Chatham y la Fábrica de Esmeraldas

Chatham y la Fábrica de Esmeraldas
Desde tiempos inmemoriales la humanidad ha vivido fascinada por
la idiosincrasia de una serie de materiales geológicos cuya belleza, rareza,
brillo o transparencia sobresalían sobre los demás. Fueron denominados
piedras preciosas, atesoradas por reyes como símbolo de poder e
imbuidas de tal halo de trascendencia que aún hoy su posesión es causa
de guerras. Los alquimistas pasaron siglos intentando reproducirlas y
cuando la alquimia se convirtió en química los científicos centraron sus
esfuerzos en conocer su composición y estructura con el fin de
sintetizarlas y crearlas a su antojo.
Las primeras gemas sintéticas de las que se tiene constancia datan
del siglo XIX, se trata de rubíes de procedencia incierta los cuales se creen
resultado de la fusión de otros de menor tamaño. Estas piezas se sabe
sirvieron de inspiración a los químicos franceses Edmond Frémy y
Auguste Verneuil para desarrollar sus métodos, siendo el de este último
un éxito y un hito en la gemología.
Con el conocimiento de que zafiros y rubíes son ambos el mismo
mineral de óxido de aluminio llamado corindón (Al₂O₃) Verneuil ideó en
1902 un horno para fabricarlos. En él la materia prima (aluminio puro) en
forma de polvo fino se coloca en un contenedor con una abertura en la
parte inferior, a través de esta apertura el polvo puede escapar cuando se
hace vibrar. Mientras el polvo sale, se suministra oxígeno al horno, dicho
oxígeno viaja junto con el polvo por un tubo estrecho el cual está situado
dentro de un tubo más grande, en el que se suministra también
hidrógeno. En el punto donde el tubo estrecho se abre al mayor, se
produce la combustión, con una llama de por lo menos 2000 ° C. El polvo
pasa a través de la llama, y se derrite en gotitas pequeñas, que entran en
una varilla de soporte. Poco a poco las gotas forman un aglomerado en la
barra. En el extremo se forma con el tiempo la semilla del cristal. A
medida que más gotas caen en la punta un solo cristal, llamado bola,
comienza a formarse, la barra se mueve lentamente hacia abajo,
permitiendo a la base de la bola cristalizar mientras el otro extremo se
mantiene líquido.
La Separata. Mayo de 2015. ISSN: 2444-7668
Corindones y espinelas sintetizados por el método de Verneuil
(www.langantiques.com)
Por otra parte, el color que en los minerales y en este caso concreto
en los corindones depende tan sólo de pequeñas trazas de elementos
ajenos a los que conforman su estructura cristalina, se consigue por la
simple adición de escasas cantidades de diversos óxidos, tales como el de
cromo para un rubí rojo, o el óxido férrico y dióxido de titanio para un
zafiro azul.
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Diagrama simplificado del proceso de Verneuil (www.wikipedia.org)
Ahora bien, el método de Verneuil no funciona para obtener
algunas gemas como las esmeraldas. La razón es que la esmeralda con
una fórmula química más compleja (Be₃Al₂(SiO₃)₆::Cr) es un silicato de
berilo y aluminio coloreado por cromo y es bastante difícil disolver todos
sus componentes al mismo tiempo (algunos de ellos se evaporan antes de
que los otros se hayan disuelto). Sin embargo Chatham un brillante
químico estadounidense que desarrolló un particular interés por la
creación de gemas sintéticas a muy temprana edad no cesaría en su
empeño hasta conseguir sintetizarlas. Durante su adolescencia trató de
crear diamantes sintéticos a través de la disolución de grafito en hierro
fundido. Por desgracia, cuando trató de producir un enfriamiento rápido
por medio de la inmersión en nitrógeno líquido, la explosión que resultó
de esto, destruyó las ventanas de todo su vecindario en San Francisco. Por
este incidente tanto su padre como la policía de San Francisco insistieron
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en que volcara su atención en el desarrollo de cristales de esmeralda. En
1930 cultivó cristales de berilo incoloro y para 1935 cultivó su primera
esmeralda, un cristal de un quilate, que se encuentra actualmente en el
museo Smithsoniano.
La clave del método fue un diluyente especial llamado “flux”
constituido por la combinación de ciertos químicos como óxido de litio,
óxido de molibdeno y óxido de vanadio; que mantienen su estado líquido
aún a altas temperaturas. La receta secreta del “flux” permitió que todos
los componentes se disolvieran al mismo tiempo. Así pues, Chatham
suspendió pequeños cristales en el flux caliente como base para el
crecimiento de nuevos cristales; todo ello contenido en un crisol o
recipiente adecuado para la fusión de sustancias a muy alta temperatura.
En el crisol abierto (a presión ambiental) y a una temperatura de unos
1200-1300° C se colocan, separados, fragmentos de SiO₂ y de Al₂O₃+ BeO.
Por otra parte, las semillas de cristalización, sobre las que se pretende que
se formen los cristales de esmeralda se sitúan en el centro del crisol,
separadas de la sílice por una rejilla de platino. A la temperatura citada, el
óxido de vanadio que constituye la mezcla se funde y disuelve la sílice, la
alúmina, el óxido de berilio y los compuestos portadores de cromo.
Esquema de fabricación de esmeraldas sintéticas "flux"
(www.uned.es)
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Al descender la temperatura, a razón de unos 4 ° C por hora, se
forman cristales de esmeralda sobre las semillas.
En algunos aspectos, las piedras creadas por Chatham llegan a ser
superiores a las esmeraldas naturales; debido a que éstas últimas, pueden
presentar muchas fracturas e inclusiones. Mientras que las de Chatham
no poseen ninguno de estos defectos. Así mismo, nuestro fabricante de
esmeraldas no sólo fue un brillante e inquieto científico, sino que además
fue un hombre de negocios muy astuto. Creo una compañía para la
comercialización de sus esmeraldas y desarrolló la tecnología para crear
rubíes, alejandritas, y zafiros azules y naranjas. Chatham murió en 1983,
pero su hijo heredó sus negocios y tan sólo unos años después del
fallecimiento, su compañía logró crear diamantes en el laboratorio,
realizando así su mayor anhelo y esta vez sin destruir los cristales de todo
un vecindario.
Carla P. Yanes es licenciada en Geología por la Universidad
de Granada. Además, participó en la promoción de 2014 del curso de
Edafología, Química Agrícola y Biología Vegetal de la Unesco en la EEZ de
Granada.
Para saber más: Gemas de ayer, de hoy y de mañana: introducción al
estudio de las piedras preciosas. Joaquín Solans Huguet.
http://www.uned.es/cristamine/gemas/sintesis/sint_mnu.htm
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