红宝石为什么那样红

来源 :百科知识 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liumusi1314520
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  001年,一位中国摄影师进入缅甸的佤邦地区,用自己的亲身经历记录下了一种宝石的产出过程。那里防卫森严,矿工辛苦劳作,通常每开采500吨矿石才能从中得到1克拉宝石。感慨于这种宝石的来之不易,这位摄影师将其称为“血钻”, 寓意为这里的每一粒宝石都是矿工用血汗甚至生命换来的。
  纪录片中提到的宝石,就是珍贵的红宝石。
  宝石之后
  红宝石鲜红似火焰,其英文名称为Ruby,来源于拉丁文Ruber,原义是红色,象征着激情、热情和美好忠贞的爱情,被人们誉为“爱情之石”。 现在,西方国家还把结婚的第40周年称为“红宝石婚”,用于赞美永恒的爱情。
  从矿物学的角度来说,红宝石其实就是刚玉,其主要成分是氧化铝。刚玉是目前已知最耐久的一种结晶氧化铝,有时含微量铁、钛或铬等,它的硬度很大,仅次于钻石的矿物成分金刚石。1812年,德国矿物学家莫斯首先提出了一种表示矿物硬度的标准,即莫氏硬度,分别用1~10来表示以下10种矿物的硬度大小:滑石、石膏、方解石、萤石、磷灰石、正长石、石英、黄玉、刚玉、金刚石。这里的硬度值并非绝对硬度值,而是按硬度的顺序表示的值。从莫氏硬度值中,我们可以看出,金刚石的硬度为10,刚玉的硬度紧随其后,为9。也就是说,只有钻石才能在其表面刻画。也正因为如此,有人这样评价红宝石:如果说钻石是“宝石之王”,那么红宝石就是“宝石之后”。
  在过去,有矿工误以为,颜色暗淡的红宝石如果埋在地下,最终将变成鲜红色,并认为红宝石是刚玉族中发育最成熟的成员。虽然他们的认识不正确,但红宝石颜色越红,价值越高,倒是一点儿不假。血红色的红宝石最受人们珍爱,俗称“鸽血红”。这种红宝石因产量稀少,比金刚石还贵重,2克拉以上即很珍贵,世界上最大的一颗“鸽血红”也只有55克拉。一枚产自缅甸的15.97克拉的“鸽血红”宝石在瑞士日内瓦拍卖会上的成交价是227万美元/克拉。这是迄今为止拍卖单价最高的红宝石。
  现代科学研究发现,红宝石并不像过去人们认为的那样,如同果实一般慢慢成熟、变红,而是由于刚玉中混入了其他元素造成的。纯净的刚玉是无色的,但其中会含有少量的铬、铁、钛、锰、钒等,这些含量极微的物质改变了刚玉的颜色:含铬元素者,主要为氧化铬,含量可达1%以上,会造成刚玉呈现出红色,即为红宝石;含铁和钛者,可使刚玉呈现出蓝色;含镍较多的刚玉为黄色;含锰较多的刚玉为玫瑰色。
  红宝石之所以鲜红艳丽,得益于其中的铬元素。在一定程度上讲,刚玉中铬的含量越高,其颜色就越鲜艳。
  铬,让宝石绚烂多彩
  说起铬元素,大家并不陌生,因为我们日常使用的不锈钢菜刀、汽车零件等器物中都含 有这种物质,它号称是最硬的金属。其表面带有银色光泽,熔点高,质地坚硬,耐磨,耐高温,抗腐蚀;用它制作的不锈钢不仅强度高,而且耐热性大,还不易生锈,被广泛应用于冶金和化学工业中。
  有意思的是,铬的英文名称源自希腊语,原来的意思是“颜色”,因为不少铬的化合物都具有不同的颜色,如三氧化二铬为深绿色,重铬酸钾为橙红色,重铬酸铵为橘黄色,铬酸钠为黄色……几乎每种铬的化合物都有自己特殊的颜色,铬就像变色龙一样,让化学物质的世界变得绚丽多彩。
  铬元素为什么能将无色的刚玉变成鲜艳的红色呢?
  在解释这一现象之前,我们首先需要明白两个问题:第一,什么是宝石的颜色?所谓宝石的颜色,其实就是它对不同波长的可见光选择性吸收的结果。当白色光照射到宝石上时,它吸收了一部分光,反射或透射另一部分光。这种被我们眼睛观察到的颜色,其实就是反射或透射出来的光的颜色;那些被吸收掉的光的颜色已经不见了。第二,矿物学领域有个术语叫“类质同象”。顾名思义,就是指不同的物质可以表现出同样的外观。严格来说,就是指在矿物晶体结构中某种质点(原子、离子或分子)被其他一些类似的质点所代替,但是矿物的结构形式并不发生变化。能否发生类质同象现象,不仅要取决于质点本身的性质,而且也取决于外部温度、压力等物理条件。
  在刚玉这种矿物中,一旦外界环境条件适合,外来的铬原子(Cr3 )就以类质同象的形式代替了部分铝原子(Al3 )。曾有学者对红宝石进行光谱分析,结果显示,它对可见光强度最大的吸收峰出现在420纳米处(对应于紫色光的波长)和550纳米、570纳米处(对应于绿色和黄绿色光的波长),虽然对其他波段的颜色也有吸收,但强度都较小。因此,红宝石呈现的颜色为紫、绿、黄色的补色的混和色,即主要为红色。从理论上讲,铬原子有3个价电子,这3个价电子能够自由地改变能级。当受到可见光照射时,电子会吸收光能量,其吸收的能量足以保证电子从一个基态能级跃迁到另外两个能级,其中,跃迁到这两个不同能级所吸收的能量分别相当于紫光和黄绿光,而被吸收后的白光残余部分就形成了红色,故而成了红宝石。
  可能那些喜欢研究宝石的读者会发现另一个奇怪的问题:宝石祖母绿具有鲜艳欲滴的绿色,它的成因也是因为含有铬元素。为什么铬的存在让一种宝石变成红色,另一种却变成了绿色呢?其实,这是由于在宝石祖母绿中,虽然也是铬原子(Cr3 )以类质同象的形式代替了部分铝原子(Al3 );但祖母绿中多了铍(Be2 )和硅(Si4 )两种离子,从而使得其周围配位电场强度减弱,也就是说,电子从一个能级跃迁到另外一个能级,只需要吸收相对较少的能量,这个能量对应的恰恰是红色光波段,即红光被大量吸收,残余的混合色就成了祖母绿的绿色。
  你从哪里来
  物以稀为贵。红宝石之所以价值不菲,最重要的原因还是由于它们十分稀有。红宝石的产地比较少,主要分布于缅甸、泰国、越南、印度及我国。红宝石有一个“亲姊妹”——蓝宝石,它们的物理性质、化学成分、晶体结构都一样,而且通常共生在一起。红宝石的颜色鲜红似火焰,易于辨认;但是蓝宝石不太好区分,因为并非所有的蓝宝石都是蓝色的。几个世纪以来,关于蓝宝石的定义一直存在分歧。目前,国际上统一的意见是:因含铬而呈现出红色者,为红宝石;除红宝石之外的其他所有色调的宝石级刚玉都被称为蓝宝石。所以,蓝宝石的颜色可以是蓝、蓝绿、绿、黄、紫、黑、灰色,甚至无色。随着刚玉中铬的含量不断增加,蓝宝石中的粉色会逐渐加深,逐渐过渡为红宝石。
  红宝石主要来自砂矿,由各种原生红宝石经风化作用富集而成,主要成因都与火山活动有关。原生刚玉晶体开采十分困难,通常情况下,都是将砂矿淘洗后,用手挑选。
  随着科技的发展,红宝石已经可以人工制造,但人工制品只在工业上广泛使用。这种人造矿物硬度很高,常被用来制造钟表的轴承或激光发生器等。
  【责任编辑】赵 菲
其他文献
英国研究人员最新合成出一种人造病毒结构,直径远远小于现有的人造病毒及天然病毒,有望在基因治疗领域发挥作用。这种人造病毒直径只有12纳米(1纳米等于10亿分之一米),病毒结构有可塑性,能够灵活地适应包裹不同大小的基因。未来可以将这种人造病毒结构当成一个载体,将大小不一的基因包裹其中,从而安全地将基因运送到人体细胞中,且不产生副作用。研究人员在合成这种人造病毒结构过程中,没有使用大型且结构复杂的蛋白质
1.1月27日  ——大屠杀受害者纪念日  奥斯维辛是第二次世界大战期间纳粹德国在波兰境内设立的最大的集中营,被称为“死亡工厂”。有110万人在这座集中营里被纳粹杀害,受害者绝大部分是犹太人,还有波兰人、苏联战俘等。1945年1月27日,苏联红军解放了奥斯威辛集中营。在2005年第60届联合国大会上,104个国家联合提出草案,决定将每年的1月27日定为“国际大屠杀受害者纪念日”,也称为“奥斯威辛集
2012年12月20日,联大在人权会议上就废除死刑进行表决。结果有111个国家支持缓用死刑,34个国家弃权,41个国家反对,反对方包括了美国、中国、日本、印度、伊朗、沙特、朝鲜。此次票决虽然不具有法律约束力,但是向保留死刑的国家发出了鲜明的信号,也再一次把公众的目光聚焦到了死刑废除的问题上。  死刑废除之现状  目前,全世界近200个国家和地区中有150个已废除或缓用死刑,死刑废除与一国的历史、宗
科学家最近通过哈勃太空望远镜观测发现,在木星的卫星木卫二上疑似有“喷泉”从厚厚冰层之下喷出。这意味着科学家将有可能更容易地研究木卫二的地下海是否存在着生命。科学家一直认为,这颗体积与月球相仿的卫星表面下有一个全球性海洋存在,其水量可能是地球海洋水量的两倍还要多。有水就意味着有生命存在的可能,不过木卫二地下海表面覆盖着数千米厚的极其寒冷而坚硬的冰层,很难直接开展研究。2012年,科学家曾分析哈勃望远
大浴室  早在4000多年前,人类刚开始迈入青铜时代不久,就诞生了一座相当宏伟的城市——摩亨佐达罗,堪称青铜时代的“曼哈顿”。  摩亨佐达罗是著名的古印度河流域文化考古遗址。印度河流域与尼罗河流域、两河流域和黄河流域一样,并列为印度、埃及、巴比伦和中华文明古代四大文明的发源地;但印度文明的发源地并不在今日的印度,而在巴基斯坦。这是因为印巴分治后,印度河流域几乎全部划归巴基斯坦,而著名的考古遗址都分
在中国古代,衣服大多没有口袋,古人出行时“包”更是不可或缺。在最早的文字甲骨文中,已可以找到“包”字。汉代出现的一种叫“绶囊”的“包”,使人们带什么“包”还成为身份的象征。唐代的高级包有“紫荷”“金鱼袋”等,而古代女性最钟情的“包”则是“香囊”……  先秦时期的“包”为何叫“佩囊”?  “包”最早并不叫“包”,而是叫“佩囊”。佩囊是古代使用最早、流行时间最久的包,像钥匙、印章、凭证、手巾一类必须随
在外就餐时,你是否注意到有些餐馆在一进门的显著位置有一个大大的表情图标,旁边还写着A、B、C字样? 这其实是“食品安全等级公示”,是当地监管部门对餐馆的卫生评价,B级或以上的就是“笑脸”,可以放心消费,C表示勉强可接受。有时,你还会在旁边看到另外一些公示信息,比如餐馆厨师和服务员的健康证。这是因为《食品安全法》规定:食品生产经营者应当建立并执行从业人员健康管理制度。患有“有碍食品安全疾病”的人员,
美国研究人员报告说,他们研制出一种成本低廉的新型布料,能在反射太阳光的同时,让体热尽量辐射逸出,将其制成衣服穿在身上会让人感到超级“凉爽”。新型布料以纳米多孔聚乙烯为原料。这种类型的聚乙烯材料常用于锂电池生产,其纳米孔可以散射波长0.4~0.7微米的可见光,却让波长7~14微米的人体红外线辐射几乎畅通无阻透过,同时纳米孔经表面修饰后具有良好的透气透水性。对比实验显示,新型布料令皮肤温度增加0.8℃
加拿大一个研究团队发表论文称,他们研制出了一个超级生物计算机模型,能够利用与大型超级电子计算机同样的并行运算方式快速、准确地处理信息,但整体尺寸却小得多,能耗也更低。这个超级生物计算机模型的电路看起来有点像一个繁忙有序的城市的道路交通图,1.5厘米见方的芯片就是“城市”,但在蚀刻好的“道路”上运行的并非传统微芯片中电流驱动的电子,而是由ATP(三磷酸腺苷,人体细胞能量来源)驱动的蛋白质。这种生物驱
流言:蘑菇不仅口感鲜美,营养价值也非常高。有人认为,野生菌的营养价值比人工菇高,是具有保健功能的绿色食品。  真相:蘑菇味道鲜美,但食物的味道与营养是两回事。鲜蘑菇中80%以上都是水,蛋白质含量通常不会超过5%。关于这一点,所有的蘑菇都一样。  蘑菇的价格更多是由生长周期和栽培技术所决定的。野生山菌生长周期长,目前还不具备人工栽培条件,只能依靠野外采摘,以至进货成本高且供不应求,所以市场价格较高。