Blauer Saphir, Ursachen von Farbe
Was Saphiren, Lapislazuli, Preußischblau und Bierflaschen gemeinsam haben?
Von seiner Verwendung in der chinesischen Achsen aus der Zeit um 4000 v.Chr. zum 563-Karat Star of India hat der Saphir geschätzt wurde sowohl für seine Härte und seine brillante blaue Farbe. Aber nicht alle Saphiren sind blau; die Farben, die wir sehen, sind das Ergebnis von Verunreinigungen und ein Prozess Ladungstransfer bezeichnet.
Korundkristalle von Edelsteinqualität in jeder anderen Farbe als rot sind Saphiren genannt, während rote Sorten Rubine genannt werden. Diese gehören zu den glänzendsten und harten Edelsteinen; nur Diamanten sind härter.
Die intensive Blau des Saphir wird durch die Zugabe von Titan und Eisen an dem mineralischen Korund verursacht.
Saphiren sind durch ihre Farben beschrieben (blau, grün und gelb). mit dem meisten gefragten Farbe ist Cornflowerblau. Die Farbe ist sehr stabil, auch wenn sie Licht und Wärme ausgesetzt.
Beide Rubinen und Saphiren verdanken ihre intensiven Farben zu Verunreinigungen, Rubin auf die Anwesenheit von Chrom und blauen Saphir zu sowohl Titan als auch Eisen. In Rubinen. die Farbe kann durch Kristallfeldtheorie erklärt werden, aber in Saphir, ein etwas anderes Verfahren als Ladungstransfer bekannt ist, erzeugt die Farbe Blau.
Obwohl Saphiren in verschiedenen Teilen der Welt zu finden sind, nicht alle Regionen erzeugen die Farben, die hoch geschätzt werden. Zum Beispiel ist Australien ein dominanter Produzent von Saphiren, aber diese Steine werden als weniger wertvoll aufgrund ihrer sehr dunkle Farbe. Feine Qualität Saphiren sind in Südostasien produziert, mit denen aus Sri Lanka oft mit der begehrten Cornflowerblau Farbe.
Corundum enthält eine sich wiederholende Einheit aus Aluminiumoxid und ist farblos.
Wie funktioniert Transferladung Farbe produzieren?
Das Verfahren ist bei der Arbeit Intervalenz Ladungstransfer oder kooperativer Ladungsübertragung bezeichnet, die die Übertragung eines Elektrons von einem Übergangsmetall-Ions auf einen anderen.
Fe 2+ + Ti 4+ - # x2192; Fe 3+ + Ti 3+
Dies geschieht, weil es genügend Überlappung zwischen den äußeren Orbitalen von Fe 2+ und Ti 4+ einer Elektron zu ermöglichen, von einem Ion zu einem anderen zu übergeben. Dieser Prozess erfordert Energie.
Dieses Schema zeigt die Wellenlänge der Energie für die Übertragung von Elektronen erforderlich, um dieses Schema, das die Wellenlänge der Energie zeigt, für die Übertragung von Elektronen von Fe 2+ erforderlich zu Ti 4+ zu gelbem Licht entspricht. Wenn dieses Licht subtrahiert aus einfallendem weißem Licht, die Komplementärfarbe Blau Ergebnisse. Es können benachbarte Paare in verschiedenen Richtungen sein; Da der Abstand zwischen den Atomen, verschieden ist, so ist das Energieniveauabstand. Dies führt zu einem blau-grünem Dichroismus.
Intervalenz Ladungstransfer ist ein Verfahren, das bei einem geringen Prozentsatz der Unreinheit eine starke farbige Erscheinungsbild erzeugt. Während mindestens 1% Chrom in Korund vorhanden sein muss, bevor die tiefrote Farbe rubin sehen ist, saphirblau ist, mit der Anwesenheit von nur 0,01% Titan und Eisen deutlich. Diese Energie Sprung ist vergleichsweise einfach für Elektronen zu erreichen, wenn Licht auf dem Kristall glänzt. Charge-Transfer-Übergänge sind stark, weil sie von Quanteninformationen „erlaubt“ sind. Die „verbotenen“ Übergänge in dem Ligandenfeldfarbener Rubin sind viel schwächer.
Saphiren läuft „hetero“ Ladungstransfer als Elektronen zwischen Ionen verschiedenen Elemente übertragen werden. Blau kyanite wird durch die gleichen Ladungstransferverfahren wie blaue Saphir gefärbt. Turmalin braun erscheint, wenn die gleichen Verunreinigungen, Eisen und Titan, vorhanden sind, aber erscheint gelb mit den Verunreinigungen Mangan und Titan unterzogen Ladungstransfer.
Wenn die Ionen auf das gleiche Element gehören, tritt homonukleare Ladungsübertragung. Ein gängiges Beispiel ist die Transformation, die in Fe auftritt. Die umliegenden Umgebungen der beiden Eisenionen haben, anders zu sein.
Dieser Charge-Transfer-Prozess zwischen den Eisen- und Eisen-III-Formen von Eisen. als Verunreinigungen in verschiedenen festen Umgebungen, ist eine fertige Quelle der Farbe. Es macht Glasflaschen braun, braun es Sandstein macht (oft in Gebäuden Braunstein zu sehen ist), und es ist die Quelle des blauen Pigments in Ferrocyanblau Fe4 (Fe (CN) 6).
Pigmentfarben durch Übertragung berechnen
Charge-Transfer ist auch verantwortlich für die Farben einer Reihe von Pigmenten. Substanzen, die ihre Farben selbst an, wenn sehr fein gemahlen sind gute Kandidaten für Pigmente. Die Ladungstransferprozess tritt sowohl in ganzen Kristallen und ihre pulverisierten Formen, die Herstellung dieser Substanzen ideal Pigmente.
In diesem Fall tritt der Ladungstransferprozess zwischen Metall und Liganden-Atomen. Ein Beispiel ist der Sauerstoff-zu-Chrom-Ladungstransfer in Gelbchromat K2 CrO4. Das K2 CrO4 enthält die CrO4 2- Anion (negativ geladen). Der Effekt der Ligandenfelder kann ignoriert werden, da es keine ungepaarten Elektronen in dem Chrom (vorhanden als Cr 6+ Kation) sind. Die Chromkation wird eine starke Anziehungskraft für Elektronen von den Sauerstoffanionen hat, so dass ein Ligand-zu-Metall (Anion zu Kation) Elektronentransfer.
Weitere Beispiele hierfür sind die orange dichromate (K2 Cr2 O7), Permanganat Salze und Chromgelb (PbCrO4). Dieser Mechanismus ist auch in Saphiren, aber Absorption tritt nur im ultravioletten Bereich, und hat keinen Einfluss auf die Farbe, die wir wahrnehmen.
Es stellt sich heraus, dass viele Farbpigmente. einschließlich der roten und gelben Ocker, die natürlich vorkommen (durch die Höhle Künstler der Eiszeit, von Michelangelo an der Decke Sixtina verwendet, und heute von Künstlern), erreichen ihre charakteristischen Farben durch den Prozess der Ladungsübertragung.
