Luminescenza dei minerali: fluorescenza, fosforescenza e lampada UV
Alcuni minerali emettono luce visibile quando sono illuminati da raggi UV: è la fluorescenza. Calcite, fluorite, rubino, willemite: meccanismo, esempi e sicurezza della lampada UV.
Da ricordare
| Fluorescenza | Emissione di luce durante l'illuminazione, che cessa con essa |
|---|---|
| Fosforescenza | Emissione che persiste dopo l'illuminazione |
| Triboluminescenza | Bagliore prodotto da sfregamento o schiacciamento (sfalerite, quarzo) |
| Origine della parola | « Fluorescenza » deriva da fluorite, nome dato nel 1852 da G. G. Stokes |
| Lunghezze d'onda UV | Lunga: 365 nm (UV-A). Corta: 254 nm (UV-C, pericolosa) |
| Sicurezza | Non fissare mai la lampada UV né orientarla verso gli occhi |
Quando una pietra emette luce
Quando un minerale assorbe energia luminosa, per esempio luce ultravioletta (UV), alcuni dei suoi atomi possono riemetterla sotto forma di luce visibile di un altro colore: è la luminescenza. Si distinguono diversi casi:
| Fenomeno | Che cosa succede | Esempi |
|---|---|---|
| Fluorescenza | La pietra brilla durante l'illuminazione UV e si spegne quando la si ferma | Fluorite, calcite, rubino, willemite, scheelite |
| Fosforescenza | Il bagliore persiste da alcuni secondi a diverse ore dopo l'eccitazione | Alcune calciti, alcuni diamanti, willemite (UV corti) |
| Triboluminescenza | Luce prodotta da urto, sfregamento o rottura | Sfalerite, quarzo, zucchero |
| Termoluminescenza | Luce emessa quando si riscalda il minerale | Fluorite (riscaldata emette un bagliore) |
| Tenebrescenza | Il colore cambia sotto UV o al sole, poi torna al buio | Hackmanite (sodalite) |
La parola « fluorescenza » deriva dalla fluorite: fu il fisico britannico George Gabriel Stokes a proporla nel 1852, dopo aver osservato questa proprietà in questo minerale. Anche il fluoro deve il suo nome alla fluorite.
Il meccanismo, in breve
La luce UV trasporta più energia della luce visibile. Un atomo « attivatore » che la assorbe passa in uno stato eccitato, poi torna allo stato di partenza perdendo energia in più tappe, tra cui un'emissione di luce a lunghezza d'onda maggiore, quindi visibile. Gli attivatori più frequenti sono il manganese (Mn²⁺, rosso della calcite, verde della willemite), il cromo (Cr³⁺, rosso del rubino), l'europio (Eu²⁺, blu-violetto di molte fluoriti) e l'uranio sotto forma di ione uranile (verde-giallo vivo). Al contrario, il ferro spegne la fluorescenza: un minerale ricco di ferro quasi non brilla mai.
Ciò spiega perché uno stesso minerale può reagire in modo diverso secondo il giacimento: tutto dipende dalle impurità che contiene.
Esempi di reazioni sotto UV
| Minerale | Reazione tipica | Osservazione |
|---|---|---|
| Fluorite | Blu-violetto (UV lunghi) | Variabile secondo i giacimenti; a volte nessuna |
| Calcite | Rosso, rosa, a volte bianco o blu | Spesso dovuta al manganese |
| Willemite | Verde vivo (UV corti) | Celebre a Franklin, nel New Jersey, insieme alla calcite rossa |
| Rubino | Rosso intenso (UV lunghi) | Dovuto al cromo |
| Diamante | Spesso blu (UV lunghi), per circa un terzo dei diamanti | Variabile, a volte fosforescente |
| Scheelite | Blu chiaro (UV corti) | Usata per la prospezione |
| Ambra baltica | Blu-verde pallido a giallo verdastro | Indizio utile, non una prova |
| Opale, ialite | Spesso verde vivo (ialite) | Dovuto a tracce di uranio |
| Hackmanite | Rosa-violetto dopo esposizione | Torna al buio: tenebrescenza |
I gemmologi a volte usano la fluorescenza come indizio: una pietra sintetica non sempre reagisce come il suo equivalente naturale. Ma, poiché le reazioni variano da un campione all'altro, non basta mai a identificare una pietra o a garantirne l'origine.
La pietra di Bologna
La fosforescenza ha una storia celebre. Intorno al 1602, un calzolaio alchimista di Bologna, Vincenzo Casciarolo, trova una pietra pesante (barite) che, riscaldata con carbone e poi esposta alla luce del giorno, brilla al buio. La si chiama « pietra di Bologna ». Gli studiosi dell'epoca vi vedono un mistero: la luce può dunque essere « immagazzinata ». Oggi si sa che il riscaldamento ha trasformato il solfato di bario in solfuro, capace di fosforescenza, con impurità attivatrici. Non ripeta l'esperimento: richiede un calore intenso.
Le « pietre che brillano nel buio » vendute in commercio sono in genere materiali fabbricati, spesso ciottoli di cemento, resina o vetro contenenti una polvere fosforescente (alluminato di stronzio drogato). Non sono minerali naturali.
Esperimenti e sicurezza
Senza lampada UV. Nell'oscurità totale, strofini con forza due cristalli di quarzo l'uno contro l'altro: possono apparire deboli bagliori gialli (triboluminescenza). Perché l'occhio li veda, bisogna restare alcuni minuti al buio.
Con una lampada UV. Se ne usa una, scelga una lampada UV-A da 365 nm, da hobbista, e segua queste regole:
- non guardi mai direttamente la lampada e non la orienti mai verso una persona o un animale;
- indossi occhiali che bloccano i raggi UV;
- eviti le lampade a UV corti (254 nm): possono bruciare la pelle e gli occhi;
- non esponga a lungo la pelle e non lasci che i bambini la usino da soli;
- alcune pietre cambiano colore al sole o ai raggi UV: non le esponga troppo a lungo.
Minerali radioattivi. Alcuni minerali di uranio (autunite, torbernite) sono molto fluorescenti ma radioattivi: non rientrano nelle pietre decorative ordinarie e vanno maneggiati con cautela, secondo le regole di sicurezza. Vedi le pietre da maneggiare con cautela.
Luminescenza e scelta di una pietra
La luminescenza è una curiosità scientifica: una pietra fluorescente può apparire più azzurrata o più spenta alla luce piena del sole (che contiene UV) che sotto una lampada da tavolo. Non è né un difetto né una prova di qualità. Se apprezza questo effetto, consulti le schede delle pietre fluorescenti delle nostre guide: fluorite, calcite, ambra, sodalite. Qualsiasi affermazione di salute o di energia legata alla « luce » di una pietra è priva di fondamento scientifico; vedi litoterapia: ciò che si crede, ciò che si sa.
Domande frequenti
Qual è la differenza tra fluorescenza e fosforescenza?
La fluorescenza cessa non appena finisce l'illuminazione. La fosforescenza persiste dopo, da alcuni secondi a diverse ore.
Perché non tutte le fluoriti brillano?
Perché la fluorescenza dipende da impurità (in particolare l'europio), che variano da un giacimento all'altro, e perché il ferro la spegne.
Una lampada UV venduta in commercio è pericolosa?
Le lampade UV-A da 365 nm da hobbista sono di uso comune, ma non guardi mai la lampada e protegga gli occhi. Eviti gli UV corti (254 nm).
Si può riconoscere un diamante con una lampada UV?
No. Circa un terzo dei diamanti è fluorescente, gli altri no, e anche alcune imitazioni lo sono. Solo un laboratorio può concludere.
Le pietre che brillano nel buio sono naturali?
Quelle in commercio sono quasi sempre fabbricate con polvere fosforescente. Alcuni minerali naturali fosforescono debolmente.
Da leggere anche
I significati citati appartengono alla tradizione e al simbolismo. Non sono né promesse di risultati né consigli medici. Torna a Mineralogia per principianti.