNCIA

Termoluminescência é a capacidade de um mineral emitir uma pequena quantidade de luz ao ser aquecido. Esse aquecimento pode estar em temperaturas de 50 a 200 graus Celsius - muito abaixo da temperatura da incandescência. Apatita, calcita, clorofano, fluorita, lepidolita, escapolita e alguns feldspatos são ocasionalmente termoluminescentes.

TRIBOLUMINESCÊNCIA

Alguns minerais emitem luz quando energia mecânica é aplicada a eles. Esses minerais brilham quando são atingidos, esmagados, arranhados ou quebrados. Essa luz é resultado de quebra de ligações na estrutura mineral. A quantidade de luz emitida é muito pequena e muitas vezes é necessária uma observação cuidadosa no escuro. Os minerais que às vezes exibem triboluminescência incluem amblialita, calcita, fluorita, lepidolita, pectolita, quartzo, esfalerita e alguns feldspatos.

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