Risulta essere difficile fornire una definizione esatta di cosa sia una gemma. Tuttavia, è possibile definire le caratteristiche fondamentali che una gemma deve avere per poter essere considerata tale
-Bellezza
-Relativa rarità
-Durevolezza
Bellezza e rarità contribuiscono indubbiamente alla selezione e al valore di una gemma, ma da sole non bastano.
La gemma deve anche essere durevole nel tempo. Investireste una parte consistente del vostro denaro per acquistare una gemma che si usura e perde le proprie caratteristiche estetiche nell’arco di pochi anni?
Assume, quindi, importanza fondamentale la durezza della gemma,
La durezza è definita come la resistenza che la superficie di un materiale oppone alla scalfitura (o abrasione) da parte di una punta di un altro materiale su cui si esercita una pressione che è minore di quella necessaria a indurre una sfaldatura o una frattura.
La definizione di durezza pone seri problemi di classificazione, ma anche di misurazione, dal momento che è estremamente «soggettiva»: è infatti funzione sia della natura del materiale con cui si scalfisce la superficie, ma anche della pressione esercitata su di essa.
La classificazione della durezza è spesso stata effettuata con metodi piuttosto grossolani. Anticamente, per esempio, i minerali venivano classificati in durissimi (non venivano scalfiti da una punta di acciaio), duri (scalfibili da una punta di acciaio) e teneri (scalfibili dall’unghia).
Nel 1816, il fisico mineralogista tedesco Friedrich Mohs (1773-1839), osservando che una sostanza più tenera viene scalfita da una più dura, ma non viceversa, definì una scala empirica di durezza che oggi prende il suo nome.
La SCALA Dl MOHS è un metodo di classificazione incredibilmente grossolano che, tuttavia, si adatta alla natura di una proprietà fisica particolare come la durezza.
La scala è costituita da dieci minerali in ordine crescente di durezza, dove ogni minerale di numero superiore scalfisce i precedenti, ma viene scalfito dai successivi.
I dieci minerali indicano della scala di Mohs vennero scelti in funzione di due caratteristiche principali:
-la relativa disponibilità geografica;
-la relativa purezza chimica che garantisce una durezza costante del minerale.
Un minerale che scalfisce l’apatite, ma è scalfito dall’ortoclasio avrà durezza compresa tra 5 e 6. Una valutazione della
profondità dello scalfito a parità di pressione permette una stima del valore tra i due termini estremi.
È evidente che una gemma la cui durezza sia inferiore a 7 verrà nel tempo abrasa dalle particelle di quarzo molto comuni in atmosfera.
È il caso ad esempio della malachite (durezza 4): un cabochon di malachite dopo diversi anni di esposizione all’atmosfera verosimilmente mostrerà segni di abrasione superficiale.
La durezza delle unghie delle persone è tra 2-3.
Una caratteristica della scala di Mohs di cui è fondamentale essere consci è che si tratta di una scala relativa e non assoluta.
ln tempi più recenti sono state messe a punto diverse tecniche in grado di misurare in modo assoluto la durezza.
Sebbene la durezza sia una proprietà fisica di grande importanza per le gemme e la scala di Mohs sia un utile strumento di classificazione, il test della durezza ha scarsa rilevanza in gemmologia, soprattutto perché è un test distruttivo che rischia di lasciare un segno permanente sulla gemma investigata, ma anche perché raramente è discriminante. Un raro esempio di applicabilità riguarda il diamante che è l’unica gemma in grado di scalfire il corindone.
La durezza non è una proprietà scalare, cioè una proprietà che non varia con l’orientazione del corpo in esame, ma vettoriale: vale a dire, cambia a seconda della direzione in presa in esame ed è rappresentabile da un vettore caratterizzato da una direzione e un modulo (quest’ultimo è il valore della durezza).
La cianite, ad esempio, ha una durezza di 4 nella direzione parallela al prisma, ma di 7 nella direzione perpendicolare ad esso.
Anche in un minerale monometrico come il diamante la durezza cambia a seconda della direzione considerata.
La ragione della natura non isotropa della durezza di un minerale è il suo stato cristallino. I minerali sono cristalli: sono, quindi, caratterizzata da una distribuzione ordinata e periodica di atomi nello spazio.
Questi atomi sono tra loro legati da diversi tipi di legame: covalente, ionico, Van der Waals. In talune direzioni i legami saranno più forti e in altre più deboli. Scalfire una superficie caratterizzata da legami più forti sarà dunque più difficile: di conseguenza lungo la direzione perpendicolare a tale superficie il minerale (e la gemma) sarà caratterizzato da una maggiore durezza.
La durezza di un minerale non va confusa con la sua tenacità. Entrambe concorrono a definire la durevolezza «meccanica» di una gemma. La TENACITÀ è la resistenza che un materiale oppone alla frattura, sia essa irregolare o regolare (in questo caso di parla di sfaldatura). L’opposto della tenacità è la FRAGILITÀ.
Per esempio, il diamante è il composto più duro che esista, ma nonostante sia piuttosto tenace e nonostante la durezza estrema, non è indistruttibile.