Minerais e rochas fluorescentes: brilham sob luz UV!

Contente

• O que é um mineral fluorescente?
• Fluorescência em mais detalhes
• Quantos minerais fluorescem na luz UV?
• Fluorita: O "Mineral Fluorescente" Original
• Geodes fluorescentes?
• Lâmpadas para visualização de minerais fluorescentes
• Outras propriedades de luminescência

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 dos minerais. 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.

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. 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 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. 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.

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.

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.

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 que chegam chegam a 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.