CORES E DEFEITOS INDUZIDOS
POR IRRADIAÇÃO NA
MONTEBRASITA/AMBLIGONITA
Prof. Klaus Krambrock
Objetivos
Uma nova ocorrência de montebrasita com qualidade gemológica foi
recentemente descoberta perto de Galiléia, MG, Brasil. Minerais-gema de
até 200 quilates foram preparados.
Montebrasita com formula química LiAlPO4(Fx,OH1-x) é geralmente sem
cor, ou levemente amarelada e forma uma solução sólida com ambligonita.
Montebrasita e rica em hidroxila enquanto ambligonita rica em flúor.
Não é conhecido um tratamento para induzir cor na montebrasita.
Neste trabalho, irradiação gama e irradiação por nêutrons e elétrons foram
estudadas para induzir cor na montebrasita.
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2
Ocorrências estudadas
Pedra de cerca de 1 kg.
Pedra lapidada de cerca de 185 ct.
3
Estrutura e química de montebrasita
Montebrasita e ambligonita com composição química LiAlPO4(Fx,OH1-x)
formam uma solução solida rica em hidroxila e flúor, respectivamente, e
ambos pertencem ao grupo triclínico P-1.
A estrutura é caracterizada por octaedros distorcidos de AlO4(OH)2 e
quais são interconectados ao longo da direção [110] via íons/moléculas de
(F,OH). Nos lados laterais, estes são conectados por quase perfeitos
tetraedros de PO4. Entre os octaedros e tetraedros se formam cavidades
que são ocupados por íons de Li em duas posições levemente diferentes
deslocados do centro.
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Os parâmetros da célula unitária são:
a = 5.178 , b = 7.123, c = 5.053 Å
 = 112.03°,  = 97.9°,  = 67.81° e Z = 2.
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4
Análise de microsonda eletrônica (modo WDS)
Na2O
Li2O
P2O5
Al2O3
TiO2
V2O3
FeO
Nb2O5 OH
F
AAM
0,02
Nd
50,71
33,67
0,03
0,00
0,01
0,00
Nd
1,60
MAM
0,01
Nd
49,99
33,76
0,06
0,03
0,03
0,00
Nd
1,60
AAZ
0,00
Nd
50,81
33,96
0,00
0,00
0,00
0,00
Nd
7,80
5
Absorção óptica - Cor
2
Absorbance
neutron irr. montebrasite
natural montebrasite
1
580 nm
1
2
3
Energy (eV)
6
4
Ressonância Paramagnética Eletrônica (EPR)
(a)
3+
(b)
Fe
10K
200
10K
600
30K
(Ti-Ti)
-
50K
100
4+
Nb
x3
80K
-
(Ti-Ti)
400
80K
120K
200
Fe
0
100
200
300
-
-
O
Ti
180K
V
x10
0
O
3+
3+
4+
300K
0
300K
3+
Ti
400
500
Magnetic Field (mT)
7
EPR (arb. units)
EPR (arb. units)
30K
600
700
0
100
200
300
400
500
Magnetic Field (mT)
600
700
Ressonância Paramagnética Eletrônica (EPR) –
Centro buraco (O-) e centro elétron (Ti3+)
600
2+
VO
-
EPR (arb. units)
400
200
0
-200
O
b*
Ti
3+
a
[011]
280
320
360
Magnetic Field (mT)
8
400
Ressonância Paramagnética Eletrônica
(EPR) – Centros de elétron (titânio)
Ti
3+
40
B||a
1
4+
4+
EPR (arb. units)
EPR (arb. units)
V
V
0
-1
47
20
(Ti-Ti)
-
0
-20
Ti
47
Ti
-2
330
335
340
345
Magnetic Field (mT)
9
Ti
-40
49
350
355
49
Ti
340
350
360
370
Magnetic Field (mT)
380
O centro de cor OTeoria de Schirmer: Um polaron pequeno levemente ligado (um buraco livre preso por
cargas ligantes): a transição ótica é uma transferência de carga entre sítios equivalentes
Um exemplo simples: 2 sítios de oxigênio equivalentes:
O2-
E
O-
Q
Q
OQ
Etrans
O2Q
A transição ótica depende da coordenação do centro (posições equivalentes), é intenso
(altamente permitido), muito comum em óxidos.
10
Q
Concentração dos centros paramagnéticos em função
da dose de radiação gama e tratamento térmico
10
Concentration (ppm wt.)
Concentration (ppm wt.)
10
-
O
3+
Ti
4+
V
3+
Fe
5
4+
V
3+
Ti
O
3+
Fe
5
0
0
0
100
200
300
400
Irradiation dose (kGy)
11
500
0
100
200
300
Isochronal annealing (°C)
Mudanças de cor em montebrasita
Natural
Irradiação por raios
gama
Tr a t a m e n t o
térmico
(400-500oC)
Irradiação por elétrons
ou nêutrons
12
Conclusões
} 
A cor de montebrasita não é muito alterado por irradiação gama e
irradiação com elétrons, porém três centros paramagnéticos típicos
de irradiação foram detectados por EPR: um centro buraco O- entre
dois íons de Al (quase equivalentes); um centro elétron identificado
como Ti3+Al e outro centro elétron devido a um par de Ti com S = 0.5.
} 
Os dois centros de Ti foram identificados através da interação
hiperfina com os isótopos de Ti que tem baixa abundância e
mostram interação com dois prótons.
Do estudo com a dose de irradiação gama e tratamento térmico
concluímos que a concentração de centros O- é limitada pela
concentração de centros de titânio.
No outro lado, irradiação com nêutrons pode introduzir
concentrações bem mais elevados de centros buracos O- e induzir
uma cor azul esverdeado.
} 
} 
} 
Este mesmo efeito é observado para a geração dos centros de cor azul
em topázio.
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Colaborações
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IGC UFMG – Prof. Joachim Karfunkel
DF-UFMG - IC Lorena Dias (2011)
UFOP – Prof. Ricardo Scholz
CETEM – Jurgen Schnellrath
Acéletron – Gabriel
CDTN – Alexandre Leal
Em memória: Luiz Alberto Dias Menezes Filho
14
Agradecimentos
FIM! – OBRIGADO!
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Referências
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} 
} 
J. Schnellrath, R. Scholz, K. Krambrock, C.C. Milisenda, A.M. de Figueiredo
(2010) Z. Dt. Gemmol. Ges. 59, 3/4, 95-102.
L.A. Groat, M. Raudseep, F.C. Hawthorne, T. Scott Ercit, B.L. Sheriff (1990)
Am. Mineral. 75, 992-1008.
L.N. Dias, M.V.B. Pinheiro, R. L. Moreira, K. Krambrock, K.J. Guedes, L.A.D.
Menezes Filho, J. Karfunkel, J. Schnellrath, R. Scholz (2011) Am. Mineral. 96,
42-52.
K. Krambrock, L.G.M. Ribeiro, M.V.B. Pinheiro, A.S. Leal, M.A. Menezes, J.M.Spaeth (2007) Phys. Chem. Min. 34, 437-444.
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