Corindon là khoỏng vật thuộc lớp oxyt, cú cụng thức húa học rất đơn giản là Al2O3. Corindon tinh khiết chứa 52,9% nhụm, 47,1% oxy, tuy nhiờn corindon trong tự nhiờn thƣờng chứa nhiều nguyờn tố khỏc, trong đú phổ biến nhất là Fe, Cr, Ti, ngoài ra cũn cú V, Mg, Mn, Si, Ca, Na… Do chứa cỏc nguyờn tố gõy màu nờn màu sắc của khoỏng vật này rất phong phỳ, từ màu đỏ (do chứa Cr) đến xanh lam (do chứa Fe và Ti) đến cỏc màu tớm đỏ, vàng, lục, nõu, hồng, da cam…
Bảng 3.1 . Nguyờn nhõn và cơ chế tạo màu của corindon Mầu Nguyờn nhõn và cơ chế tạo màu
Đỏ
- Cr3+, ruby đỏ tớa, đỏ mỏu bồ cõu chỉ chứa 0,1% Cr2O3
- Thƣờng bị biến đổi sang mầu đỏ sắc nõu (Fe3+) hoặc sang đỏ ỏnh tớm do quỏ trỡnh chuyển dịch điện tớch giữa hoỏ trị (Fe2+
- O - Ti4+) Hồng
- Cr3+, saphir hồng sỏng chứa khoảng 0,03% Cr2O3, hồng xẫm - 0,04% - Thƣờng bị biến đổi sang mầu hồng sắc nõu (do Fe3+) hoặc ỏnh tớm, tớm/lam (do quỏ trỡnh chuyển dịch điện tớch giữa hoỏ trị Fe2+
- O - Ti4+) Lam - Quỏ trỡnh chuyển dịch điện tớch giữa hoỏ trị Fe2+ - O - Ti4+ Lam
tớm
- Quỏ trỡnh chuyển dịch điện tớch giữa hoỏ trị Fe2+ - O - Ti4+ và Cr3+ - Cặp Fe2+/Fe3+ và Cr3+
Tớm sỏng
- Fe3+ và Cr3+
- Quỏ trỡnh chuyển dịch điện tớch giữa hoỏ trị Fe2+ - O - Ti4+ Tớm
xẫm
- Fe3+ và Cr3+ cựng với quỏ trỡnh chuyển dịch điện tớch giữa hoỏ trị Fe2+ - O - Ti4+
Đỏ tớa Quỏ trỡnh chuyển dịch điện tớch giữa hoỏ trị Fe
2+
- O - Ti4+ cựng Cr3+ trong phối trớ 8 mặt
Vàng
- Do sự dịch chuyển của cặp ion Fe+3 - Fe+3
- Tõm màu (tõm màu) lỗ hổng do sự thay đổi của cỏc ion húa trị +2 thay thế cho Al3+ trong cấu trỳc của corindon nhƣ Mg2+.
Cam Sự kết hợp của màu đỏ (Cr3+) với một hoặc cỏc nguyờn nhõn gõy màu vàng Lục Sự dịch chuyển điện tớch của cặp Fe
+3
- Fe+3, cộng với sự dịch chuyển của lớp điện tử bờn trong Fe+2
- Ti+4 Fe+3 - Ti+3 Đổi
màu
Sự di chuyển tớch của ion V3+
trong phối trớ tỏm mặt trong cấu trỳc. Do sự cõn bằng điện ở cả màu đỏ và lam – lục, sự thay đổi màu của đỏ quý phụ thuộc vào thành phần của nguồn sỏng
Nõu
đậm Màu cơ học là do màu nõu đậm của cỏc tấm hematit
Do cú màu sắc đẹp, độ cứng cao nờn từ xa xƣa corindon đó đƣợc coi là một loại đỏ quý cao cấp. Liờn quan với màu sắc corindon cú những tờn gọi đỏ quý khỏc nhau: ruby là loại đỏ quý corindon cú màu đỏ, saphir - màu lam, saphir màu - cỏc màu cũn lại, leucosaphir - khụng màu. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Dƣới đõy là một số đặc điểm cơ bản của khoỏng vật corindon:
Bảng tổng kết thành phần húa học của một số ruby, saphir từ nhiều mỏ khỏc nhau của thế giới cú thể cho chỳng ta thấy một cỏch khỏi quỏt những nguyờn tố phổ biến hay cú mặt trong thành phần của corindon
Bảng 3.2. Thành phần húa học (%TL) tƣơng ứng với ruby, saphir cỏc màu khỏc nhau của một số vựng trờn thế giới
Thành phần Ruby đỏ tƣơi ở Myanmar Ruby đỏ thẫm ở Myanmar Saphir lam đậm ở Ural Saphir lam đậm ở Ural Saphir vàng đậm ở Sri Lanka SiO2 0.14 0.54 0.20 0.68 0.92 TiO2 - - 0.32 Vết 0.37 Al2O3 98.80 97.50 98.84 96.72 90.40 Cr2O3 0.94 1.81 Vết - - Fe2O3 0.01 0.02 0.14 - 9.17 FeO - - 0.06 0.18 - V2O3 0.03 0.06 - Vết - NiO - - Vết 0.09 - MnO - - Vết Vết - MgO 0.02 0.03 0.04 0.96 - CaO - - 0.34 1.16 - CuO 0.002 0.002 - - - CdO 0.017 0.035 - - - MoO3 0.005 0.12 - - -
Theo Hoàng Sao, Nguy Tuyết Nhung, Nguyễn Ngọc Khụi, 2003.
Cấu trỳc, hỡnh thỏi
Corindon kết tinh trong hệ ba phƣơng, mạng tinh thể gồm những ion O-2 xếp khớt theo luật xếp cầu sỏu phƣơng, cỏc ion Al+3
phõn bố trong cỏc khoang trống tỏm mặt tạo bởi cỏc ion O-2
(Hỡnh 3.1).
Corindon thuộc dạng đối xứng tam giỏc lệch ba phƣơng 32/m, cỏc yếu tố đối xứng gồm 1 trục xoay bậc 3 đồng thời là trục bậc 3 nghịch đảo, ba trục xoay bậc 2 nằm vuụng gúc với trục bậc 3, ba mặt phẳng đối xứng đi qua trục bậc 3 và vuụng gúc với cỏc trục bậc 2, tõm đối xứng. Thụng số ụ mạng cơ sở của corindon là: a =
4.758Ao; c = 12.991Ao; c/a = 2.73. Cỏc mặt phỏt triển thƣờng gặp là: lăng trụ sỏu phƣơng bậc một m (1010) và bậc hai a (1120), thỏp đụi sỏu phƣơng w (1121), z (2241), n (2243), mặt thoi r (1011), đụi mặt c (0001). Dạng quen của corindon là hỡnh ghộp của cỏc hỡnh đơn trờn, thƣờng cho dạng thỏp đụi, dạng cột, thựng rƣợu, con suốt, trống (Hỡnh 3. 2).
Ở corindon thƣờng hay gặp song tinh sinh trƣởng hoặc song tinh trƣợt, biến dạng. Song tinh liờn phiến thƣờng ghộp theo mặt thoi (1011), hiếm hơn theo mặt cơ sở (0001)
a1 a3 a2 Trục c Al3+ O2- 3 trục quay c Mặt c ủa trục a Oxy Nhôm
Hỡnh 3.2. Một số dạng quen của tinh thể corindon
Tớnh chất vật lý, ngọc học
Corindon cú nhiều màu khỏc nhau, cỏc màu đều thể hiện tớnh đa sắc rừ. Màu theo tia thƣờng (no) thƣờng đậm hơn theo tia bất thƣờng (ne), vớ dụ ruby cú màu đỏ đậm theo no, đỏ da cam theo ne, saphir cú màu lam theo no, lam lục theo ne…
Độ cứng tƣơng đối theo thang Mohs là 9, chỉ kộm kim cƣơng (10).
Corindon khụng cú cỏt khai nhƣng cú tỏch khai (giả cỏt khai) theo mặt cơ sở (0001), mặt thoi (1011), hiếm hơn theo mặt lăng trụ (1120). Tỏch vỡ theo mặt thoi tạo thành hai hệ thống khe nứt cắt nhau một gúc gần 90˚ thể hiện trờn mặt lăng trụ.
Tỷ trọng thƣờng dao động trong khoảng 3,99 đến 4,02.
Corindon là tinh thể một trục õm, chiết suất của cỏc biến loại màu khỏc nhau cú thay đổi chỳt ớt, lƣỡng chiết suất thấp (Bảng 3.3)
Bảng 3.3. Chiết suất và lƣỡng chiết suất của corindon
Màu Chiết suất no ne no - ne Khụng màu 1,7686 1.7604 0.0082 Đỏ 1,7717 1.7632 0.0085 Lam 1.7710 1.7630 0.0080
Phổ hấp thụ của corindon chủ yếu do cỏc nguyờn tố Cr, Fe, V tạo nờn. Dải cỏc vạch phổ 468,5, 475, 476,5nm đặc trƣng cho ruby chứa Cr. Saphir lam cú vạch phổ hấp thụ ở 451,5 và hai vạch yếu hơn ở 467, 470nm của Fe. Corindon từng vựng mỏ cú phổ hấp thụ đặc trƣng riờng do chứa những tổ hợp nguyờn tố nhất định.
Dƣới tỏc dụng của tia cực tớm và tia X ruby thƣờng phỏt quang rừ. Hai bƣớc súng của tia cực tớm thƣờng đƣợc sử dụng nhiều nhất trong ngọc học là 366nm (súng dài- LW) và 253,7 (súng ngắn- SW). Ruby và saphir hồng thƣờng phỏt quang
màu đỏ mạnh đến trung bỡnh dƣới tỏc dụng cỏc súng này. Saphir cỏc màu khỏc phỏt quang yếu hơn hoặc trơ.
Ở ruby và saphir hay gặp hiệu ứng sao do sự phản xạ ỏnh sỏng từ cỏc bao thể hỡnh kim nhỏ nằm bờn trong, cỏc sao thƣờng cú sỏu cỏnh. Ngoài ra cũng gặp hiệu ứng mắt mốo và hiệu ứng đổi màu. Đõy là cỏc hiệu ứng ỏnh sỏng làm tăng vẻ đẹp và giỏ trị của ruby, saphir .