Gema (mineralogia)

 Nota: "Pedras preciosas" redireciona para este artigo. Para outros significados, veja Circuito Turístico das Pedras Preciosas.

Uma gema (do latim gemma) ou pedra preciosa é um mineral, rocha ou material petrificado que, quando lapidado ou polido, é colecionável ou usável para adorno pessoal em joalharia. Algumas são orgânicas, como o âmbar (resina de árvore fossilizada) e o azeviche (uma forma de carvão). Certas gemas, embora valiosas e bonitas, não são suficientemente duras ou são demasiado frágeis para serem usadas em joias (por exemplo, rodocrosita), mas são exibidas em museus e procuradas por colecionadores.

Características e classificação

As gemas são descritas e classificadas através de diferentes especificações técnicas. Em primeiro lugar vem a sua composição química. Os diamantes, por exemplo, são constituídos por carbono (C), os rubis e safiras, por óxido de alumínio (Al₂O₃). Dependendo da simetria dos cristais, as gemas são enquadradas em um de sete sistemas cristalinos: cúbico, hexagonal, trigonal, tetragonal, ortorrômbico, monoclínico ou triclínico. Um outro termo usado é o hábito, a forma ou combinação de formas que a gema exibe. Como exemplo, os diamantes cristalizam no sistema cúbico e são encontrados frequentemente na forma octaédrica.

As gemas são classificadas em grupos, espécies ou variedades. Por exemplo: o rubi é a variedade vermelha da espécie coríndon enquanto todas as outras cores desse mineral constituem a variedade safira. A esmeralda (verde), a água-marinha (azul), a bixbita (vermelha), o gochenita (incolor), o heliodoro (amarelo) e a morganite (rosa) são todas variedades da espécie mineral berilo. Turmalina e granada são nomes de grupos de gemas, não de uma espécie ou variedade. As gemas caracterizam-se por: índice de refração, dispersão, peso específico, dureza, clivagem, modo de fratura e brilho. Podem exibir ou não pleocroísmo e luminescência e têm um espetro de absorção característico de cada uma delas.

Certos materiais ou falhas numa gema podem estar presentes na forma de inclusões características. As gemas de um determinado local podem apresentar características próprias que não são vistas na mesma gema quando procedente de outros locais.

As gemas e demais substâncias gemológicas podem ser classificadas, conforme se vê na tabela abaixo.

Valor

Não existe um sistema padronizado e universalmente aceito para a classificação de todas as gemas. Os diamantes são avaliados segundo um sistema desenvolvido pelo Instituto Gemológico da América (GIA) no início da década de 1950. Historicamente, todas as pedras preciosas eram classificadas a olho nu; o sistema do GIA introduziu uma inovação fundamental ao adotar a ampliação óptica de 10× como padrão laboratorial para a avaliação da pureza (clareza). Outras gemas continuam sendo avaliadas prioritariamente a olho nu (pressupondo acuidade visual 20/20).

O recurso mnemônico dos «quatro Cs» (color, cut, clarity e carat — cor, lapidação, pureza e peso em quilates) foi criado para estruturar os parâmetros de classificação do diamante. Com adaptações, essas categorias também auxiliam na avaliação qualitativa das demais gemas. O peso relativo de cada critério varia conforme se trate de gemas coradas ou de diamantes incolores: nos diamantes incolores, a lapidação (cut) é o determinante primário de valor, seguida pela pureza e pela cor. Um diamante lapidado com proporções ideais maximiza o retorno de luz ao decompor a luz branca nas cores do espectro (dispersão), fragmentá-la em reflexos cintilantes dinâmicos (cintilação) e direcioná-la aos olhos do observador (brilho). Em seu estado bruto cristalino, o diamante não manifesta tais efeitos ópticos, exigindo geometria e angulação precisas na lapidação. Já em gemas coloridas — incluindo os diamantes de cores extravagantes (fancy) —, a saturação, o tom e a beleza da cor constituem o determinante primordial de qualidade e valor.

As características físicas que agregam valor a uma gema corada incluem a cor, a pureza em menor escala (esmeraldas, por exemplo, contêm quase que invariavelmente inclusões e fissuras internas), a qualidade do corte e a ocorrência de fenômenos ópticos especiais, como o zoneamento de cor (distribuição irregular do pigmento em faixas ou setores) e o asterismo (efeito luminoso em forma de estrela).

Além das pedras mais tradicionais — diamante, rubi, safira e esmeralda —, a pérola e a opala também foram historicamente classificadas como pedras preciosas no comércio de joias. Até a descoberta de abundantes jazidas no Brasil no século XIX, a ametista também era considerada uma pedra preciosa de primeira grandeza (integrando o grupo das chamadas gemas cardinais desde a Grécia Antiga). Mesmo durante o século XX, minerais como água-marinha, peridoto e olho-de-gato (crisoberilo cimofano) alcançaram elevado apreço no mercado, reforçando a correlação entre escassez na natureza, categorização formal e valor econômico.

Atualmente, o comércio gemológico evita a antiga distinção rígida entre pedras preciosas e semipreciosas. Diversas variedades minerais são empregadas na alta joalheria, com valores atrelados à assinatura do designer, tendências de moda, disponibilidade de mercado e tratamentos aplicados. Não obstante, o diamante, o rubi, a safira e a esmeralda preservam um prestígio histórico e comercial superior ao das demais pedras.

Gemas raras ou incomuns — categoria que abrange espécimes cuja ocorrência com transparência e qualidade para lapidação é tão infrequente que permanecem restritos ao conhecimento de colecionadores e especialistas — incluem minerais como andaluzita, axinita, cassiterita, clinohumita, painita e berilo vermelho.

A precificação e o valor comercial são determinados por atributos qualitativos que compreendem pureza, raridade, homogeneidade interna, apelo visual e demanda mercadológica. Os mecanismos de formação de preços diferem substancialmente: nas gemas coradas, a cotação depende da relação direta entre oferta e procura nos centros de lapidação e comercialização, enquanto no mercado de diamantes os parâmetros são mais tabulados e regulados por listas de preços do setor atacadista.

Além do valor estético e ornamental na joalheria, praticantes e proponentes da chamada medicina energética atribuem valor comercial e místico às gemas em razão de alegadas propriedades terapêuticas e de poderes curativos.

Tratamento

Gemas são frequentemente tratadas para realçar sua cor ou pureza. Em alguns casos, o tratamento aplicado também pode aumentar a durabilidade do mineral. Embora pedras preciosas naturais possam ser aprimoradas pelos métodos tradicionais de corte e lapidação, outros processos de tratamento permitem modificar e elevar sua aparência estética. Dependendo do tipo e da intensidade do processo empregado, o valor de mercado da gema pode ser substancialmente alterado. Determinados tratamentos são amplamente aceitos pelo mercado quando o resultado obtido é estável e permanente, ao passo que outros sofrem rejeição comercial, principalmente nos casos em que a cor resultante é instável e sujeita a desbotamento ou reversão ao tom original.

Preenchimento de fraturas

O preenchimento de fraturas com substâncias de índice de refração semelhante ao do mineral hospedeiro é utilizado em diversas gemas, como diamantes, esmeraldas e safiras. A partir de 2006, os chamados «rubis com preenchimento de vidro» (glass-filled rubies) ganharam grande projeção comercial: rubis brutos de baixa qualidade com mais de 10 quilates (2 g) e fraturas acentuadas passaram a ser tratados com vidro de chumbo de alto índice de refração, melhorando expressivamente sua transparência e homogeneidade visual. Esse tipo de tratamento é facilmente detectado em laboratórios gemológicos por meio de microscopia e identificação de bolhas de ar residuais ou reflexos ópticos anômalos.

Clareamento e branqueamento

O clareamento ou branqueamento químico (bleaching) é amplamente aplicado para atenuar, homogeneizar ou remover manchas e colorações indesejadas em materiais gemológicos orgânicos e agregados minerais. Após essa etapa inicial de descoloração, pode-se realizar um tratamento combinado por tingimento. O peróxido de hidrogênio (água oxigenada concentrada) é o reagente mais utilizado, com aplicação consagrada no tratamento de jade e pérolas. No caso do jade, o branqueamento químico (destinado a remover óxidos de ferro) costuma ser sucedido pela impregnação de resinas poliméricas transparentes (conhecido comercialmente como «jade tipo B»), aumentando sua estabilidade estrutural e durabilidade.

Gemas sintéticas e artificiais

As gemas sintéticas diferem fundamentalmente de imitações ou gemas simuladas.

Gemas sintéticas são física, óptica e quimicamente idênticas à pedra natural correspondente, mas são produzidas em laboratório. Já as gemas de imitação ou simuladas possuem composição química distinta da pedra natural, embora possam apresentar aparência visual muito semelhante; podem consistir em gemas sintéticas de outros minerais de fabricação mais acessível (espinélio), vidro, plástico, resinas ou outros compostos químicos.

Exemplos de pedras simuladas ou imitações incluem a zircônia cúbica (composta por óxido de zircônio), a moissanita sintética, bem como o coríndon incolor ou espinélios sintéticos, todos amplamente utilizados como simuladores de diamante. Os simuladores imitam o aspecto visual e a cor da gema autêntica, mas não possuem suas propriedades físicas nem químicas. Em geral, todos apresentam dureza inferior à do diamante. A moissanita, por sua vez, possui um índice de refração superior ao do diamante e, quando comparada lado a lado com um diamante de dimensões e lapidação equivalentes, exibe maior «fogo» (dispersão de luz).

Gemas cultivadas, sintéticas ou «criadas em laboratório» não são imitações: a matriz mineral básica e os elementos traço cromóforos são idênticos em ambas. Por exemplo, diamantes, rubis, safiras e esmeraldas já foram sintetizados em laboratórios com características químicas e físicas indistinguíveis das variedades naturais. O coríndon sintético (criado em laboratório), incluindo o rubi e a safira, é amplamente produzido e possui custo substancialmente inferior ao das gemas naturais. Pequenos diamantes sintéticos são fabricados em larga escala como abrasivos industriais, embora gemas sintéticas maiores com qualidade para joalheria já sejam produzidas com pesos de múltiplos quilates.

Quer se trate de uma gema natural ou sintética, as propriedades químicas, físicas e ópticas permanecem as mesmas: ambas são compostas pelo mesmo mineral, coloridas pelos mesmos elementos traço, possuem a mesma dureza, densidade e resistência mecânica, e exibem os mesmos padrões de espectro de absorção, índice de refração e birrefringência (quando presente). As pedras criadas em laboratório costumam apresentar coloração mais homogênea e vívida, uma vez que as impurezas habituais das pedras naturais não estão presentes na matriz sintética. Os espécimes sintéticos são concebidos isentos de imperfeições naturais que comprometem a pureza ou o tom da gema, a menos que sejam introduzidas intencionalmente para conferir uma aparência mais rústica ou enganar peritos avaliadores. Por outro lado, as gemas sintéticas frequentemente exibem falhas diagnósticas não observadas na natureza, como partículas microscópicas de metal corroído desprendidas dos cadinhos e bandejas laboratoriais utilizados durante o processo de síntese.

Processos de síntese

Os métodos de síntese mineral dividem-se em duas categorias principais: processos a partir de fusão (melt) ou processos a partir de soluções (solution).

Processo de fusão em chama de Verneuil (fusão)

O processo de fusão em chama foi o primeiro método a produzir com êxito grandes volumes de gemas sintéticas destinadas ao mercado comercial. Permanece até hoje como a técnica mais econômica e difundida para a produção de coríndon.

A fusão em chama é realizada no forno de Verneuil. O equipamento é composto por um maçarico invertido que produz uma chama oxídrica de temperatura extrema, um dispensador de pó mineral e um pedestal cerâmico. O pó químico correspondente aos componentes da gema passa através dessa chama, fundindo os reagentes, que caem sobre um suporte e solidificam-se progressivamente na forma de uma massa cristalina denominada boule (ou ampola). Para a síntese do coríndon, a chama atinge cerca de 2000 °C. O procedimento dura algumas horas e resulta em um monocristal com as mesmas propriedades do mineral natural.

Na fabricação de coríndon, emprega-se pó puro de óxido de alumínio associado a diferentes dopantes químicos para conferir a coloração desejada:

• Óxido de cromo para o rubi;
• Óxido de ferro e titânio para a safira azul;
• Óxido de níquel para a safira amarela;
• Níquel, cromo e ferro para a safira alaranjada;
• Manganês para a safira rosa;
• Cobre para a safira verde-azulada;
• Cobalto para a safira azul-escura.

Processo Czochralski (fusão)

Em 1918, o método Czochralski foi desenvolvido por Jan Czochralski, sendo também conhecido como método de «puxamento de cristal». Nesse procedimento, os reagentes precursores da gema são fundidos em um cadinho refratário. Um cristal-semente é introduzido no material em fusão e, à medida que a cristalização se inicia em sua superfície, a semente é lentamente rotacionada e puxada para cima, permitindo o crescimento contínuo do cristal. O processo é aplicado ao coríndon, embora seja menos comum comercialmente devido ao custo operacional.

Crescimento por fluxo fundido (solução)

O método de crescimento por fluxo fundido foi o primeiro processo capaz de sintetizar esmeraldas com qualidade gemológica. O procedimento tem início em um cadinho resistente a altas temperaturas (geralmente de grafite ou platina), preenchido com uma substância fundente (flux). Os componentes específicos da gema são adicionados e dissolvidos nesse meio líquido aquecido, recristalizando lentamente para originar o mineral desejado. Trata-se de um método demorado em comparação à fusão em chama, podendo levar de dois meses a um ano dependendo das dimensões finais pretendidas para os cristais.

Crescimento hidrotérmico (solução)

O processo de crescimento hidrotérmico busca reproduzir as condições geológicas naturais de cristalização mineral. Os reagentes químicos precursores são selados em uma autoclave hermética com água sob pressões extremas. A água é aquecida muito além de seu ponto de ebulição convencional, o que permite dissolver compostos que em condições normais seriam insolúveis. Como não é possível introduzir novos materiais com a câmara pressurizada, utilizam-se lâminas de sementes cristalinas provenientes de lotes anteriores, sobre as quais o novo material precipita e se desenvolve. O ciclo de síntese estende-se habitualmente por várias semanas.

Diagnóstico e características distintivas

As gemas sintéticas compartilham as mesmas propriedades químicas e físicas com os minerais naturais, mas exibem particularidades diagnósticas microscópicas que permitem diferenciá-las em laboratórios gemológicos. Essas distinções sutis exigem técnicas avançadas de microscopia e espectrometria. Gemas sintéticas não detectadas representam um risco de fraude no comércio internacional ao serem comercializadas como espécimes naturais raros. Por essa razão, peritos gemólogos buscam feições diagnósticas ligadas ao ambiente e ao mecanismo físico-químico de crescimento de cada cristal:

Gemas produzidas pelo processo de fusão em chama costumam apresentar:

• Pequenas bolhas de gás esféricas retidas no interior da boule durante a solidificação;
• Linhas e faixas curvas de crescimento visíveis sob magnificação;
• Marcas de estresse mecânico e microfraturas na superfície decorrentes do polimento.

Gemas obtidas por fluxo fundido costumam apresentar:

• Pequenas cavidades preenchidas por resíduos do solvente fundente (flux);
• Inclusões sólidas de partículas metálicas desprendidas do cadinho utilizado.

Gemas produzidas por crescimento hidrotérmico costumam apresentar:

• Inclusões características de resíduos dos recipientes refratários e estruturas de crescimento em padrão de espinha de peixe (chevron).

História

Antes do advento dos métodos de síntese laboratorial, as únicas alternativas comerciais às pedras preciosas naturais eram as imitações ou falsificações em vidro e pastas vítreas. Em 1837, ocorreu a primeira síntese bem-sucedida de rubi quando o químico francês Marc Gaudin produziu minúsculos cristais de rubi ao fundir sulfato de alumínio e potássio com cromato de potássio, naquele que viria a ser o precursor do método de fluxo fundido. Posteriormente, outro químico francês, Edmond Frémy, conseguiu sintetizar quantidades expressivas de pequenos cristais de rubi empregando um fundente à base de chumbo.

Anos mais tarde, desenvolveu-se uma alternativa comercial rotulada como «rubi reconstituído». O produto era anunciado como o resultado da fusão de fragmentos residuais de rubis naturais. Tentativas posteriores de replicar o método comprovaram que essa reconstituição direta era tecnicamente inviável, concluindo-se que tais peças eram, na realidade, produzidas por fusão direta de pó de coríndon em etapas sucessivas.

Auguste Verneuil, discípulo de Frémy, desenvolveu o método de fusão em chama como alternativa ao processo de fluxo fundido. Verneuil concebeu fornos capazes de produzir grandes volumes de coríndon sintético de maneira muito mais eficiente e econômica, transformando profundamente a indústria joalheira mundial. O processo é empregado até os dias atuais em fornos que guardam os princípios estruturais do projeto original, alcançando uma produção global anual de coríndon da ordem de 1 bilhão de quilates.

Referências

Ligações externas

Outros projetos Wikimedia também contêm material sobre este tema:
	Livros e manuais no Wikilivros
	Categoria no Commons

• (em inglês) Gemological Institute of America
• Livro das Pedras Preciosas Reais é um manuscrito árabe de 1554 que fala sobre pedras preciosas numerosas em grande extensão.
• O desabrochar das reflexões sobre as pedras preciosas é um livro em árabe do século 17, que tem sido chamado de "tratado mais detalhado e completo da Idade Média em pedras e suas propriedades."
• (em inglês) List of Precious and Semi Precious Stones
• (em inglês) Precious vs. Semiprecious Gems: What's the Difference?