Taşınmış kırmızısı aquamarine serin mavisine, mineral kristallerinin renkleri binlerce yıldır insanlığı büyüledi.Bu makale birincil yapısal mekanizmaların ardındaki bilim - atom seviyesindeki minerallerin neden ortaya çıktığını belirlemek.

Giriş: Yüzey Güzelliklerinin Ötesinde

İlk bakışta, bir mineralin rengi basit bir mülk gibi görünebilir, ancak içinde atomların toplanması nedeniyle nadiren görülür. algılanan renk, hangi elementlerin eşit derecede kritik olduğunu veya aktarıldığının üzerine bağlıdır. Bu seçici absorpsiyon, mineralin elektronik yapısıyla yönetilir; aynı iyonun içinde yeşil mol üretir ve aynı iyonun geometride ve geometride fark ettiği farklar genellikle.

Bu tür mekanizmalar, yapısal kusurları, lattice vibrasyonları ve hatta mikroskobik alanların fiziksel düzenlemesi ışıkla bir mineral etkileşimi değiştirebilir. Bu makale bu mekanizmaların her birine, mineral kristallerinde nasıl renk diktiğine dair kapsamlı bir bakış açısı sağlar.

Kristal Alan Teorisi ve Renk

Minerallerde en yaygın renk kaynağı, geçiş metal iyonlarının varlığıdır - kromat, demir, bakır, manganese, koruyucu ve kobalt-kahkametli sitelerde aynı enerjiye sahiptir. Ancak, iyon kristaller içinde otururken, kristal bir lattice içinde otururken, izole edilmiş bir atom veya iyonda (düşük) negatif suçlamalarda (Dörtücük)

d-Orbital Splitting ve Electron Transitions

Bir parçanın, bir çiftle (örneğin, beş tane) ve daha yüksek enerjili bir çiftle (örneğin,) arasındaki enerji boşluğunun iki gruba bölünmesine bağlıdır.

Etkileyici Faktörler {{

  • [FONT=0)Coordination Number and Geometry:) Octahedral alanları aynı metal iyon için tetrahedral tarlalarından daha büyük bir bölme üretir.
  • [FONT=0) Ligands'ı çevreleyen Doğa: Güçlü-field ligands ( CN gibi) zayıf saha liglerinden daha büyük bölmeye neden olur (örneğin F-field ligands) In oksit ve silikit mineraller, oksijen orta bir alan ligand.
  • [FONT=0)Oxidation State and Ionic Radius: Yüksek oxidasyon ülkeleri (örneğin Fe3+ vs. Fe2+) daha büyük bir şarj yoğunluğu nedeniyle daha büyük bölünmeye neden oluyor.

Kristal alan teorisi birçok klasik taşerin rengini açıklıyor. [Dönetici:0)[Köpektif olarak)[Dörtüncü)[Dörtüncü ve yeşil ışık arasındaki sınırın kırılması, aydınlatma ile geçiş yapmak için yeşil bir renk değişikliği gösteriyor.[Dörtüncü)[Dörtüncü)[Dörtülsüz)[Dörtülsüzlükten yeşillik bir şekilde ısıtılmış ve kırmızı ışıkla geçiş yapan bir kanaldan koparır.

Renk Merkezleri ve Defects

Tüm renkler izden gelen boşluklardan gelmiyor. Bazıları kristal lattice'deki yapısal defeklerden meydana gelir, bu tuzak elektronları veya delikler yaratır, "Renk merkezleri" yaratır. Bu kusurları belirli dalgalar alır, renkli merkezleri doğal olarak iyonize radyasyon (örneğin, uranyum veya thorium’dan) veya bir laboratuarda irradiasyon yoluyla yaratılabilir.

F-Centers (Farbe Centers)

Bir F-center (Almanca:0)Farbe[Dönetici: 1), renkli) bir elektron, özellikle de bir vazo yerinde kapanmış bir elektrondur.[Dönemli 3 ) Bu elektron, X-rayışınları ile ortaya çıkan potansiyel olarak iyi bir şekilde dondurulur.

Diğer Defect-Centered Colors

  • [FONT:0]Amethyst: [Döntgen:[Döntgen: · 1) Birmethyst mor rengi şimdi hem demir kasvetleri (Fe3+) hem de radyasyon kaynaklı renk merkezleri geliştirmek için kristalin ortaya çıkması gerekir.
  • [FONT:0)Rose Quartz:[Dönem:[DÜT 1:0) Rose Quartz'in pembe rengi manganez'i takip etmek için uzun zamandır atfedildi, ancak modern çalışmalar, dumortier benzeri bir mineral veya renkli merkezlerden alüminyum ve fosfor impurities içeren mikroskobik fiberlerden ortaya çıktığını öne sürüyor.
  • [FONT:0)Fluorite:[[Dönetici:[Dönetici: 0) Bazı floritin yoğun moru (örneğin "Mavi John" olarak adlandırılan renk merkezleri, genellikle kalsiyum için yerine gelen ytrium boşlukları ile ilişkilendirilir.

Renk merkezleri genellikle metastable: ısı veya yoğun ışık onları yok edebilir, rengini yok eder. Bu yüzden bazı irradik taşlar huelerini stabilize etmek veya değiştirmek için ısıtılır.

Şarj Geçişi

Bazı minerallerde, renk tek bir iyondan değil.()) <0)[Dönemli geçişler, ancak iki farklı iyon veya bir yon ve yon ve lübün arasında bir elektron transferinden kaynaklanır.

Metal-to-Metal Şarj Transfer (Stratevalence Şarj Transfer)

İki bitişik geçiş metal iyonları farklı oxidasyon durumlarının mevcut olduğunda, bir elektron bir foton absorbe edilmesi üzerine diğerlerinden "görüntü" s. en ünlü örnek, çift Fe2+ ve Ti4+'nin geniş bir grup sarı-yeşil ışık yoğunluğuna bağlıdır, mavi renktedir.

Ligand-to-Metal Şarj Transfer (LMCT)

İşte bir iyondan elektron (genellikle oksijen) bir komşu metal iyonda boş bir yörüngeye terfi ediyor.Bu absorpsiyon tipik olarak ultraviyolededir, ancak kuyruğu mavi renkte girebiliyor, mineraller için sarı veya kırmızı renkte. Örneğin, Mn2+-O2 - transferler genellikle renkli bölümlere veya renkli bölümlere yol açıyor.

Band Teorisi ve Yarısı Renkler

Bazı minerallerde, atomlar o kadar yakın bir şekilde, bireysel atomların ayrık enerji seviyelerinin sürekli gruplar halinde genişletildiğini – grubun ve iletim bandının genişliğiyle belirlendiğini söylüyor.Eğer bu gruplar arasındaki enerji boşlukları küçükse (yaklaşık 3.1 eV), görünür ışık, elektronları valence bandından iletim bandına kadar heyecanlandırabilir ve renk bandgap genişliğiyle belirlenir.

Yarı iletken olan mineraller genellikle renkli renklere sahiptir.(G)Galena[Döneticileri [Düzg4) ve spereste (V) sönüllü (V) sönüllü) sûrede bulunan sarı ve yeşil ışıktan yanar.

Grup teorisinin minerallerdeki çalışması sağlam devlet fizik ve taş tanımlamalarında pratik uygulamalar vardır, UV-visible spektrumu bir mineralin elektronik yapısını ortaya çıkarabilir.

Dispersion ve Diffraction: Yapısal Periyodiklik

Mineral renklerini en çok kullanılan bazılar, ışıkla görünür dalgalar ile karşılaştırılabilir bir ölçek üzerinde periyodik yapılarla olan reaksiyon nedeniyle değildir.Bu fenomenler ►FLT:0)structural renkler).

Opal'in Play-of-Renk

Precious opal, görünür ışık için diffektomi (yaklaşık 150-300 nm) oluşur ve bu da normal, üç boyutlu lattice.Bu lattice eylemleri, farklı açılardan dolayı kazınır, daha küçük alanlar, tamamen yapısal bir etki, opal bir şekilde bir fotoğraf elementleri ile çevrilir.

Iridescence ve Labradorescence

Birçok feldspars, özellikle dengFLT:0)labradorite[[Dönetici], birden çok tabakayı yansıtan, yapıcı ve yıkıcı müdahalenin belirli dalgalar üzerinde seçtiği parlak bir oyuna yol açıyor.[Döneticiler)[Döneticileri [Döneticileri)[Döneticileri)[Dönder.

Bu yapısal renkler eşsizdir çünkü “pigmentary” değildir ve gözlem açısını değiştirerek değiştirilebilir, onları mücevherde yüksek ödüle ve ayrıca belirli mineralleri tanımlamakta yararlı hale getirebilirler.

Pleochroism: Farklı Yollardan Renk

Birçok renkli mineral sergilemektedir:0)pleochroism[Dönetici: farklı kristaller arası yönlerden bakıldığında farklı renkler gösteriyorlar.[Döneticiler için) Bu fenomen, ışık absürtünün (parçacıklı) kutuplaşmasına bağlı olarak, ışık dalgası üzerinde görünen kristalleri (daha fazla ışık ışığı) ve diğer renklerde incelerken mavi renktedir.

Pleochroism nasıl görün

Pleochroism en iyi bir dichroskop ile gözlemlenir veya sadece bir yüzüncü bir gemstone'u geri döndürerek gözlemlenir. Güçlü pleochroism genellikle rengin aritme nedeniyle olduğunu gösterir:0)[Düzgeçmiş[Dönemli bir geçişler veya şarj transferler yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte, çünkü c-kriptler (d) ile paralel olarak, demir-bağışlar arasındaki ayrımı aşırı derecede sert görünür.

Notable Minerals'ten örnekler

Aşağıdaki tablo, tanınmış mineral kristallerinin renklerinin arkasındaki yapısal mekanizmaları özetliyor. Bu, yorucu değil, nedenlerin çeşitliliğini vurgulamaktadır.

Amethyst (Quartz)

Renk: Mor. Mechanism: Fe3+ dürtülerinin bir kombinasyonu, radyasyon kaynaklı renkli merkezleri (vardır oksijene bitişik olan Al3+ veya Fe3+) ve muhtemelen Fe4+. Renk normal koşullar altında stabildir, ancak 400 °C'nin üzerinde ısıtma ile silebilir. (Kaynak: GIA).

Ruby (Corundum)

Renk: Kırmızı to pembe. Mechanism: Cr3+ in octahedral koordinasyon. Kristal alan bölme mavi-yeşil ve violette güçlü bir absorpsiyon üretir. (Kaynak: Mindat).

Zührü (Beril)

Renk: Yeşil. Mechanism: Cr3+ (ve bazen V3+) silikte lattice'deki selülit sitelerde octahedral sitelerde, kristal alan bölmesi, bu in korundum, kırmızı ve mavi-violet absoryonu ve yeşil iletimine neden oluyor. (Kaynak: GIA).

Turmaline (Elbaite)

Renk: Geniş aralık (kırmızı, yeşil, mavi, sarı, vs.) Mechanism: Sınırlı geçiş metalleri (Fe, Mn, Cu, vs.) çeşitli koordinasyon sitelerinde, yapısal kusurları ve aralıksız transfer ile çiftleşir.

Opal (Precious)

Renk: Play-of-color. Mechanism: Diffraction of light by a Regular array of silikal alanların. hiç bir iz element gerekli değil. (Kaynak: Royal Society of Chemistry).

Labradorite (Feldspar)

Renk: Iridescent blue, yeşil, sarı, vs. Mechanism: Işıkın ince uçlu lamellae'den gelen etkisi; yapısal bir renk. (Kaynak: Mindat).

Smoky Quartz

Renk: Brown siyah. Mechanism: Doğal irradiasyon tarafından yaratılan renkli merkezler. Silikon için alt kaplama, görünür ışık kullanan bir delik merkezi yaratır. (Kaynak: Amerika Birleşik Devletleri).

Lapis Lazuli (Lazurite)

Renk: Zengin mavi. Mechanism: mavi renk, bir geçiş metalinden ziyade renkli bir merkez (bir polianonik radikal) klasik bir örneğidir. (Kaynak: Amerikan Mineralogist).

Sonuç: Renklerin Yapısal Ayısı

Bir mineral kristalinin rengi nadiren basit bir etikettir. Bu, kontraseptörleri arasındaki ince ve sık sık sık sık sık sık iç mimarlık arasında etkileşimin sonucudur.Sistemi bölmeden itibaren her mekanizma, mineralin spektrumunda imzasını bırakır.[Döneticileri kristal alan teorisine sadece bir örnek oluşturmaz, aynı zamanda bilim insanları ve jemologların da periyodik latticesdeki ışık müdahalesine izin verir.

Yeni analitik teknikler geliştirmeye devam ettikçe – yüksek çözünürlüklü spektroskop ve senkronizasyon gibi – mineral kristalleri üzerindeki ince yapısal kontroller asla daha net hale gelir. Bir dahaki sefere renkli bir taşa hayran kalırsınız, yüzeyin altındaki fizik tabakalarını düşünün: atomların dikkatli düzenlemesi, sonunda güzelliğin flaşını üreten fotonlarla olan etkileşim.

[FONT:0]Further Reading: [Dönekli keşifle ilgilenenler için, Kraliyet Kimya Topluluğu kristal alan teorisine genel bir bakış sağlarken, Gemological Institute of America jemstone renk kökenleri hakkında kapsamlı kaynaklar sunar. Amerika Madenci Topluluğu minerallerde yapılan araştırmalarda ve sorumlu transferler hakkında araştırma yayınlar.