珠宝知识217:珠宝考研考证篇(三十四):类质同象对物理性质的影响

在讲到类质同象的时候,我一直在强调类质同象的概念,因为有了相似质点的替代,晶体的结构在某种程度上一定会发生变化,但这种变化不大,包括晶体结构、物理性质和化学性质。另外,我也一直在强调,类质同象是宝石学中非常重要的一个概念,他是造成宝石种类多变的一个非常重要的原因,尤其是在颜色上的变化尤为重要,比如说刚玉(红宝石、蓝宝石)、绿柱石(祖母绿、海蓝宝石、摩根石等),我们讲过了相关概念,发生的条件,今天讲讲类质同象对宝石矿物的物理性质到底有哪些影响。

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一、颜色方面的影响

颜色方面的影响一定是对宝石最具有重要意义的影响,很多宝石在纯净时呈现的都是无色,也正是有了类质同象替代的发生,才会形成非常艳丽的颜色,举几个非常有代表性的例子:

1、刚玉(Al3O3)

(1)红宝石 Cr3+替代Al3+ 替代程度越大,颜色越深

(2)蓝宝石 Fe2+与Ti4+共同替代Al3+ 替代程度越大,颜色越深

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2、绿柱石(Be3Al2Si6O18)

(1)祖母绿 Cr3+ V3+替代Al3+

(2)海蓝宝石 Fe2+ 替代 Al3+

(3)黄色绿柱石 Fe3+ 替代Al3+

(4)粉红色绿柱石 Mn2+ 替代 Al3+

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PS:当发生异价类质同象,无法满足电荷平衡的时候,会有大半径的阳离子进入到绿柱石六方柱状的空道中,来平衡电价

3、翡翠 (NaAlSi2O6)

(1)Cr3+替代Al3+ 鲜艳的绿色(阳绿)

(2)Fe3+ 替代 Al3+ 较暗的绿色(油青)

(3)Fe2+、Fe3+、Mn2+ 替代Al3+ 紫色(紫罗兰)

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4、尖晶石 (MgAl2O4)

(1)Cr3+ 替代Al3+ 红色

(2)Fe2+替代Mg2+ 绿色

(3)Co2+ 替代Mg 2+ 钴蓝色

(4)Zn2+ 替代Mg2+ 蓝色

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二、其他物理性质的影响

除了颜色以外,同样会影响到宝石的其他性质,比如折射率、双折射率、比重、光谱特征等。

1、光谱特征的改变

宝石的光谱特征主要与致色元素密切相关,其光谱的变化,本身与颜色的变化密切相关。

(1) 红宝石 Cr3+致色,呈现Cr谱,光谱特征如下

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(2) 蓝宝石 Fe2+ Ti4+ 致色,呈现Fe、Ti谱 光谱特征如下

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2、折射率、双折射率、比重的变化

宝石这三个物理性质的变化的一般规律(会存在特殊)是:原子序数小的质点被原子序数大的质点替代时,宝石的折射率会增大、双折射率会增大、相对密度会增大。下面通过一张表格中的举例说明

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好了,关于类质同象对宝石物理性质的影响,就分享到这里,希望对大家有所帮助。

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