EL RUBÍ

El rubí, es considerado una de las cuatro gemas preciosas junto al zafiro, la esmeralda y el diamante.

Este mineral de color rojizo, esta formada por cristales de óxido de aluminio Al₂O₃, que contiene una pequeña concentración, de alrededor de 0.05%, de impurezas de óxido de cromo Cr₂O₃ responsable del color que tiene el rubí.

Pertenece, junto al zafiro, a la familia del corindón. Llamándose rubí a los corindones rojos y zafiro a todos los demás colores, incluido el rosado. Siendo la composición química de los zafiros: una mezcla de óxidos de aluminio, hierro, vanadio y titanio.

Composición química:

• Rubí:

El rubí es una variedad del corindón (óxido de aluminio Al₂O₃ ) con una pequeña fracción de los iones Al⁺³ remplazados por iones Cr⁺³. Siendo la estructura cristalina del corindón:


Encontrándose cada ion Cr⁺³, al igual que el Al⁺³ , coordinado a seis iones O^-2 adoptando una geometría octaédrica, ya que ésta es la más estable si nos fijamos en la teoría del campo cristalino, con una energía de estabilización del campo cristalino: EECC = -1.2 ∆₀


Teniendo en cuenta que los estados de oxidación mas estables de los elementos de la 1º serie de transición son los mas pequeños, por lo general +ІІ y +ІІІ. Por tanto no es de extrañar que el cromo se encuentra en este mineral con E.O = +ІІІ, ya que es el más estable.

El color rojo del mineral se debe: el ion Cr⁺³ tiene una configuración electrónica [Ar] 3d³, por tanto la absorción de radiación electromagnética hace que los electrones se desplacen desde los orbitales t_2g a los e_g (transiciones d-d). Absorbiendo este ion la luz en la parte del espectro amarilla-verde del espectro y transmitiendo en la rojiza (el color complementario del amarillo-verde).

• Zafiro:

El zafiro, al igual que el rubí, es una variedad del corindón (óxido de aluminio Al₂O₃) con una pequeña fracción de los iones Al⁺³ remplazados por iones vanadio (dando color púrpura al mineral), titanio (dando color azul) y hierro (dando color amarillo-verde al mineral). Donde el ion hierro puede encontrarse como Fe⁺² o Fe⁺³, mientras el titanio se encuentra generalmente como Ti⁺⁴. Debiéndose el color a las transiciones d-d para el caso del vanadio e hierro, y a las bandas de transferencia de carga en el titanio.

Propiedades del rubí:

• Propiedades físicas:

El rubí al presentar una estructura cristalina, tiene alta estabilidad como: alta dureza, alto punto de fusión y poca reactividad química.

Propiedades físicas
Color:	Rojo, pero varía con la concentración de cromo en la mena.
Dureza en escala Mohs:	9.0, el rubí es duro.
Punto de fusión:	2044ºC, variando en unos grados dependiendo de la concentración de cromo.
Densidad:	3.0 - 4.2, según la cristalización.
Solubilidad:	Ninguna.

• Propiedades químicas

El rubí es resistente a la corrosión pues es estable. No se puede disolver en ácidos halogenuros pero si en ácidos oxidantes como: Ac. Sulfúrico para formar con el cromo cromato (CrO₄^-2) y con el óxido de aluminio un sulfato de aluminio. También lo ataca el ácido perclórico y el fluorhídrico.

El rubí sintético e imitación:

A pesar de existir yacimientos de rubíes en diversos lugares del mundo, actualmente se fabrica artificialmente en su mayoría.

Hay que destacar que las imitaciones copian la forma y el color de la piedra pero no poseen sus características físicas o químicas. Sin embargo, las gemas sintéticas no son necesariamente una imitación. Por ejemplo el diamante, el rubí, el zafiro y la esmeralda creados en laboratorios poseen las mismas características físicas y químicas a las naturales.

En 1903, Frimy y Auguste Verneuil fabricaron artificialmente rubí, mezclando BaF₂ y Al₂O₃ con una pequeña cantidad de cromo y calentándolo a una temperatura superior de 2000ºC.

Los rubíes sintéticos se preparan de la siguiente manera:

• Primero se utiliza óxido de aluminio (Al₂O₃) y óxido de cromo (Cr₂O₃) en cantidades estequiométricas en un crisol de platino.
• Después se calienta a unos 2000 K durante 250 minutos.
• Finalmente se enfría y se observa como el cristal queda en el fondo del crisol.

La espinela roja es una imitación del rubí. Siendo ésta una espinela normal de fórmula química MgAl₂O₄, donde algunos iones Al⁺³ han sido intercambiados por iones Cr⁺³ encontrándose cada ion Cr⁺³, al igual que el Al⁺³ , coordinado a seis iones O^-2 adoptando una geometría octaédrica, ya que ésta es la mas estable si nos fijamos en la teoría del campo cristalino, como se explicó en el apartado de composición química del rubí, donde se explica también la coloración roja que tiene el mineral (espinela roja).

Aplicaciones:

Sus usos se restringen a joyería y aplicaciones láser para crear los láseres de helio-rubí y los de rubí puro.

• Láser de rubí:

Fue el primer láser que funcionó en el mundo en 1960, cuyo medio activo (sistema en el cual ocurre los procesos de absorción y emisión) es un cristal de rubí sintético (una barra cilíndrica de 1 a 15 mm de radio y algunos centímetros de largo) que es bombeado ópticamente.



-Funcionamiento:

Los centros activos en el rubí son los iones de cromo, Cr⁺³, que son excitados por la energía óptica proporcionada por lámparas flash, de forma que los electrones de los orbitales t_2g pasa a los orbitales más energéticos, e_g. Estos electrones de los orbitales eg vuelven al estado fundamental, dando de nuevo la configuración electrónica: t_2g³, emitiendo fotones con longitudes de onda característicos que forman el haz láser.

Las desventajas que presentan estos láser son: su baja eficiencia (es menor del 0.1%) y la dificultad en el crecimiento de los cristales de rubí sintéticos.

-Aplicaciones:

Este láser ha sido utilizado con éxito en aplicaciones industriales (destaca su uso en la microperforación), militares (han sido utilizados como “marcadores de blanco”), médicas (problemas dermatológicos, tumores cancerosos, bisturí láser, tratamiento de úlceras, o en las venas para destruir obstrucciones en cuestión de minutos) y científicas (obtener energía por medio de microexplosiones termonucleares de fusión que puedan ser utilizables para fines civiles).