Ελληνικά 
English 
Español 
Português 
Deutsch 
Italiano 
Français 
العربية 
Русский 
Bahasa Indonesia 
日本語 
한국어 
Suomi 
Svenska 
Polski 
Română 
Türkçe 
Čeština 
Magyar 
Norsk bokmål 
Γιατί οι πολύτιμοι λίθοι έχουν πολλαπλά χρώματα;
Μυστικά του σχηματισμού χρωμάτων και μέθοδοι μέτρησης
Τα χρώματα των πολύτιμων λίθων είναι πλούσια και ποικίλα, διαθέτοντας μια μοναδική γοητεία που οι άνθρωποι πάντα αγαπούσαν. Η ποιότητα των πολύτιμων λίθων εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από το χρώμα τους. Το χρώμα ενός πολύτιμου λίθου αποτελεί σημαντικό δείκτη στην αξιολόγηση των πολύτιμων λίθων και οι περισσότερες θεραπείες βελτιστοποίησης των πολύτιμων λίθων περιλαμβάνουν την αλλαγή ή τη βελτίωση του χρώματός τους. Ως εκ τούτου, η κατανόηση των αιτιών του χρωματισμού των πολύτιμων λίθων αποτελεί κρίσιμη προϋπόθεση για τη θεραπεία βελτιστοποίησης των πολύτιμων λίθων. Μόνο με την κατάκτηση του τρόπου με τον οποίο οι πολύτιμοι λίθοι αποκτούν το χρώμα τους μπορεί κανείς να καθορίσει αν ένας πολύτιμος λίθος μπορεί να βελτιστοποιηθεί, ποιο σχήμα βελτιστοποίησης πρέπει να υιοθετηθεί και ποιο πειραματικό σχέδιο πρέπει να καταρτιστεί. Υπάρχουν πέντε κοινές θεωρίες για τον χρωματισμό των πολύτιμων λίθων: η κλασική ορυκτολογική θεωρία, η θεωρία του κρυσταλλικού πεδίου, η θεωρία των μοριακών τροχιακών, η θεωρία των ενεργειακών ζωνών και τα φυσικά οπτικά φαινόμενα. Αυτές οι θεωρίες αποτελούν τις θεωρίες χρωματισμού των κοινών φυσικών πολύτιμων λίθων, και στη συνέχεια ακολουθεί μια σύντομη εισαγωγή σε αυτές τις πέντε θεωρίες χρωματισμού.
Σχηματικό διάγραμμα των τριών στοιχείων του χρώματος
Πίνακας περιεχομένων
Ενότητα I Χρώμα και μέτρηση του χρώματος των πολύτιμων λίθων
Τα χρώματα των πολύτιμων λίθων είναι πλούσια και ποικίλα και ο προσδιορισμός των τύπων των χρωμάτων των πολύτιμων λίθων είναι ζωτικής σημασίας για την αξιολόγηση της αξίας τους. Οι διαφορετικές βαθμίδες χρώματος επηρεάζουν επίσης την αξία των πολύτιμων λίθων- ως εκ τούτου, η ακριβής αξιολόγηση των χρωμάτων των διαφόρων πολύτιμων λίθων αποτελεί βασική προϋπόθεση για τον προσδιορισμό της αξίας τους. Κατά την αξιολόγηση των έγχρωμων πολύτιμων λίθων, το χρώμα είναι ο πιο σημαντικός παράγοντας. Σε γενικές γραμμές, όσο πιο ελκυστικό είναι το χρώμα ενός πολύτιμου λίθου, τόσο υψηλότερη είναι η αξία του. Τα φωτεινά, πλούσια και έντονα χρώματα είναι συνήθως πιο ελκυστικά από εκείνα που είναι πολύ σκούρα ή πολύ ανοιχτά. Φυσικά, υπάρχουν και εξαιρέσεις, όπως τα διαμάντια, όπου όσο μεγαλύτερη είναι η λευκότητα του χρώματος του διαμαντιού, τόσο υψηλότερη είναι η αξία του.
1. Η σημασία των χρωμάτων των πολύτιμων λίθων
Από την αρχαιότητα, οι άνθρωποι αγαπούσαν τους πολύτιμους λίθους για τη μοναδική γοητεία τους, ιδίως τις πλούσιες και πολύχρωμες αποχρώσεις των πολύτιμων λίθων, όπως το κόκκινο ρουμπίνι του αίματος του περιστεριού, το ζωηρό πράσινο σμαράγδι και ο νεφρίτης, οι οποίες αφήνουν ανεξίτηλη εντύπωση. Το χρώμα είναι ένας σημαντικός δείκτης για την αξιολόγηση της ποιότητας των πολύτιμων λίθων και παίζει καθοριστικό ρόλο στον προσδιορισμό της ποιότητάς τους, με τη σημασία του να αντανακλάται κυρίως στις ακόλουθες τρεις πτυχές.
(1) Το χρώμα των ορυκτών πολύτιμων λίθων αποτελεί σημαντική βάση για την αξιολόγηση των πολύτιμων λίθων
Το χρώμα ενός πολύτιμου λίθου είναι θεμελιώδες για την αξιολόγησή του και καθορίζει την αξία του. Για παράδειγμα, στα διαμάντια, μια διαφορά ενός βαθμού στο χρώμα μπορεί να οδηγήσει σε διαφορά τιμής περίπου 5%. Όσο μεγαλύτερη είναι η λευκότητα, τόσο υψηλότερη είναι η βαθμίδα του διαμαντιού- αντίθετα, τα διαμάντια με κίτρινους ή καφέ τόνους έχουν χαμηλότερη βαθμίδα και οι τιμές τους πέφτουν κατακόρυφα. Οι τιμές των έγχρωμων διαμαντιών ποικίλλουν και τα διαφορετικά έγχρωμα διαμάντια έχουν διαφορετικές τιμές. Ωστόσο, σε γενικές γραμμές, οι τιμές των σπάνιων χρωματιστών διαμαντιών μπορούν να πολλαπλασιαστούν. Άλλοι έγχρωμοι πολύτιμοι λίθοι, όπως τα ρουμπίνια, τα ζαφείρια και τα σμαράγδια, ταξινομούνται επίσης σε διαφορετικούς βαθμούς με βάση το χρώμα, και η αξία των πολύτιμων λίθων σε διαφορετικούς βαθμούς μπορεί να διαφέρει σημαντικά.
(2) Η επεξεργασία βελτιστοποίησης των πολύτιμων λίθων συχνά περιλαμβάνει τη βελτίωση του χρώματός τους
Οι μέθοδοι επεξεργασίας βελτιστοποίησης των πολύτιμων λίθων συνήθως περιλαμβάνουν την αλλαγή ή τη βελτίωση του χρώματος των πολύτιμων λίθων, οπότε η βελτίωση των πολύτιμων λίθων μπορεί επίσης να αναφέρεται ως αλλαγή χρώματος των πολύτιμων λίθων. Καθώς βελτιώνεται το χρώμα του πολύτιμου λίθου, αλλάζει ανάλογα και η διαφάνεια. Αυτό συμβαίνει επειδή η διαφάνεια είναι μια ιδιότητα που σχετίζεται με το χρώμα. Για παράδειγμα, τα μπλε ζαφείρια φαίνονται να έχουν πολλά αδιαφανή μαύρα χρώματα με γυμνό μάτι, αλλά το διαφανές μπλε μπορεί να φανεί όταν κοπεί σε λεπτές φέτες. Η βελτίωση της διαφάνειας συχνά συνοδεύει τη βελτίωση του χρώματος. Επομένως, μόνο με τον προσδιορισμό της αιτίας του χρώματος του πολύτιμου λίθου μπορεί κανείς να εξακριβώσει τις μεθόδους για τη βελτίωση του πολύτιμου λίθου. Η κατανόηση της αιτίας του χρώματος αποτελεί προϋπόθεση για τη μελέτη των θεραπειών βελτιστοποίησης των πολύτιμων λίθων.
(3) Η μελέτη των αιτιών του χρώματος των πολύτιμων λίθων παρέχει μια θεωρητική βάση για τους συνθετικούς πολύτιμους λίθους και τη βελτίωση των πολύτιμων λίθων.
Τα χρώματα των πολύτιμων λίθων, όπως ο γρανάτης, ο μαλαχίτης και ο ολιβίνης, οφείλονται στα εγγενή συστατικά τους και οι πολύτιμοι λίθοι αυτοί δεν μπορούν να αλλάξουν τα χρώματά τους με συμβατικές μεθόδους επεξεργασίας βελτιστοποίησης. Τα περισσότερα χρώματα πολύτιμων λίθων οφείλονται σε προσμίξεις που προκαλούνται από ιόντα ακαθαρσιών, όπως στα ρουμπίνια, τα ζαφείρια, τα σμαράγδια, τον νεφρίτη και τον αχάτη. Με βάση τις αιτίες του χρώματος των πολύτιμων λίθων, κατά τη διάρκεια της βελτίωσης, η περιεκτικότητα και η κατάσταση σθένους ορισμένων ιόντων πρόσμιξης που προκαλούν το χρώμα μπορεί να μεταβληθεί για να αλλάξει ή να βελτιωθεί το χρώμα του πολύτιμου λίθου, βελτιώνοντας έτσι την ποιότητα του βελτιωμένου πολύτιμου λίθου. Επομένως, η μελέτη των αιτιών του χρώματος των πολύτιμων λίθων αποτελεί τη θεωρητική βάση για τη βελτίωση των πολύτιμων λίθων.
2. Η φυσική του χρώματος
(1) Χρώμα και κύματα φωτός
Τα φωτόνια μεταφέρουν την ενέργεια του φωτός, και όταν τα φωτόνια φτάνουν στο ανθρώπινο μάτι, δημιουργούν την αίσθηση του χρώματος. Το χρώμα είναι η αντίληψη του φωτός από τα μάτια και το νευρικό σύστημα- η απόκριση που δημιουργείται από τα σήματα που σχηματίζονται στον αμφιβληστροειδή χιτώνα του ματιού διεγείρει τον εγκεφαλικό φλοιό. Ο σχηματισμός της αντίληψης του χρώματος έχει τρία κύρια συστατικά: την πηγή φωτός, το αντικείμενο και το ανθρώπινο μάτι. Η αλλαγή ενός ή περισσότερων από αυτά τα τρία θα μεταβάλει την αντίληψη του χρώματος. Οι πολύτιμοι λίθοι αλληλεπιδρούν με το φως και φαινόμενα όπως η ανάκλαση, η διάθλαση, η μετάδοση, η παρεμβολή και η διάθλαση που συμβαίνουν στην επιφάνεια του πολύτιμου λίθου έχουν ως αποτέλεσμα διαφορετικά χρώματα.
Το ενεργειακό εύρος του φάσματος της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας είναι αρκετά μεγάλο και κυμαίνεται από πολύ μεγάλα ραδιοφωνικά φωτόνια έως πολύ μικρά φωτόνια ακτίνων, με ενεργειακό εύρος από λιγότερο από ένα δισεκατομμυριοστό του ηλεκτρονιοβόλτ έως πάνω από εκατό εκατομμύρια ηλεκτρονιοβόλτ.
Το ορατό φως που μπορεί να δεχτεί και να αντιληφθεί το ανθρώπινο μάτι είναι ένα πολύ μικρό μέρος του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος, με εύρος μήκους κύματος 400-700nm και ενέργεια περίπου 1,7-3,1eV. Εάν οι συνθήκες παρατήρησης είναι αρκετά καλές, το εύρος μπορεί να επεκταθεί στα 380-760nm (Σχήμα 3-1). Το ορατό φως περιλαμβάνει τα χρώματα που βλέπουμε, δηλαδή το κόκκινο, το πορτοκαλί, το κίτρινο, το πράσινο, το κυανό, το μπλε, το μοβ και διάφορα άλλα χρώματα. Διαφορετικά μήκη κύματος του ορατού φωτός παράγουν διαφορετικά χρώματα- το χρώμα του ορατού φωτός με το μεγαλύτερο μήκος κύματος και τη χαμηλότερη ενέργεια είναι το κόκκινο, με εύρος μήκους κύματος 647-760nm- το ορατό φως με το μικρότερο μήκος κύματος και την υψηλότερη ενέργεια είναι το μοβ, με εύρος μήκους κύματος 400-425nm. Άλλα χρώματα ορατού φωτός εμπίπτουν μεταξύ 425 και 647nm. Τα μήκη κύματος των διαφόρων χρωμάτων του ορατού φωτός και τα συμπληρωματικά τους χρώματα παρουσιάζονται στον Πίνακα 3-1.
Πίνακας 3-1 Μήκη κύματος των διαφόρων χρωμάτων του ορατού φωτός και των συμπληρωματικών τους χρωμάτων
| Μήκος κύματος/nm | Φασματικό χρώμα | Συμπληρωματικό |
|---|---|---|
| 400 ~ 425 | Μωβ | Κίτρινο-πράσινο |
| 425 ~ 455 | Μπλε | Κίτρινο |
| 455 ~ 490 | Πράσινο-μπλε | Πορτοκαλί |
| 490 ~ 500 | Μπλε-πράσινο | Κόκκινο |
| 500 ~ 560 | Πράσινο | Ματζέντα |
| 560 ~ 580 | Κίτρινο-πράσινο | Μωβ |
| 580 ~ 595 | Κίτρινο | Μπλε |
| 595 ~ 647 | Πορτοκαλί | Πράσινο-μπλε (κυανό) |
| 647 ~ 760 | Κόκκινο | Πράσινο |
Η ουσία του χρώματος ενός αντικειμένου είναι το αποτέλεσμα της επιλεκτικής απορρόφησης από το αντικείμενο διαφορετικών μηκών κύματος του ορατού φωτός. Η ουσία της επιλεκτικής απορρόφησης ενός αντικειμένου σε διαφορετικά μήκη κύματος ορατού φωτός είναι η απορρόφηση φωτονίων ορατού φωτός με διαφορετικές ενέργειες. Όταν το φυσικό φως πέφτει πάνω σε έναν πολύτιμο λίθο, ο πολύτιμος λίθος απορροφά μέρος του φωτός και επίσης μεταδίδει μέρος του. Το χρώμα που παρουσιάζει ο πολύτιμος λίθος είναι το συμπληρωματικό χρώμα του απορροφημένου φωτός, που συνάδει με το χρώμα του διαδιδόμενου φωτός (Εικόνα 3-2). Για παράδειγμα, στην περίπτωση του ρουμπινιού, όταν λευκό φως διέρχεται από το ρουμπίνι, τα ιόντα χρωμίου που περιέχονται στο ρουμπίνι κερδίζουν ενέργεια απορροφώντας όλα τα ιώδη και πράσινα φωτόνια καθώς και τα περισσότερα από τα μπλε φωτόνια, ενώ τα άλλα έγχρωμα φωτόνια, κυρίως κόκκινα, διέρχονται από το ρουμπίνι, με αποτέλεσμα ο πολύτιμος λίθος να εμφανίζεται κόκκινος.
Ένα μόνο μήκος κύματος φωτός δεν παράγει το χρώμα που σχηματίζει ένα αντικείμενο- αντίθετα, η ακτινοβολία του αντικειμένου είναι ένα μείγμα φωτονίων με διαφορετικές ενέργειες, όπου η ενεργειακή ζώνη με το μεγαλύτερο ποσοστό καθορίζει το χρώμα του αντικειμένου. Ένα ομοιόμορφο μείγμα διαφόρων χρωμάτων φωτός σχηματίζει το λευκό φως. Η δημιουργία των χρωμάτων των πολύτιμων λίθων προκύπτει από την επιλεκτική απορρόφηση φωτονίων διαφορετικών μηκών κύματος του ορατού φωτός. Όταν το λευκό φως διέρχεται μέσα από έναν πολύτιμο λίθο, το φως που απορροφάται και μεταδίδεται από τον πολύτιμο λίθο είναι ένα μείγμα και το χρώμα που παρουσιάζει ο πολύτιμος λίθος εξαρτάται από εκείνο με το μεγαλύτερο ποσοστό του μεταδιδόμενου φωτός. Για παράδειγμα, στην περίπτωση ενός ρουμπινιού, όταν λευκό φως πέφτει πάνω στο ρουμπίνι, το φως που διέρχεται είναι κατά κύριο λόγο κόκκινο με μια μικρή ποσότητα μπλε-μωβ. Έτσι, τα ρουμπίνια εμφανίζονται συχνά κόκκινα με μια γαλαζοπορφυρή απόχρωση.
(2) Τύποι και ιδιότητες των πηγών φωτός
Το χρώμα των πολύτιμων λίθων έχει μια ορισμένη υποκειμενικότητα, η οποία σχετίζεται με το περιβάλλον του παρατηρητή και επηρεάζεται περισσότερο από την πηγή φωτός. Η παρατήρηση του χρώματος των πολύτιμων λίθων κάτω από διαφορετικές πηγές φωτός μπορεί να δείξει διαφορές- για παράδειγμα, ένας αλεξανδρίτης εμφανίζεται πράσινος στο φως του ήλιου αλλά κόκκινος κάτω από το φως πυρακτώσεως. Γενικά, οι άνθρωποι θεωρούν ότι το χρώμα που παρατηρείται στο φυσικό φως του ήλιου είναι το πρότυπο, το οποίο συνήθως αναφέρεται ως λευκό φως.
Οι αρχικές επιχειρήσεις στην αγορά πολύτιμων λίθων πραγματοποιήθηκαν σε συγκεκριμένες χρονικές στιγμές για να επιτευχθεί ένα σχετικά ακριβές χρώμα πολύτιμων λίθων. Για παράδειγμα, τα καταστήματα πολύτιμων λίθων στη Ratnapura της Σρι Λάνκα λειτουργούσαν για πολλά χρόνια από τις 10 π.μ. έως τις 12 μ.μ., καθώς η πηγή φωτός κατά τη διάρκεια αυτής της ώρας είναι πιο κοντά στο λευκό φως. Το ηλιακό φως και το φως της ημέρας δεν είναι ισότροπες πηγές φωτός και οι σχετικές διαφορές στις σχετικές ποσότητες ακτινοβολίας σε διαφορετικά μήκη κύματος μεταξύ διαφορετικών πηγών φωτός μπορεί να είναι πολύ μεγάλες λόγω διαφορετικών συνθηκών παρατήρησης. Στο Σχήμα 3-3 παρατίθενται οι καμπύλες κατανομής ενέργειας πέντε κοινών πηγών φωτός και οι ενεργειακές διαφορές μεταξύ αυτών των πηγών φωτός είναι πολύ μεγάλες.
S - Άμεσο ηλιακό φως- O - Φωτισμός από το φως του συννεφιασμένου ουρανού στο οριζόντιο επίπεδο- T - Φωτισμός από το ηλιακό φως και τον καθαρό ουρανό στο οριζόντιο επίπεδο- N - Φως από τον καθαρό βόρειο ουρανό- Z - Φως ζενίθ,
Τα χρωματικά χαρακτηριστικά του άμεσου ηλιακού φωτός εκφράζονται συχνά με βάση τη θερμοκρασία χρώματος (μετρούμενη σε Κ). Η ίδια θερμοκρασία χρώματος υποδηλώνει παρόμοια χρώματα των πηγών φωτός. Οι αναγνωρισμένες σήμερα θερμοκρασίες χρώματος του φωτός της ημέρας είναι οι D6500K, D5500K και D7500K. Τρεις λαμπτήρες έχουν οριστεί διεθνώς ως τυπικές πηγές φωτός για εργασίες μέτρησης χρώματος. SA αντιπροσωπεύει το μέσο τεχνητό φωτισμό ενός λαμπτήρα πυρακτώσεως βολφραμίου, με θερμοκρασία χρώματος 2854K；SB αντιπροσωπεύει το μέσο ηλιακό φως, με θερμοκρασία χρώματος 4900Κ, SC αντιπροσωπεύει το μέσο φως της ημέρας, με θερμοκρασία χρώματος 6700Κ. Στις δοκιμές πολύτιμων λίθων, η πηγή φωτός Sc χρησιμοποιείται ως τυπική πηγή φωτός.
(3) Ευαισθησία στο φως και στις χρωματικές επιδράσεις
Η παρατήρηση των χρωμάτων των πολύτιμων λίθων είναι υποκειμενική- εκτός από τις αντικειμενικές συνθήκες, το χρώμα του πολύτιμου λίθου σχετίζεται επίσης με την αισθητηριακή αντίληψη του παρατηρητή. Κάτω από την ίδια πηγή φωτός, τα ανθρώπινα μάτια έχουν διαφορετική ευαισθησία σε διαφορετικά χρώματα, και διαφορετικοί άνθρωποι έχουν διαφορετική ευαισθησία στα χρώματα. Η παρατήρηση του χρώματος είναι υποκειμενική- για να επιτευχθεί όσο το δυνατόν μεγαλύτερη αντικειμενικότητα, τα χρώματα πρέπει να χαρακτηρίζονται και να εκφράζονται σχετικά αντικειμενικά.
① Φωτοδεκτικό αποτέλεσμα:
Υπό κανονικές συνθήκες, το εύρος μήκους κύματος των πηγών ορατού φωτός που μπορεί να παρατηρήσει το ανθρώπινο μάτι είναι 400-700nm. Το εύρος ευαισθησίας μπορεί να επεκταθεί με τη βελτίωση των συνθηκών παρατήρησης στα 380-780nm. Το ανθρώπινο μάτι έχει διαφορετική ευαισθησία σε φωτεινά κύματα διαφορετικών μηκών κύματος. Για την όραση κατά τη διάρκεια της ημέρας, το μάτι είναι πιο ευαίσθητο στο πράσινο φως με μήκος κύματος 555nm, ενώ το πιο ευαίσθητο μήκος κύματος για την όραση στο λυκόφως μετατοπίζεται στα 507nm. Οι φωτεινοί σηματοδότες στους δρόμους σχεδιάζονται με βάση τα χρώματα στα οποία το ανθρώπινο μάτι είναι πιο ευαίσθητο.
② Αίσθηση χρώματος:
Το χρώμα είναι η αίσθηση που προκαλείται από τις διάφορες φασματικές συνιστώσες της ενέργειας της ακτινοβολίας στην περιοχή του ορατού φωτός. Η όραση ενός φυσιολογικού ανθρώπου μπορεί να διακρίνει περισσότερες από 150 αποχρώσεις καθαρών φασματικών χρωμάτων. Παρόλο που υπάρχει αντιστοιχία ένα προς ένα μεταξύ των φωτεινών κυμάτων και των χρωμάτων, η αντιστοιχία μεταξύ των χρωμάτων και των φωτεινών κυμάτων δεν είναι μοναδική- συχνά, ένα χρώμα φωτός μπορεί να σχηματιστεί από το συνδυασμό δύο ή περισσότερων άλλων χρωμάτων φωτός. Τα τρία βασικά ανεξάρτητα χρώματα είναι το κόκκινο, το πράσινο και το μπλε, γνωστά ως βασικά χρώματα. Άλλα χρώματα σχηματίζονται με την ανάμειξη δύο ή περισσότερων πρωταρχικών χρωμάτων σε διαφορετικές αναλογίες, και το ανθρώπινο μάτι είναι πολύ ευαίσθητο στα χρώματα, ικανό να διακρίνει πολλά διαφορετικά χρώματα.
3. Τρία στοιχεία που αντιπροσωπεύουν το χρώμα
Το χρώμα προκύπτει από την επιλεκτική απορρόφηση του φωτός από τους πολύτιμους λίθους και οι διαφορετικοί πολύτιμοι λίθοι παρουσιάζουν διαφορετικά χρώματα. Η τρέχουσα θεωρία του χρώματος υποδηλώνει ότι τα χαρακτηριστικά του χρώματος εξαρτώνται από τη φωτεινότητα, την απόχρωση και τον κορεσμό (Εικόνα 3-4). Οι τύποι των χρωμάτων των πολύτιμων λίθων μπορούν να προσδιοριστούν περιγράφοντας τα τρία στοιχεία των διαφορετικών χρωμάτων.
(1) Φωτεινότητα
Η φωτεινότητα είναι ο βαθμός φωτεινότητας που προκαλείται από το φως που επιδρά στο ανθρώπινο μάτι, αναφέρεται στο βαθμό των φωτεινών και σκοτεινών χρωμάτων και μπορεί επίσης να ονομάζεται φωτεινότητα. Η φωτεινότητα εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την αντίληψη του ματιού για τα επίπεδα φωτός και σκότους της φωτεινής πηγής και της επιφάνειας του αντικειμένου, που καθορίζεται κυρίως από την ένταση του φωτός. Η φωτεινότητα εξαρτάται από το επίπεδο φωτισμού του αντικειμένου και την ανακλαστικότητα της επιφάνειας του αντικειμένου.
Η φωτεινότητα μπορεί να νοηθεί ως η φωτεινότητα ενός χρώματος- τα διάφορα χρώματα έχουν διαφορετικά επίπεδα φωτεινότητας και κάθε χρώμα παρουσιάζει διακυμάνσεις στο φως και στο σκοτάδι. Η φωτεινότητα έχει δύο χαρακτηριστικά: το ίδιο αντικείμενο μπορεί να παρουσιάζει αλλαγές στη φωτεινότητα λόγω διαφορετικού φωτισμού και διαφορετικά χρωματιστά φώτα της ίδιας έντασης μπορούν επίσης να έχουν διαφορετικά επίπεδα φωτεινότητας.
Ελλείψει χρώματος, το χρώμα με την υψηλότερη φωτεινότητα είναι το λευκό και το χρώμα με τη χαμηλότερη φωτεινότητα είναι το μαύρο, με μια κλίμακα του γκρι μεταξύ του φωτεινού και του σκούρου. Στο χρώμα, κάθε βαθμός καθαρότητας έχει τα χαρακτηριστικά φωτεινότητας. Για παράδειγμα, το κίτρινο έχει την υψηλότερη φωτεινότητα, ενώ το μωβ έχει τη χαμηλότερη. Το πράσινο, το κόκκινο, το μπλε και το πορτοκαλί έχουν παρόμοια επίπεδα φωτεινότητας, αντιπροσωπεύοντας τη μεσαία φωτεινότητα. Επιπλέον, εντός της ίδιας απόχρωσης, υπάρχουν διακυμάνσεις στη φωτεινότητα από το ανοιχτό στο σκούρο, όπως το ανοιχτό πράσινο, το ανοιχτό πράσινο και το σμαραγδένιο πράσινο στο πράσινο φάσμα.
(2) Απόχρωση
Η απόχρωση αναφέρεται στις διαφορές μεταξύ διαφορετικών χρωμάτων και είναι το πιο σημαντικό χαρακτηριστικό του χρώματος. Η απόχρωση καθορίζεται από τις φασματικές συνιστώσες του φωτός που διέρχονται από ένα αντικείμενο και φθάνουν στο ανθρώπινο μάτι μετά την πρόσπτωση σε αυτό, ανάλογα με το μήκος κύματος του διαδιδόμενου φωτός. Η απόχρωση ενός αντικειμένου καθορίζεται από το φάσμα της προσπίπτουσας φωτεινής πηγής και το φως που ανακλάται ή μεταδίδεται από το ίδιο το αντικείμενο.
Η λεγόμενη απόχρωση αναφέρεται στην ονομασία που μπορεί να αντιπροσωπεύσει με μεγαλύτερη ακρίβεια μια συγκεκριμένη κατηγορία χρωμάτων, όπως το ροζ κόκκινο, το πορτοκαλοκίτρινο, το κίτρινο λεμονιού, το μπλε του κοβαλτίου, το μοβ κόκκινο, το σμαραγδένιο πράσινο κ.λπ. Από την άποψη της φυσικής οπτικής, οι διάφορες αποχρώσεις καθορίζονται από τις φασματικές συνιστώσες του φωτός που εισέρχεται στο ανθρώπινο μάτι. Για το μονοχρωματικό φως, οι τύποι των αποχρώσεων εξαρτώνται πλήρως από το μήκος κύματος του εν λόγω φωτός- για το μικτό έγχρωμο φως, εξαρτώνται από τις σχετικές ποσότητες των διαφόρων μηκών κύματος του φωτός. Το χρώμα ενός αντικειμένου καθορίζεται από τις φασματικές συνιστώσες της πηγής φωτός και τα χαρακτηριστικά του φωτός που ανακλάται (ή μεταδίδεται) από την επιφάνεια του αντικειμένου. Σχετίζεται με το μήκος κύματος του φωτός. Για παράδειγμα, ένα χρώμα με κυρίαρχο μήκος κύματος 470nm ονομάζεται μπλε μήκους κύματος 470nm, που συνήθως συναντάται ως το μπλε των ζαφειριών.
(3) Κορεσμός
Ο κορεσμός ενός χρώματος αναφέρεται στην καθαρότητα και τη ζωντάνια του χρώματος, υποδεικνύοντας την αναλογία των χρωματικών συστατικών που περιέχονται στο χρώμα. Όσο μεγαλύτερη είναι η αναλογία των χρωματικών συστατικών, τόσο υψηλότερη είναι η καθαρότητα του χρώματος- όσο μικρότερη είναι η αναλογία των χρωματικών συστατικών, τόσο χαμηλότερη είναι η καθαρότητα του χρώματος. Ο κορεσμός αλλάζει όταν ένα χρώμα αναμιγνύεται με μαύρο, λευκό ή άλλα χρώματα. Όταν η αναλογία του αναμεμειγμένου χρώματος φτάσει σε ένα σημαντικό επίπεδο, το αρχικό χρώμα θα χάσει την αρχική του λάμψη για το μάτι και το χρώμα που βλέπουμε θα γίνει αυτό του αναμεμειγμένου χρώματος. Φυσικά, αυτό δεν σημαίνει ότι το αρχικό χρώμα δεν υπάρχει πλέον, αλλά μάλλον ότι το αρχικό χρώμα έχει αφομοιωθεί λόγω των πολλών άλλων χρωμάτων που έχουν αναμιχθεί, καθιστώντας το μη αντιληπτό από το ανθρώπινο μάτι.
Τα μονοχρωματικά φώτα στο ορατό φάσμα έχουν τον υψηλότερο κορεσμό και είναι τα πιο ζωντανά. Το μονοχρωματικό φως θεωρείται συνήθως ως 100/100 = 1, και καθώς το χρώμα εξασθενεί, η τιμή μειώνεται σταδιακά, με το καθαρό λευκό να έχει μηδενικό κορεσμό. Λαμβάνοντας ως παράδειγμα το καθαρό μπλε μελάνι, ο κορεσμός του καθαρού μπλε μελανιού είναι 1 και καθώς αραιώνεται σταδιακά έως εντελώς άχρωμο, ο κορεσμός γίνεται μηδενικός.
4. Μέτρηση του χρώματος των πολύτιμων λίθων
Το σύστημα που αναπαριστά ποσοτικά το χρώμα ονομάζεται χρωματικό σύστημα. Υπάρχουν δύο συνήθως χρησιμοποιούμενοι τύποι συστημάτων χρώματος: το ένα είναι ένα σύστημα χρώματος που βασίζεται σε πρότυπα δείγματα χρώματος για σύγκριση και το άλλο είναι ένα σύνολο προτύπων συστημάτων χρώματος που μετρώνται με τη χρήση σύγχρονων οργάνων μέτρησης χρώματος.
(1) Σύστημα χρώματος των τυποποιημένων δειγμάτων χρώματος
Αυτό το χρωματικό σύστημα αποτελείται από διάφορες "χρωματικές κάρτες" από χαρτί που αποτελούν τυποποιημένα δείγματα χρωμάτων και συγκεντρώνονται σε ένα βιβλίο. Συγκρίνονται με δείγματα πολύτιμων λίθων για την επιλογή της "χρωματικής κάρτας" που ταιριάζει με το χρώμα του πολύτιμου λίθου.
① Σύστημα χρωμάτων Munsell
Το σύστημα χρωμάτων Munsell είναι ένα από τα παλαιότερα και πιο κλασικά συστήματα αναπαράστασης χρωμάτων. Χρησιμοποιείται ακόμη και σήμερα από ορισμένους οργανισμούς. Καθιερώθηκε το 1905 από τον Αμερικανό εκπαιδευτικό και θεωρητικό των χρωμάτων Albert Munsell, το οποίο πήρε το όνομά του απευθείας από αυτόν. Πρόκειται για έναν τρόπο αναπαράστασης των χρωμάτων μέσω ενός μοντέλου χρώματος-στερεού. Ο "Άτλαντας χρωμάτων Munsell", που δημοσιεύεται από την Οπτική Εταιρεία της Αμερικής (OSA), περιλαμβάνει γυαλιστερές και ματ εκδόσεις.
Η γυαλιστερή έκδοση περιλαμβάνει 1.450 δείγματα χρωμάτων, συνοδευόμενα από ένα σύνολο 37 αχρωματικών δειγμάτων- η ματ έκδοση περιλαμβάνει 1.150 δείγματα χρωμάτων και 32 αχρωματικά δείγματα.
Στον Άτλαντα Munsell, κάθε χρώμα αντιπροσωπεύεται από ένα σύνολο συμβόλων. Τα σύμβολα παρέχουν δείκτες ίσων αποστάσεων για τα τρία στοιχεία της αναπαράστασης των χρωμάτων: απόχρωση, αξία και χρωματική αξία, που αναπαρίστανται ως HV/C = τιμή απόχρωσης/χρωματική αξία.
Οι αποχρώσεις χωρίζονται σε πέντε πρωταρχικούς τόνους: κόκκινο (R), κίτρινο-κόκκινο (YR), κίτρινο (Y), πράσινο-κίτρινο (GY), πράσινο (G), μπλε-πράσινο (BG), μπλε (B), πορφυρό-μπλε (PB), πορφυρό (P) και κόκκινο-πορφυρό(RP), μαζί με πέντε ενδιάμεσους τόνους. Κάθε τόνος χωρίζεται περαιτέρω σε δέκα επίπεδα (1 έως 10), με το πέμπτο επίπεδο να είναι το ενδιάμεσο χρώμα του συγκεκριμένου τόνου (Εικόνα 3-5).
Η τιμή χωρίζεται σε 11 επίπεδα, με τις υψηλότερες τιμές να υποδηλώνουν μεγαλύτερη φωτεινότητα- η ελάχιστη τιμή είναι 0 (μαύρο) και η μέγιστη είναι 10 (λευκό). Η χροιά χωρίζεται σε 12 επίπεδα. Ολόκληρος ο άτλαντας χρωμάτων περιλαμβάνει 40 τύπους δειγμάτων απόχρωσης. Για παράδειγμα, το 5GY 8/7 αντιπροσωπεύει ένα κίτρινο-πράσινο με τιμή 8 και κορεσμό 7. Η σύμβαση ονομασίας για τις μη χρωματικές (μαύρο, λευκό, γκρι) σειρές είναι NV/= ουδέτερη τιμή φωτεινότητας- για παράδειγμα, ένα χρώμα με την ένδειξη N5/ υποδηλώνει ένα γκρι με τιμή φωτεινότητας 5.
② Σύστημα χρωμάτων DIN 6164
Το εγχειρίδιο DIN 6164 της Γερμανίας είναι επίσης ένα σημαντικό χρωματικό σύστημα. Πολλοί γεμολόγοι στην Ευρώπη και το Ηνωμένο Βασίλειο χρησιμοποιούν αυτό το σύστημα. Αυτό το χρωματικό σύστημα αναπτύχθηκε με βάση το σύστημα Munsell.
Η χρωματική κάρτα DIN 6164 έχει 24 χρώματα, με το πίσω μέρος κάθε χρώματος να φέρει την αντίστοιχη χρωματική σημείωση Munsell. Η αναπαράσταση έχει τη μορφή απόχρωση: κορεσμός: φωτεινότητα. Για παράδειγμα, το 6:6:2 αντιπροσωπεύει την απόχρωση 6 (κόκκινο), τον κορεσμό 6 (ζωηρό) και τη φωτεινότητα 2 (ανοιχτό) της τυποποιημένης χρωματικής κάρτας.
③ Σύστημα χρωμάτων ISCC-NBS
Το ISCC (Inter-Society Colour Council) ιδρύθηκε το 1931 ως εγχώρια ένωση χρωμάτων στις Ηνωμένες Πολιτείες και το σύστημα χρωμάτων του έχει ως στόχο την ανάπτυξη ενός συστήματος ονομασίας χρωμάτων. Συλλέγει 18 αποχρώσεις στις ίδιες θέσεις απόχρωσης και φωτεινότητας στο Munsell και στο DIN 6164.
Το ISCC-NBS (Εθνικό Γραφείο Προτύπων) έχει πολύ λίγα δείγματα χρώματος στο αμερικανικό εθνικό σύστημα προτύπων, αλλά έχει συλλέξει μερικά ασυνήθιστα δείγματα. Δομικά, διαφέρει επίσης από το σύστημα Munsell, καθώς τα χρώματα δεν είναι διατεταγμένα σύμφωνα με αντιληπτικές μετρήσεις ίσης απόστασης. Η σημαντικότερη συμβολή του συστήματος ISCC-NBS στην επιστήμη των χρωμάτων είναι ότι ορίζει τα ονόματα των χρωμάτων.
④ Πρότυπο χρώματος OSA
Η OSA (Optical Society of America) έχει ετοιμάσει ένα πρακτικό σετ χρωματολογίων ακρυλικής στιλπνότητας, που περιλαμβάνει 558 χρώματα, εκ των οποίων 424 χρώματα αποτελούν ένα σετ γνωστό ως πρότυπο χρώματος της OSA. Το μειονέκτημα του προτύπου χρωμάτων της OSA είναι ότι οι χρωματικές κάρτες είναι κατασκευασμένες από χαρτί ή πλαστικό, το οποίο διαφέρει στην υφή από τους πολύτιμους λίθους, και η επιφανειακή στιλπνότητα των χρωματικών καρτών διαφέρει από το φως που αντανακλάται από τους λίθους με όψεις, γεγονός που απαιτεί προσεκτική χρήση. Λόγω του ξεθωριάσματος, οι περισσότερες χρωματικές κάρτες έχουν χρόνο χρήσης 4 έως 5 έτη.
(2) Χρωματικές συντεταγμένες και χρωματικό διάγραμμα
① 1931 Σύστημα Χρωματικού Χώρου CIE-XYZ
Αυτό το σύστημα χρωματικού χώρου βασίζεται στο σύστημα RGB και χρησιμοποιεί μαθηματικές μεθόδους για την επιλογή τριών ιδανικών βασικών χρωμάτων που αντικαθιστούν τα πραγματικά βασικά χρώματα. Χρησιμοποιώντας εικονικά πρωτογενή χρώματα ως άξονες, προβάλλει διαφορετικά μήκη κύματος του ορατού φωτός. Οι τιμές των πρωτογενών χρωμάτων ονομάζονται τιμές tristimulus. Το σύστημα αυτό απαιτεί οι τιμές tristimulus να μην είναι αρνητικές και το y να ισούται με τη φωτεινή ροή. Χρησιμοποιώντας το x ως οριζόντιο άξονα και το y ως κατακόρυφο άξονα, σχηματίζει χρωματικές συντεταγμένες, προβάλλοντας τις τιμές των χρωματικών συντεταγμένων κάθε μονοχρωματικού φωτός για να προκύψει το χρωματικό διάγραμμα. Το σχήμα 3-6 είναι το πρότυπο χρωματικό διάγραμμα του συστήματος (XYZ) που καθιερώθηκε διεθνώς το 1931.
Το χρωματικό διάγραμμα έχει τα ακόλουθα χαρακτηριστικά:
- Οι τιμές tristimulus των πρωταρχικών χρωμάτων αυτού του συστήματος είναι εικονικές.
- Όλα τα σημεία που αντιπροσωπεύουν τα φασματικά χρώματα εμπίπτουν στην καμπύλη σε σχήμα γλώσσας που ονομάζεται φασματικό χρώμα. Συνδέοντας τα άκρα της καμπύλης με ευθείες γραμμές, όλα τα πραγματικά χρώματα περιέχονται στην περιοχή που περιβάλλεται από την καμπύλη σε σχήμα γλώσσας και τις ευθείες γραμμές.
- Η τιμή των συντεταγμένων του σημείου Ε σε x=0,333, y=0,333 αντιπροσωπεύει το θεωρητικό λευκό. Διαφορετικές πηγές λευκού φωτός έχουν ελαφρώς διαφορετικές φασματικές συνιστώσες. Το συνήθως χρησιμοποιούμενο λευκό φως διαιρείται σε SA, SB, SC, SE, και ούτω καθεξής.
- Οι χρωματικές συντεταγμένες των χρωμάτων έχουν τόσο υψηλότερο κορεσμό όσο πιο κοντά βρίσκονται στη φασματική χρωματική τροχιά. Τα σημεία στη φασματική χρωματική τροχιά έχουν τον υψηλότερο κορεσμό- το λευκό σημείο έχει τον χαμηλότερο κορεσμό. Μια γραμμή που χαράσσεται από το λευκό σημείο προς τις χρωματικές συντεταγμένες ενός χρώματος, η οποία επεκτείνεται ώστε να τέμνει την τροχιά του φασματικού χρώματος, έχει σημεία κατά μήκος αυτής της γραμμής που έχουν την ίδια απόχρωση.
- Μια γραφική μέθοδος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την εξαγωγή του σύνθετου χρώματος δύο οποιωνδήποτε χρωμάτων. Εισάγοντας τις χρωματικές συντεταγμένες των δύο χρωμάτων στο χρωματικό διάγραμμα, το σύνθετο χρώμα πρέπει να βρίσκεται στην ευθεία που συνδέει τα δύο σημεία χρωματικών συντεταγμένων. Η απόσταση που προβάλλεται στα δύο χρωματικά σημεία σχετίζεται με την ένταση των δύο χρωμάτων, η οποία καθορίζεται από τον νόμο κατανομής των κεντροειδών.
- Τα σημεία στην ευθεία γραμμή μεταξύ των τελικών σημείων της καμπύλης φασματικού χρώματος δεν αντιπροσωπεύουν φασματικά χρώματα, αλλά μάλλον διάφορα μικτά χρώματα που προκύπτουν από την ανάμειξη μωβ στα 380nm και κόκκινου στα 780nm σε διαφορετικές αναλογίες.
- Επιλέξτε οποιαδήποτε τρία σημεία μέσα στην τροχιά χρώματος του φάσματος για να δημιουργήσετε ένα χρώμα. Για παράδειγμα, αν επιλέξετε R1, G1, B1 ως τα τρία χρώματα για το ταίριασμα, τότε όλα τα διάφορα χρώματα που σχηματίζονται από αυτές τις τρεις αποχρώσεις περιέχονται στο τρίγωνο με κορυφές στα τρία σημεία R1, G1, B1.
② Αναπαράσταση του κυρίαρχου μήκους κύματος και του κορεσμού
Στο χρωματικό διάγραμμα, τα χρώματα μπορούν να αναπαρασταθούν όχι μόνο με χρωματικές συντεταγμένες (x, y). Μια άλλη μέθοδος που πρότεινε ο Helmholtz είναι η αναπαράστασή τους με τη χρήση του κυρίαρχου μήκους κύματος λd και κορεσμός (καθαρότητα ερεθίσματος) Pe. λd και Pe είναι συγκεκριμένες τιμές που προκύπτουν από τις χρωματικές συντεταγμένες του διαγράμματος (Σχήμα 3-7). Το κυρίαρχο μήκος κύματος αντιπροσωπεύει κατά προσέγγιση την αίσθηση χρώματος που αντιλαμβάνεται το ανθρώπινο μάτι.
Έστω η θέση αυτού του σημείου στο χρωματικό διάγραμμα c(x, y). Συνδέστε το σημείο c με το λευκό E και επεκτείνετε το ώστε να τέμνει την τροχιά του φάσματος στο λd . Τότε, ο αριθμός μήκους κύματος του σημείου λd στην τροχιά του φάσματος είναι το κυρίαρχο μήκος κύματος αυτού του έγχρωμου φωτός.
Το σημείο C βρίσκεται στην ευθεία που συνδέει τα σημεία W και λd , που αντιπροσωπεύει τον κορεσμό αυτού του χρώματος. Το σημείο W είναι καθαρό λευκό (E) ή μια συγκεκριμένη λευκή πηγή φωτός. Όταν οι χρωματικές συντεταγμένες ενός συγκεκριμένου χρώματος κινούνται σταδιακά προς τη φασματική τροχιά από το λευκό σημείο W, ο κορεσμός του χρώματος αυξάνεται σταδιακά μέχρι να φτάσει στη φασματική τροχιά, με μέγιστο κορεσμό 1.
Τα χρώματα αναπαρίστανται χρησιμοποιώντας το κυρίαρχο μήκος κύματος και τον κορεσμό, καθιστώντας εύκολη τη σύγκριση των χρωματικών διαφορών. Οι μικρές χρωματικές διαφορές, οι οποίες αντιπροσωπεύονται από τις αριθμητικές μεταβολές στο λd και ρe, μπορεί να εμφανιστεί.
Για δύο χρώματα, C1, C2, οι χρωματικές συντεταγμένες, το κυρίαρχο μήκος κύματος και ο κορεσμός υπό τον ίδιο φωτισμό φαίνονται στον πίνακα 3-2. Φαίνεται ότι το κυρίαρχο μήκος κύματος του χρώματος C1, C2 διαφέρει κατά 0,052nm και ο κορεσμός διαφέρει κατά 7%.
Πίνακας 3-2 Σύγκριση δεδομένων χρώματος μεταξύ C1 και C2
| Σημείο προβολής χρώματος | X | y | λd | ρe |
|---|---|---|---|---|
| C1 | 0.368 | 0.416 | 0.592 | 0.35 |
| C2 | 0.392 | 0.355 | 0.540 | 0.28 |
5. Όργανα για τη μέτρηση του χρώματος των πολύτιμων λίθων
(1) Φασματοφωτόμετρο
Αρχή λειτουργίας: Επειδή η φασματική κατανομή ενέργειας της πρότυπης πηγής φωτός στο εσωτερικό του οργάνου είναι γνωστή, οι τιμές tristimulus ενός αντικειμένου μπορούν να ληφθούν με τη μέτρηση της φασματικής του ανάκλασης.
(2) Χρωσίμετρο τιμής Tristimulus
Πρόκειται για ένα φωτοηλεκτρικό ολοκληρωτικό όργανο που μετρά απευθείας τις τρεις τιμές ερεθίσματος του χρώματος ενός αντικειμένου. Προσομοιώνει κυρίως τις τρεις αντιδράσεις του τυπικού παρατηρητή στο χρώμα μέσω κατάλληλου συνδυασμού φίλτρων και φωτοηλεκτρικών μετατροπέων.
Επί του παρόντος, η κρίση του χρώματος των πολύτιμων λίθων βασίζεται κυρίως στην παρατήρηση με το ανθρώπινο μάτι. Για παράδειγμα, τα σμαράγδια, τα ρουμπίνια και τα διαμάντια επηρεάζονται από περιβαλλοντικούς παράγοντες, γεγονός που οδηγεί σε χαμηλή ακρίβεια στις μετρήσεις με όργανα- ως εκ τούτου, η εφαρμογή της μέτρησης του χρώματος με όργανα στην αναγνώριση πολύτιμων λίθων είναι σχετικά σπάνια.
Ενότητα II Θεωρητική προέλευση του χρώματος των ορυκτών πολύτιμων λίθων
Τα ορυκτά πολύτιμων λίθων έχουν διάφορα χρώματα, αλλά οι λόγοι για τον χρωματισμό τους διαφέρουν επίσης. Σύμφωνα με την κλασική ορυκτολογική θεωρία, η προέλευση του χρώματος των ορυκτών πολύτιμων λίθων μπορεί να ταξινομηθεί σε ιδιοχρωματικό χρώμα, αλλοχρωματικό χρώμα και ψευδοχρώμα.
1. Ταξινόμηση της κλασικής ορυκτολογίας Θεωρία προέλευσης χρώματος
Η κλασική θεωρία της ορυκτολογίας είναι η πιο θεμελιώδης θεωρία για τη μελέτη των χρωμάτων των ορυκτών πολύτιμων λίθων. Ανάλογα με το αν το χρώμα του ορυκτού οφείλεται στο ίδιο το ορυκτό, μπορεί να χωριστεί σε τρεις κατηγορίες: ιδιοχρωματικό-χρωματικό, αλλοχρωματικό-χρωματικό και ψευδοχρωματικό.
(1) Ιδιοχρωματικό-χρωματισμένο
Το χρώμα ενός πολύτιμου λίθου διαμορφώνεται από τα εγγενή χημικά συστατικά του ορυκτού από το οποίο αποτελείται, γνωστού ως ιδιοχρωματικού χρώματος. Τέτοιοι πολύτιμοι λίθοι ονομάζονται ιδιοχρωματικοί-χρωματισμένοι πολύτιμοι λίθοι. Τα εγγενή συστατικά τους προκαλούν το χρώμα που παράγουν οι ιδιοχρωματικά χρωματισμένοι πολύτιμοι λίθοι- έτσι, έχουν καλή σταθερότητα χρώματος και δεν αλλοιώνονται εύκολα. Για παράδειγμα, η χημική σύνθεση του τυρκουάζ είναιCuAlAl6(PO4)4(OH)8-5H2O, και το μπλε ή μπλε-πράσινο που παρουσιάζει προκαλείται από Cu2+; η χημική σύσταση του αζουρίτη είναι 2CuCO3 - Cu(OH)2, και Cu2+ Το πράσινο του ολιβίνη παράγεται από τα ιόντα σιδήρου στη χημική του σύνθεση (Εικόνα 3-8).
Δεν υπάρχουν πολλοί τύποι αυτοχρωματισμένων πολύτιμων λίθων στα φυσικά πολύτιμα ορυκτά, με τις κυριότερες ποικιλίες να είναι το τυρκουάζ, ο μαλαχίτης, ο αζουρίτης, ο ολιβίνης, ο γρανάτης και ο ροδοχρωσίτης. Τα συνήθη χρώματα, τα στοιχεία χρωματισμού και οι χημικές συνθέσεις των αυτοχρωματισμένων πολύτιμων λίθων παρουσιάζονται στον Πίνακα 3-3.
Πίνακας 3-3 Συνήθη χρωστικά στοιχεία, χημική σύνθεση και χρώματα των έγχρωμων πολύτιμων λίθων
| Στοιχεία χρωματισμού | Όνομα πολύτιμου λίθου | Χημική σύνθεση | Χρώμα |
|---|---|---|---|
| Σίδηρος | Olivine | (Mg, Fe)2 (SiO4) | Πράσινο |
| Almandine | Fe3Al2 (SiO4)3 | Κόκκινο | |
| Χρώμιο | Ουβαροβίτης | Ca3Cr2 (SiO4)3 | Πράσινο |
| Cuprum | Μαλαχίτης | Cu2Co3(OH)2 | Πράσινο |
| Χρυσοκόλλα | (CuAl)2H2Si2O5(OH)4 - nH2O | Πράσινο - Μπλε | |
| Τυρκουάζ | CUAl6(PO4)4(OH)8.5H2O | Μπλε ουρανού - Πράσινο | |
| Αζουρίτης | 2CuCO3 - Cu(OH)2 | Μπλε | |
| Μαγγάνιο | Spessartine-Garnet | Mn3Al2(SiO4)3 | Πορτοκαλί |
| Ροδοχρωσίτης | MnCO3 | Ροζ - Κόκκινο | |
| Ροδονίτης | (Mn, Ca, Fe) - 5(Si5O15) | Ροζ - Κόκκινο |
Copywrite @ Sobling.Jewelry - Κατασκευαστής προσαρμοσμένων κοσμημάτων, εργοστάσιο κοσμημάτων OEM και ODM
Ορισμένοι έγχρωμοι πολύτιμοι λίθοι μπορούν να αλλάξουν χρώμα υπό ορισμένες συνθήκες. Για παράδειγμα, το τυρκουάζ και ο μαλαχίτης μπορούν να αλλάξουν χρώμα όταν εκτίθενται σε υψηλές θερμοκρασίες λόγω της εξάτμισης των μορίων νερού στη σύνθεσή τους- ο ροδοχρωσίτης, ένας ανθρακικός πολύτιμος λίθος, μπορεί να αποσυντεθεί όταν συναντήσει οξέα (όπως υδροχλωρικό οξύ ή θειικό οξύ) και το χρώμα του θα αλλάξει ανάλογα.
(2) Αλλοχρωματικό-χρώμαed
Το χρώμα ενός πολύτιμου λίθου προκαλείται από ίχνη ή δευτερεύοντα στοιχεία πρόσμιξης εκτός της εγγενούς χημικής σύνθεσης των συστατικών ορυκτών, γνωστό ως αλλοχρωματικό χρώμα. Τέτοιοι πολύτιμοι λίθοι αναφέρονται ως αλλοχρωματικού χρώματος πολύτιμοι λίθοι.
Στα ορυκτά πολύτιμων λίθων, υπάρχουν πολλές ποικιλίες πολύτιμων λίθων με διαφορετικά χρώματα. Όταν δεν υπάρχουν προσμίξεις στη χημική σύνθεση του πολύτιμου λίθου, αυτός είναι άχρωμος και διαφανής- όταν περιέχει προσμίξεις διαφόρων χρωστικών στοιχείων, μπορεί να παράγει διαφορετικά χρώματα.
Όταν το καθαρό κορούνδιο είναι άχρωμο, γίνεται ρουμπίνι όταν περιέχει μικρή ποσότητα ιόντων χρωμίου- όταν περιέχει μικρή ποσότητα σιδήρου και τιτανίου, μετατρέπεται σε μπλε ή πράσινους πολύτιμους λίθους. Παρόμοιοι πολύτιμοι λίθοι είναι το σμαράγδι, ο σπινέλιος, ο τουρμαλίνης, ο τζαδεΐτης, ο χαλκηδόνιος, ο νεφρίτης κ.λπ. Τα κοινά χρωστικά στοιχεία, οι χημικές συνθέσεις και οι πολύτιμοι λίθοι αλλοχρωματικού χρώματος παρουσιάζονται στον Πίνακα 3-4.
Πίνακας 3-4 Συνήθη χρωστικά στοιχεία, χημική σύνθεση και πολύτιμοι λίθοι αλλοχρωματικού χρώματος
| Στοιχεία χρωματισμού | Όνομα πολύτιμου λίθου | Χημική σύνθεση | Χρώμα |
|---|---|---|---|
| Χρώμιο | Ruby | Al2O3 | Κόκκινο |
| Σμαράγδι | Να είστε3Al2(Si6O18) | Πράσινο | |
| Αλεξανδρίτης | BeAl2O4 | Κόκκινο-πράσινο | |
| Spinel | MgAl2O4 | Κόκκινο | |
| Χαλκηδόνος | SiO2 | Πράσινο | |
| Σίδηρος | Ακουμαρίν | Να είστε3Al2Si6O18 | Μπλε |
| Τουρμαλίνη | (Na, K, Ca) (Al, Fe3+, Cr)6(BO3)3Si6O18(OH)4 | Πράσινο-καφέ | |
| Spinel | MgAl2O4 | Κίτρινο | |
| Nephrite | Ca2(Mg, Fe2+) 5 (Si4O11) 2 (OH)2 | Πράσινο | |
| Βανάδιο | Τανζανίτης | Ca2Al3(SiO4)3(OH) | Μωβ-μπλε |
| Πράσινο βηρύλλιο | Να είστε3Al2Si6O18 | Πράσινο | |
| Τιτάνιο | Μπενιτοΐτης | BaTiSi3O9 | Μπλε |
| Ζαφείρι | Al2O3 | Μπλε | |
| Μαγγάνιο | Κόκκινο βηρύλλιο | Να είστε3Al2Si6O18 | Κόκκινο |
| Ροδοχρωσίτης | MnCO3 | Ροζ | |
| Κοβάλτιο | Φυσικό σπινέλιο | MgAl2O4 | Μπλε |
| Συνθετικό σπινέλιο | MgAl2O4 | Μπλε | |
| Νικέλιο | Πράσινος χαλκηδόνιος | SiO2 | Πράσινο |
(3) Ψευδο-χρώμαed
Τα χρώματα που παράγονται από τα ψευδοχρώματα δεν σχετίζονται με τη χημική σύνθεση των ορυκτών πολύτιμων λίθων. Παρόλα αυτά, προκαλούνται από δομικές και συνθετικές αλλαγές που προκύπτουν από μηχανικές αναμείξεις ή το σχηματισμό ορυκτών. Τα ψευδοχρώματα δεν είναι τα χρώματα των ίδιων των ορυκτών αλλά μάλλον χρώματα που προκαλούνται από ειδικές δομές που σχηματίζονται από εξωτερικές επιδράσεις. Για παράδειγμα, τα όμορφα χρώματα παρεμβολής που παράγονται από την παρεμβολή του ανακλώμενου και του προσπίπτοντος φωτός, όπως το φαινόμενο φθορισμού του λαμπραντορίτη και το φαινόμενο παιχνιδιού χρωμάτων του οπάλου. Ο χρωματισμός που προκαλείται από εγκλείσματα εμπίπτει επίσης στα ψευδοχρώματα, όπως τα μαύρα διαμάντια, λόγω πολλών μαύρων αδιαφανών εγκλεισμάτων γραφίτη μέσα στο διαμάντι.
2. Ιόντα που προκαλούν το χρώμα στα πολύτιμα ορυκτά
Τα χημικά στοιχεία που παράγουν τα χρώματα των πολύτιμων λίθων μπορεί να είναι κύρια ή δευτερεύοντα συστατικά. Τα μεταβατικά μεταλλικά στοιχεία, ιδίως τα μεταβατικά μέταλλα της 4ης περιόδου τιτάνιο, βανάδιο, χρώμιο, μαγγάνιο, σίδηρος, κοβάλτιο, νικέλιο και χαλκός, αναφέρονται συχνά ως χρωμοφόρα ή ιόντα χρώματος. Αυτά τα οκτώ στοιχεία καταλαμβάνουν διαδοχικές θέσεις στον περιοδικό πίνακα, με ατομικούς αριθμούς που κυμαίνονται από 22 (Ti) έως 29 (Cu). Οι βασικές ιδιότητες αυτών των στοιχείων παρουσιάζονται στον Πίνακα 3-5.
Πίνακας 3-5 Βασικές ιδιότητες οκτώ μεταβατικών στοιχείων
| Όνομα στοιχείου | Τιτάνιο | Βανάδιο | Χρώμιο | Μαγγάνιο | Σίδηρος | Κοβάλτιο | Νικέλιο | Χαλκός |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Σύμβολο στοιχείου | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Co | Ni | Cu |
| Ατομικός αριθμός | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 |
| Κύριες καταστάσεις οξείδωσης | +2, +3, +4 | +2, +3, +4, +5 | +2, +3, +6 | +2, +3, +4, +6 | +2, +3, +6 | +2, +3 | +2, +3 | +1, +2 |
| Διαμόρφωση ηλεκτρονίων σθένους | 3d24s2 | 3d34s2 | 3d54s1 | 3d54s2 | 3d64s2 | 3d74s2 | 3d84s2 | 3d104s1 |
Αυτά τα οκτώ μεταβατικά μεταλλικά στοιχεία έχουν τα ακόλουθα χαρακτηριστικά:
① Τα ηλεκτρόνια σθένους γεμίζουν τα τροχιακά d του προτελευταίου κελύφους κατά σειρά και ο γενικός τύπος για τη διαμόρφωση των ηλεκτρονίων σθένους των ατόμων μεταβατικών στοιχείων είναι (n-1)d1-10nS1-2, οπότε τα στοιχεία αυτά ονομάζονται επίσης στοιχεία μπλοκ d.
② Στα μέταλλα μετάπτωσης, επειδή τα τροχιακά d του προτελευταίου κελύφους συνδέονται με τα ακραία τροχιακά s και τα τροχιακά d δεν έχουν ακόμη αποκτήσει σταθερή δομή, τόσο τα ηλεκτρόνια s όσο και τα ηλεκτρόνια d μπορούν να συμμετέχουν μερικώς ή πλήρως στο δεσμό, με αποτέλεσμα μια σειρά από μεταβλητές καταστάσεις οξείδωσης για τα μέταλλα μετάπτωσης, με τα διάφορα οξείδια να παρουσιάζουν διαφορετικά χρώματα στους πολύτιμους λίθους.
③ Τα ιόντα εμφανίζουν γενικά χρώμα επειδή υπάρχουν ασύζευκτα απλά ηλεκτρόνια στα τροχιακά d και τα ενεργειακά επίπεδα αυτών των ηλεκτρονίων στη διεγερμένη και τη βασική κατάσταση είναι σχετικά κοντά, επιτρέποντας τη διέγερσή τους από την ενέργεια του ορατού φωτός. Διαφορετικές συνθήκες διέγερσης μπορούν επίσης να προκαλέσουν στους πολύτιμους λίθους διαφορετικά χρώματα.
Εάν τα ηλεκτρόνια σθένους στο ιόν είναι όλα ζευγαρωμένα, όπως τα ιόντα με διαμόρφωση ηλεκτρονίων σθένους d0, d10, d10s2, τα ηλεκτρόνια βρίσκονται σε σταθερή κατάσταση και δεν διεγείρονται εύκολα, με αποτέλεσμα το ιόν να μην έχει χρώμα- έτσι, το C+, Cr6+ και άλλοι δεν έχουν χρώμα και δεν μπορούν να παράγουν χρώμα στους πολύτιμους λίθους.
Αυτά τα οκτώ μεταβατικά μεταλλικά στοιχεία αποτελούν τον σχηματισμό του χρώματος στους κοινούς φυσικούς πολύτιμους λίθους. Διαφορετικά χρωμοφόρα παράγουν διαφορετικά χρώματα σε διαφορετικούς πολύτιμους λίθους και το ίδιο χρωμοφόρο μπορεί επίσης να παράγει διαφορετικά χρώματα. Οι συνήθεις φυσικοί πολύτιμοι λίθοι και τα χρωμοφόρα παρουσιάζονται στον Πίνακα 3-6.
Πίνακας 3-6 Χρώματα που παρουσιάζονται από ιόντα μετάλλων μετάπτωσης σε κοινούς φυσικούς πολύτιμους λίθους και ποικιλίες πολύτιμων λίθων
| Χρωμοφόρος | Κοινά χρώματα | Ποικιλίες πολύτιμων λίθων |
|---|---|---|
| Ιόν τιτανίου (Ti) | Μπλε | Ζαφείρι, Μπενιτοΐτης, Τοπάζι |
| Ιόντα βαναδίου (V) | Πράσινο | Συνθετικό χρώμα-αλλαγή κορούνδιο, Essonite, Emerald |
| Ιόντα χρωμίου (Cr) | Κόκκινο, Πράσινο | Ρουμπίνι, Κορούνδιο, Σμαράγδι, Πυρόπετρο, Νεφρίτης |
| Ιόντα μαγγανίου (Mn) | Ροζ, Κόκκινο | Spessartine, Ροδολίτης, Κόκκινο Βερίλιο |
| Ιόντα σιδήρου (Fe) | Μπλε, πράσινο, κίτρινο | Ζαφείρι, ολιβίνης, ακουαμαρίνιο, τουρμαλίνη, σπινέλιο |
| Ιόν κοβαλτίου (Co) | Μπλε | Συνθετικός σπινέλιος, κοβαλτίου-χρωματισμένος σταουρολίτης |
| Ιόντα νικελίου (Ni) | Πράσινο | Πράσινος χαλκηδόνιος |
| Ιόντα χαλκού (Cu) | Μπλε, μπλε-πράσινο | Μαλαχίτης, τυρκουάζ, αζουρίτης |
Διαφορετικά χρωμοφόρα ιόντα παράγουν διαφορετικά χρώματα στους πολύτιμους λίθους, με αποτέλεσμα φάσματα απορρόφησης με ξεχωριστά χαρακτηριστικά. Για τα κοινά χρωμοφόρα ιόντα, τα φάσματα απορρόφησης έχουν τυπική σημασία αναγνώρισης.
(1) Το φάσμα απορρόφησης των ιόντων χρωμίου
Το φάσμα απορρόφησης των ιόντων χρωμίου χαρακτηρίζεται κυρίως από πολλές στενές γραμμές απορρόφησης στην ερυθρή περιοχή, με τις δύο ισχυρότερες να βρίσκονται στη βαθιά ερυθρή περιοχή και άλλες δύο στην πορτοκαλί περιοχή. Η κιτρινοπράσινη περιοχή έχει μια ευρεία ζώνη απορρόφησης και το πλάτος, η θέση και η ένταση σχετίζονται με το βάθος του χρώματος του πολύτιμου λίθου. Στην μπλε περιοχή μπορεί να υπάρχουν αρκετές στενές ζώνες, ενώ η μοβ περιοχή απορροφάται πλήρως. Τα ιόντα χρωμίου παράγουν κυρίως κόκκινο και πράσινο χρώμα, τα οποία ποικίλλουν σε διαφορετικούς πολύτιμους λίθους και τα φάσματα απορρόφησης παρουσιάζουν κάποιες διαφορές. Για παράδειγμα, τα ρουμπίνια έχουν τρεις γραμμές απορρόφησης στην κόκκινη περιοχή, μια ευρεία ζώνη απορρόφησης στην κιτρινοπράσινη περιοχή, τρεις γραμμές απορρόφησης στην μπλε περιοχή και πλήρη απορρόφηση στην πορφυρή περιοχή- τα σμαράγδια έχουν γραμμές απορρόφησης στην κόκκινη περιοχή, μια ασθενή ζώνη απορρόφησης στην πορτοκαλοκίτρινη περιοχή, ασθενείς γραμμές απορρόφησης στην μπλε περιοχή και πλήρη απορρόφηση στην πορφυρή περιοχή- και ο αλεξανδρίτης έχει γραμμές απορρόφησης στην κόκκινη περιοχή, μια ζώνη απορρόφησης στην κιτρινοπράσινη περιοχή, μια γραμμή απορρόφησης στην μπλε περιοχή και πλήρη απορρόφηση στην πορφυρή περιοχή. Τα φάσματα απορρόφησης αυτών των τριών πολύτιμων λίθων παρουσιάζονται στην Εικόνα 3-9.
(2) Χαρακτηριστικά του φάσματος απορρόφησης ιόντων σιδήρου
Τα ιόντα σιδήρου παράγουν διαφορετικά χρώματα σε διαφορετικούς πολύτιμους λίθους και έχουν ισχυρή χρωματική επίδραση, αλλά το φάσμα απορρόφησης των ιόντων σιδήρου ποικίλλει σε μεγάλο βαθμό. Όταν ο πολύτιμος λίθος είναι πράσινος, παράγει απορρόφηση στην κόκκινη ζώνη και όταν είναι κόκκινος, παράγει ένα χαρακτηριστικό απορρόφησης που κυριαρχείται από την μπλε ζώνη, με την κύρια χαρακτηριστική γραμμή απορρόφησης να βρίσκεται στην πράσινη και την μπλε ζώνη. Για παράδειγμα, τα ιόντα σιδήρου στον ολιβίνη εμφανίζονται λαδοπράσινα, με το φάσμα απορρόφησης να εμφανίζει κυρίως τρεις στενές ζώνες απορρόφησης στην μπλε περιοχή στα 453nm, 473nm και 493nm- ο κόκκινος αλμανδίνης έχει ένα τυπικό φάσμα απορρόφησης σιδήρου, με τρεις ισχυρές στενές ζώνες απορρόφησης στα 504nm, 520nm και 573nm στην κιτρινοπράσινη περιοχή, που συνήθως αναφέρεται στη βιομηχανία ως "παράθυρο σιδήρου". Επιπλέον, υπάρχουν ασθενείς στενές ζώνες απορρόφησης στα 423nm, 460nm, 610nm και 680~690nm- το φάσμα απορρόφησης του κίτρινου ζαφειριού έχει τρεις στενές ζώνες απορρόφησης στην μπλε περιοχή στα 450nm, 460nm, 470nm (Σχήμα 3-10).
(3) Χαρακτηριστικά φάσματος απορρόφησης ιόντων μαγγανίου
Τα ιόντα μαγγανίου σχηματίζουν κυρίως ροζ, πορτοκαλί και κόκκινο χρώμα στους πολύτιμους λίθους, με το φάσμα απορρόφησης να παρουσιάζει κυρίως ισχυρή απορρόφηση στην ιώδη περιοχή, που επεκτείνεται στην υπεριώδη περιοχή, και κάποια απορρόφηση στην μπλε περιοχή. Για παράδειγμα, τα χαρακτηριστικά του φάσματος απορρόφησης του ροζ ροδοχρωσίτη έχουν τρεις ζώνες απορρόφησης στα 410nm, 450nm, 540nm- οι γραμμές του φάσματος απορρόφησης της σπεσσαρτίνης έχουν κυρίως 410nm, 420nm, 430nm τρεις ζώνες απορρόφησης και γραμμές απορρόφησης στα 460nm, 480nm και 520nm. Μερικές φορές, μπορεί να υπάρχουν δύο γραμμές απορρόφησης στα 504nm, 573nm (Εικόνα 3-11).
(4) Χαρακτηριστικά φάσματος απορρόφησης ιόντων κοβαλτίου
Τα ιόντα κοβαλτίου έχουν έντονη χρωματική επίδραση, εμφανίζοντας συνήθως ένα έντονο μπλε χρώμα στους πολύτιμους λίθους, με το φάσμα απορρόφησης να εμφανίζει κυρίως τρεις ισχυρές και ευρείες ζώνες απορρόφησης στην κιτρινοπράσινη περιοχή. Λόγω της χαμηλής αφθονίας του κοβαλτίου στον φλοιό της Γης, υπάρχουν πολύ λίγοι φυσικοί πολύτιμοι λίθοι που χρωματίζονται από ιόντα κοβαλτίου. Το φάσμα απορρόφησης των ιόντων κοβαλτίου υποδεικνύει επίσης συνθετικούς πολύτιμους λίθους, όπως το συνθετικό μπλε σπινέλιο και το γυαλί κοβαλτίου. Το συνθετικό μπλε σπινέλιο έχει τρεις ισχυρές ζώνες απορρόφησης στην κιτρινοπράσινη και πορτοκαλοκίτρινη περιοχή, με τη ζώνη απορρόφησης της πράσινης περιοχής να είναι η στενότερη- οι γραμμές απορρόφησης του γυαλιού κοβαλτίου έχουν κυρίως τρεις ισχυρές ζώνες απορρόφησης στην κιτρινοπράσινη και πορτοκαλοκίτρινη περιοχή, με τη ζώνη απορρόφησης της κίτρινης περιοχής να είναι η στενότερη (Εικόνα 3-12).
3. Χρωματισμός στοιχείων σπανίων γαιών
Η έρευνα σχετικά με την επίδραση των ιχνοστοιχείων σπάνιων γαιών στο χρώμα των πολύτιμων λίθων γίνεται όλο και πιο εμπεριστατωμένη. Τα χρώματα των σπάνιων γαιών είναι πιο ζωντανά και οι φυσικοχημικές τους ιδιότητες είναι επίσης πολύ σταθερές. Στοιχεία σπάνιων γαιών όπως ο απατίτης και ο φθορίτης μπορούν επίσης να χρωματίσουν φυσικούς πολύτιμους λίθους. Διαφορετικά στοιχεία σπάνιων γαιών μπορούν να προστεθούν σε συνθετικούς και βέλτιστα επεξεργασμένους πολύτιμους λίθους για την απόκτηση διαφορετικού χρώματος πολύτιμων λίθων, όπως το κίτρινο από το κέριουμ και το μπλε από το νεοδύμιο.
Τα στοιχεία σπάνιων γαιών που χρωματίζουν τους πολύτιμους λίθους είναι κυρίως τα στοιχεία των λανθανιδίων και των ακτινιδίων του περιοδικού πίνακα των χημικών στοιχείων και τα χρώματα που μπορούν να παράγουν φαίνονται στον πίνακα 3-7.
Πίνακας 3-7 Στοιχεία σπάνιων γαιών και τα χρώματά τους σε κοινούς πολύτιμους λίθους
| Σύμβολο στοιχείου | La | Ce | Nd | Pr | Dy | Sm | Er | Tm | U |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Ονοματεπώνυμο | Λανθάνιο | Cerium | Νεοδύμιο | Πρασαιοδύμιο | Δυσπρόσιο | Σαμάριο | Erbium | Θούλιο | Ουράνιο |
| Χρώμα | Άχρωμο | Κίτρινο | Μπλε | Πράσινο | Ανοιχτό κίτρινο | Ανοιχτό κίτρινο | Ροζ | Ανοιχτό πράσινο | Ασημί-λευκό |
Τα στοιχεία σπάνιων γαιών έχουν χαρακτηριστικά φάσματα απορρόφησης, που συχνά σχηματίζουν μοναδικές λεπτές γραμμές. Για παράδειγμα, ο κίτρινος απατίτης περιέχει συχνά το σπάνιο γήινο στοιχείο Ce, με χαρακτηριστικές λεπτές γραμμές απορρόφησης στην κίτρινη περιοχή. Ωστόσο, το ουράνιο δεν παράγει έντονο κίτρινο χρώμα- μπορεί να δημιουργήσει διακριτές φασματικές γραμμές απορρόφησης. Για παράδειγμα, περισσότερες από δέκα γραμμές απορρόφησης μπορούν να εμφανιστούν στο πράσινο ζιρκόνιο σε διάφορες χρωματικές ζώνες (Εικόνα 3-13).
Τμήμα III Χρώματα που παράγονται από κρυσταλλικά ελαττώματα και κέντρα χρώματος
Στη φύση, τα ορυκτά χωρίζονται σε κρυστάλλους και μη κρυστάλλους με βάση τους διαφορετικούς βαθμούς κρυστάλλωσης. Οι περισσότεροι πολύτιμοι λίθοι, όπως τα ρουμπίνια, τα ζαφείρια, τα διαμάντια, τα σμαράγδια και ο χαλαζίας, είναι κρύσταλλοι- ορισμένοι οργανικοί πολύτιμοι λίθοι, όπως το κεχριμπάρι και το κοράλλι, είναι μη κρυσταλλικοί. Οι κρυσταλλικές δομές έχουν δομή που μοιάζει με πλέγμα, όπου τα εσωτερικά τους σωματίδια (άτομα, ιόντα ή μόρια) είναι διατεταγμένα σε ένα κανονικό περιοδικό μοτίβο στον τρισδιάστατο χώρο, και οι κρύσταλλοι μπορούν αυθόρμητα να σχηματίσουν πολυεδρικά σχήματα- οι μη κρύσταλλοι είναι άμορφα σώματα με δομές που δεν έχουν πλέγμα και δεν μπορούν να σχηματίσουν πολυεδρικά σχήματα, όπως το γυαλί, η κολοφώνια και η ρητίνη.
Το πιο χαρακτηριστικό παράδειγμα της διαφοράς μεταξύ κρυστάλλων και άμορφων στερεών είναι ο χαλαζίας και το γυαλί. Ο φυσικός χαλαζίας σχηματίζεται από λιωμένο υλικό SiO2 σε μάγμα που ψύχεται σε κοιλότητες μέσα στο φλοιό της Γης. Το εξωτερικό στρώμα των κοινών σφαιρών χαλαζία είναι αχάτης, ο οποίος δεν παρουσιάζει το κρυσταλλικό σχήμα, ενώ το εσωτερικό στρώμα παρουσιάζει το κρυσταλλικό σχήμα του χαλαζία. Τα κύρια χημικά συστατικά τόσο του γυαλιού όσο και του χαλαζία είναι SiO2; ο χαλαζίας είναι ένας κρύσταλλος με ιόντα πυριτίου και οξυγόνου τοποθετημένα με τάξη, ενώ το γυαλί είναι ένα άμορφο στερεό με ιόντα πυριτίου και οξυγόνου τοποθετημένα χαοτικά, χωρίς κανονικότητα, όπως φαίνεται στην Εικόνα 3-14.
Οι περισσότεροι κρύσταλλοι πολύτιμων λίθων είναι χρωματισμένοι λόγω ιόντων ακαθαρσιών, όπως τα ρουμπίνια, τα σμαράγδια και ο τουρμαλίνης. Ορισμένοι πολύτιμοι λίθοι, αν και δεν διαθέτουν χρωμοφόρα ιόντα, είναι χρωματισμένοι λόγω ατελειών στην κρυσταλλική τους δομή. Οι φυσικοί πολύτιμοι λίθοι που παράγονται στη φύση μπορούν να αλλάξουν χρώμα λόγω εξωτερικών συνθηκών, όπως η ακτινοβολία και ο ιονισμός, οι οποίες μεταβάλλουν την κρυσταλλική δομή. Το πιο συνηθισμένο παράδειγμα είναι ο καπνιστός χαλαζίας, ο οποίος αναπτύσσει χρώμα λόγω του σχηματισμού χρωματικών κέντρων από κενά που προκαλούνται από ακτινοβολία. Ο τεχνητά ακτινοβολημένος καπνιστός χαλαζίας έχει παρόμοια αρχή σχηματισμού με τον φυσικό καπνιστό χαλαζία, με τη διαφορά ότι η τεχνητή ακτινοβολία δημιουργεί χρώμα γρήγορα.
1. Κρυσταλλικά ελαττώματα και τύποι
Το φαινόμενο κατά το οποίο η διάταξη των σωματιδίων αποκλίνει από τους κανόνες της δομής του πλέγματος (τα σωματίδια υφίστανται περιοδική μεταφορική επανάληψη στον τρισδιάστατο χώρο) εντός μιας τοπικής περιοχής της κρυσταλλικής δομής του πολύτιμου λίθου ονομάζεται ατέλεια πλέγματος. Τα αίτια σχετίζονται με τις θερμικές δονήσεις των σωματιδίων εντός του κρυστάλλου του πολύτιμου λίθου, την εξωτερική καταπόνηση, την υψηλή θερμοκρασία και πίεση, την ακτινοβολία, τη διάχυση, την εμφύτευση ιόντων και άλλες συνθήκες.
Για παράδειγμα, τα διαμάντια που κρυσταλλώνονται στο περιβάλλον υψηλής θερμοκρασίας και υψηλής πίεσης του ανώτερου μανδύα, όταν μεταφέρονται γρήγορα κοντά στην επιφάνεια της Γης από το μάγμα-ξενιστή (κιμπερλίτης ή λαμπροΐτης), η ταχεία αλλαγή των συνθηκών θερμοκρασίας και πίεσης και οι αμοιβαίες συγκρούσεις μεταξύ των κρυστάλλων και των γύρω πετρωμάτων μπορούν εύκολα να οδηγήσουν σε τοπικές αλλαγές στη δομή των διεισδυτικών διαμαντένιων κρυστάλλων, με αποτέλεσμα να δημιουργούνται ατέλειες πλέγματος που αλλάζουν το χρώμα των αρχικά άχρωμων διαμαντιών, σχηματίζοντας καφεκίτρινα, καφέ και ροζ διαμάντια.
Η παρουσία κρυσταλλικών ατελειών έχει σημαντικό αντίκτυπο στις ιδιότητες των κρυστάλλων. Στην πραγματικότητα, οι κρύσταλλοι έχουν περισσότερες ή λιγότερες ατέλειες. Μια μέτρια ποσότητα ορισμένων σημειακών ατελειών μπορεί να ενισχύσει σημαντικά την αγωγιμότητα των ημιαγωγών και τον φωτισμό των φωσφορίζοντων υλικών, διαδραματίζοντας ευεργετικό ρόλο. Αντίθετα, ατέλειες όπως οι εξαρθρώσεις μπορούν να κάνουν τα υλικά επιρρεπή σε θραύση, μειώνοντας την αντοχή σε εφελκυσμό των κρυστάλλων με σχεδόν καθόλου ατέλειες πλέγματος σε ένα κλάσμα αυτής.
Σε έναν ιδανικά τέλειο κρύσταλλο, τα άτομα είναι αυστηρά διατεταγμένα σε ένα κανονικό, περιοδικό πλέγμα σε συγκεκριμένα σημεία του χώρου. Ωστόσο, κατά την πραγματική ανάπτυξη και το σχηματισμό των κρυστάλλων, λόγω της επίδρασης των περιβαλλόντων ανάπτυξης, όπως η θερμοκρασία, η πίεση και η συγκέντρωση των συστατικών του μέσου, η μορφολογία του κρυστάλλου μετά την ανάπτυξη μπορεί μερικές φορές να αποκλίνει από την ιδανική κρυσταλλική δομή. Οποιαδήποτε απόκλιση από την ιδανική κρυσταλλική δομή μπορεί να ονομαστεί κρυσταλλική ατέλεια. Οι κρυσταλλικές ατέλειες επηρεάζουν σημαντικά τις φυσικές και χημικές ιδιότητες των κρυστάλλων και πολλοί κλάδοι σχετίζονται με τις κρυσταλλικές ατέλειες, όπως η ιοντική πρόσμιξη στην επιστήμη των υλικών. Το χρώμα των πολύτιμων λίθων σχετίζεται σε μεγάλο βαθμό με τις κρυσταλλικές ατέλειες στο εσωτερικό τους. Αυτή είναι μία από τις αιτίες του χρώματος στους πολύτιμους λίθους - τα κέντρα χρώματος.
Υπάρχουν πολλοί τύποι ατελειών κρυσταλλικής δομής, οι οποίες μπορούν να ταξινομηθούν σε τέσσερις κατηγορίες με βάση την έκταση της κατανομής τους στον τρισδιάστατο χώρο: σημειακές ατέλειες, ατέλειες γραμμής, επιφανειακές ατέλειες και ατέλειες όγκου.
(1) Σημειακές ατέλειες
Άλλα άτομα αντικαθιστούν κάποια άτομα σε έναν ιδανικό κρύσταλλο, κάποια προστίθενται ή δημιουργούνται κενά. Κάποια άτομα στον κρύσταλλο αντικαθίστανται ή λείπουν λόγω εξωτερικών ατόμων και οι αλλαγές αυτές διαταράσσουν την περιοδική διάταξη του κανονικού πλέγματος του κρυστάλλου, προκαλώντας αλλαγές στο πεδίο δυναμικού των σωματιδίων και με αποτέλεσμα την ατελή δομή του κρυστάλλου, που περιορίζεται σε ορισμένες θέσεις και επηρεάζει μόνο μερικά κοντινά άτομα. Η επίδραση των σημειακών ατελειών στον κρύσταλλο είναι ελάχιστη και οι συνήθεις τύποι σημειακών ατελειών περιλαμβάνουν ατέλειες θέσης πλέγματος, ατέλειες σύνθεσης και ατέλειες φορτίου (Εικόνα 3-15).
(2) Ελαττώματα γραμμής
Τα ελαττώματα γραμμής είναι πολύ μικρά σε μέγεθος σε δύο κατευθύνσεις και κυρίως εκτείνονται περισσότερο σε μια άλλη κατεύθυνση. Είναι επίσης γνωστές ως μονοδιάστατες ατέλειες και αποτελούνται κυρίως από διάφορες εξαρθρώσεις. Οι εξαρθρώσεις μπορούν να θεωρηθούν ως το προϊόν της τοπικής ολίσθησης πλέγματος κατά μήκος ενός συγκεκριμένου ατομικού επιπέδου. Η ολίσθηση δεν διαπερνά ολόκληρο το πλέγμα- η κρυσταλλική ατέλεια τερματίζει εντός του πλέγματος, προκαλώντας μια αταξία της διάταξης των σωματιδίων στο όριο μεταξύ του ολισθαίνοντος και του μη ολισθαίνοντος τμήματος του πλέγματος, γνωστή ως εξάρθρωση. Αυτό το όριο, η γραμμή τομής μεταξύ των ολισθαίνοντων και μη ολισθαίνοντων περιοχών, ονομάζεται γραμμή εξάρθρωσης. Υπάρχουν δύο βασικοί τύποι εξαρθρώσεων: όταν ο κρύσταλλος υπόκειται σε θλιπτικές δυνάμεις, το επίπεδο ολίσθησης των σωματιδίων σχηματίζει μια γραμμή εξάρθρωσης με το μη ολισθαίνον επίπεδο και η γραμμή εξάρθρωσης είναι κάθετη στη διεύθυνση ολίσθησης, γνωστή ως εξάρθρωση ακμής, που ονομάζεται επίσης σφηνοειδής εξάρθρωση- λόγω διατμητικής τάσης, η ολίσθηση συμβαίνει μεταξύ των επιπέδων και οι γραμμές εξάρθρωσης που τέμνονται στο ολισθαίνον τμήμα του κρυστάλλου είναι παράλληλες στη διεύθυνση ολίσθησης, που αναφέρεται ως εξάρθρωση βίδας (Σχήμα 3-16).
(3) Επιφανειακά ελαττώματα
Η απλούστερη επιφανειακή ατέλεια είναι το σφάλμα στοίβαξης, το οποίο διακρίνεται σε ενδογενή σφάλματα στοίβαξης (όπου αφαιρείται ένα κρυσταλλικό επίπεδο) και σε εξωγενή σφάλματα στοίβαξης (όπου εισάγεται ένα ατομικό στρώμα στον κρύσταλλο). Οι ατέλειες αυτές εμφανίζονται σε ένα εύρος μερικών ατομικών αποστάσεων εκατέρωθεν ενός συγκεκριμένου επιπέδου κατά μήκος του πλέγματος ή μεταξύ των κόκκων. Περιλαμβάνουν κυρίως σφάλματα στοίβαξης και διεπιφάνειες εντός και μεταξύ κρυστάλλων, όπως τα όρια κόκκων μικρής γωνίας, τα τοιχώματα περιοχών και τα δίδυμα και μεσοκοκκώδη όρια.
(4) Ελαττώματα όγκου
Τα ελαττώματα όγκου αναφέρονται σε ελαττώματα που υπάρχουν σε διαφορετικό βαθμό και στις τρεις κατευθύνσεις, τα οποία είναι τρισδιάστατα ελαττώματα, όπως ενσωματωμένες ρωγμές, δομές πλέγματος, οικογενειακές δομές, δίδυμα και διάφορα εγκλείσματα πολύτιμων λίθων.
2. Κέντρα χρώματος στους πολύτιμους λίθους
Τα κέντρα χρώματος είναι μια ειδική περίπτωση ατελειών πλέγματος, που αναφέρεται γενικά σε ατέλειες πλέγματος σε πολύτιμους λίθους που μπορούν να απορροφήσουν επιλεκτικά την ενέργεια του ορατού φωτός και να παράγουν χρώμα, και ανήκουν στους πιο χαρακτηριστικούς δομικούς τύπους χρώματος. Σε ορισμένες περιπτώσεις, τα ασύζευκτα ηλεκτρόνια που παράγουν χρώμα μπορούν επίσης να εμφανιστούν σε ιόντα μη μεταβατικών στοιχείων ή σε κρυσταλλικές ατέλειες που σχηματίζονται λόγω έλλειψης ηλεκτρονίων, κάτι που είναι τα κέντρα χρώματος. Οι σημειακές ατέλειες σε ιοντικούς κρυστάλλους μπορούν να προκαλέσουν την απορρόφηση ορατού φωτός, με αποτέλεσμα οι αρχικά διαφανείς κρύσταλλοι να εμφανίζονται έγχρωμοι- αυτοί οι τύποι σημειακών ατελειών που μπορούν να απορροφήσουν ορατό φως αναφέρονται συνήθως ως κέντρα χρώματος. Πολλοί τύποι φυσικών πολύτιμων λίθων παράγουν χρώμα από κέντρα χρώματος, όπως ο μοβ φθορίτης, ο καπνός κρύσταλλος και τα πράσινα διαμάντια.
Κατά τη διαδικασία βελτιστοποίησης της επεξεργασίας των πολύτιμων λίθων, ορισμένοι φυσικοί και τεχνητοί πολύτιμοι λίθοι μπορούν επίσης να έχουν κέντρα χρώματος που δημιουργούνται από την ακτινοβολία, όπως τα μπλε, κίτρινα, κόκκινα, πράσινα διαμάντια και το μπλε τοπάζι που αλλάζουν χρώμα λόγω ακτινοβολίας και το μπλε τοπάζι, μεταξύ των οποίων ορισμένα χρώματα είναι σχετικά σταθερά και εξαφανίζονται μόνο όταν θερμαίνονται- ορισμένα χρώματα είναι ασταθή και μπορεί να ξεθωριάσουν ακόμη και σε θερμοκρασία δωματίου. Αυτό το είδος του κέντρου χρώματος που προκαλεί το χρώμα σχετίζεται στενά με την κρυσταλλική δομή του πολύτιμου λίθου, όπως τα πράσινα διαμάντια, όπου η αιτία του χρώματος είναι η παρουσία κενών θέσεων στην κρυσταλλική δομή, αλλά αυτή η δομική ατέλεια μπορεί επίσης να αφαιρεθεί με ακτινοβολία, μετατρέποντας το διαμάντι σε άχρωμο. Οι συνήθεις τύποι κέντρων χρώματος στους πολύτιμους λίθους είναι τα "κέντρα χρώματος ηλεκτρονίων" και τα "κέντρα χρώματος οπών".
(1) Κέντρο χρώματος ηλεκτρονίων (κέντρο F)
Τα κέντρα χρώματος ηλεκτρονίων είναι κέντρα χρώματος που σχηματίζονται όταν ηλεκτρόνια υπάρχουν σε κενά κρυσταλλικών ατελειών που προκαλούνται από ανιονικά κενά στην κρυσταλλική δομή του πολύτιμου λίθου. Όταν το ανιόν απουσιάζει, η κενή θέση γίνεται μια θετικά φορτισμένη παγίδα ηλεκτρονίων που παγιδεύει ηλεκτρόνια. Εάν ένα κενό αιχμαλωτίσει ένα ηλεκτρόνιο και το δεσμεύσει σε αυτό το κενό, το ηλεκτρόνιο διεγείρεται και απορροφά επιλεκτικά ένα συγκεκριμένο μήκος κύματος ενέργειας για να χρωματιστεί. Επομένως, ένα κέντρο χρώματος ηλεκτρονίων αποτελείται από μια ανιονική κενή θέση και ένα ηλεκτρόνιο που δεσμεύεται από το ηλεκτρικό πεδίο της εν λόγω κενής θέσης.
Ο μοβ φθορίτης είναι ένα χρώμα που παράγεται από ηλεκτρονικά κέντρα χρώματος. Φθορίτης (CaF2) ανήκει στο ισομετρικό κρυσταλλικό σύστημα, με κάθε Ca2+ συνδεδεμένο με δύο F– [Εικόνα 3-17 (α)]. Σε ορισμένες περιπτώσεις, η F– στον φθορίτη μπορεί να φύγει από την κανονική του θέση. Εμφανίζεται ένα κενό στην αρχική θέση F– θέση, και για να διατηρηθεί η ηλεκτρική ουδετερότητα του κρυστάλλου, μια αρνητικά φορτισμένη οντότητα πρέπει να καταλάβει αυτή τη θέση. Ένα ηλεκτρόνιο από ένα συγκεκριμένο άτομο του κρυστάλλου γίνεται η αρνητικά φορτισμένη οντότητα που καταλαμβάνει αυτή την κενή θέση [Σχήμα 3-17 (β)]. Έτσι δημιουργείται ένα "κέντρο χρώματος", γνωστό ως ηλεκτρονικό κέντρο χρώματος. Στον φθορίτη, τα ηλεκτρονικά κέντρα χρώματος απορροφούν το ορατό φως, παράγοντας μοβ χρώμα.
(2) Κέντρα χρώματος οπών (κέντρα V)
Το χρωματικό κέντρο κενών σχηματίζεται από εξωτερικούς παράγοντες, όπου τα κατιόντα δημιουργούν κενά ηλεκτρονίων. Αυτό σημαίνει ότι τα ηλεκτρόνια εκτοξεύονται από τις αρχικές τους θέσεις, αφήνοντας πίσω τους ένα ασύζευκτο ηλεκτρόνιο. Ο λόγος για το χρώμα είναι ότι όταν δημιουργούνται κενά κατιόντων στον κρύσταλλο, για να επιτευχθεί ισορροπία φορτίου, τα ανιόντα κοντά στο κενό κατιόντων απελευθερώνουν ηλεκτρόνια υπό την επίδραση εξωτερικής ενέργειας, σχηματίζοντας ασύζευκτα ηλεκτρόνια που απορροφούν το ορατό φως και παράγουν χρώμα. Για παράδειγμα, στα ακτινοβολημένα διαμάντια και το μπλε τοπάζι, η ακτινοβολία παρέχει ενέργεια για την ενεργοποίηση ηλεκτρονίων, προκαλώντας μετατόπιση ιόντων ή ατόμων στο πλέγμα, σχηματίζοντας έτσι δομικές ατέλειες και κέντρα χρώματος λόγω της ακτινοβολίας.
Ένα κλασικό παράδειγμα ενός χρωματικού κέντρου σε έναν κρύσταλλο είναι ο χρωματισμός του καπνιστού κρυστάλλου. Η κρυσταλλική δομή του χαλαζία είναι ένα τετράεδρο πυριτίου-οξυγόνου, με το πυρίτιο σε κατάσταση τεσσάρων συντεταγμένων, όπως φαίνεται στο δισδιάστατο δομικό διάγραμμα της Εικόνας 3-18(α). Κάθε 10.000 Si4+ τα άτομα έχουν αντικατασταθεί από ένα Al3+, και όταν η Al3+ υποκαθιστά το Si4+ στον κρύσταλλο, Al3+ πρέπει να περιβάλλεται από κάποια αλκαλικά ιόντα (όπως Na+ ή H+) για τη διατήρηση της ηλεκτρικής ουδετερότητας. Παρόλα αυτά, τα ιόντα αυτά βρίσκονται συχνά σε ορισμένη απόσταση από το Al3+.
Όταν ο χαλαζίας ακτινοβολείται από ακτίνες Χ, ακτίνες γ και άλλες πηγές ακτινοβολίας, η ενέργεια των γειτονικών ατόμων οξυγόνου σε Al3+ αυξάνεται, επιτρέποντας σε ένα από τα ηλεκτρόνια του ζεύγους του να εκτιναχθεί από την κανονική του θέση. H+ θα συλλάβει αυτό το ηλεκτρόνιο για να σχηματίσει H . Η ακτινοβολία υψηλής ενέργειας προκαλεί το O2- με περισσότερα ηλεκτρόνια σθένους για να απελευθερώσει ένα ηλεκτρόνιο, σχηματίζοντας ένα [A1O4]4- κενό χρωματικό κέντρο, και το [A1O4]4- το ατομικό σύμπλεγμα απορροφά το ορατό φως για να παράγει χρώμα, σχηματίζοντας καπνιστό χαλαζία.
[A1O4]5-→ [A1O4]4-+e– (3-1)
H+ +e–→ H (3-2)
H+ δεσμεύει ηλεκτρόνια και μετατρέπεται σε Η, το οποίο είναι άχρωμο και δεν απορροφά το ορατό φως. Εάν η ένταση της ακτινοβολίας είναι υψηλή και υπάρχει αρκετό Al3+ στον κρύσταλλο, ο χαλαζίας μπορεί να ακτινοβοληθεί σε μαύρο χρώμα. Δεδομένου ότι συχνά υπάρχει κενό στη θέση όπου εκτοξεύεται ένα ηλεκτρόνιο, αυτός ο τύπος χρωματικού κέντρου αναφέρεται ως "χρωματικό κέντρο κενών".
Κατά τη διάρκεια της γεωλογικής ιστορίας, ο φυσικός καπνιστός κρύσταλλος σχηματίζεται ως επί το πλείστον μέσω μακροχρόνιας ακτινοβολίας χαμηλής δόσης από ραδιενεργά υλικά. Η θέρμανση μπορεί να εξαλείψει το χρώμα- όταν αυτός ο καπνιστός κρύσταλλος θερμανθεί σε περίπου 400℃, τα εκτοξευόμενα ηλεκτρόνια θα επιστρέψουν στις αρχικές τους θέσεις, όλα τα ηλεκτρόνια θα ζευγαρώσουν και ο χαλαζίας θα γίνει ξανά άχρωμος- αν ακτινοβοληθεί ξανά, μπορεί να ξαναγίνει καπνιστός [Εικόνα 3-18 (β)].
Ο αμέθυστος έχει τα ίδια χρωματικά κέντρα για το κενό, αλλά η πρόσμιξή του είναι σίδηρος αντί για αλουμίνιο. Όταν η πρόσμειξη Fe 3+ αντικαθιστά το Si4+ στον χαλαζία, οι ακόλουθες αλλαγές συμβαίνουν όταν ακτινοβοληθεί με ακτίνες υψηλής ενέργειας:
[FeO4]5- → [FeO4]4- +e– (3-3)
H+ +e–→ H (3-4)
Παρόμοια με την αρχή σχηματισμού του καπνιστού κρυστάλλου, παράγει ένα μοβ χρώμα λόγω του σχηματισμού του [FeO4]4- κέντρα χρώματος οπών μετά την ακτινοβόληση. Όταν αυτός ο αμέθυστος θερμαίνεται, γίνεται κίτρινος, μετατρέπεται σε κιτρίνη, και με περαιτέρω θέρμανση εξασθενεί σε άχρωμο. Γενικά, η θερμοκρασία θέρμανσης είναι σχετικά χαμηλή, περίπου 400 ℃. Το μοβ χρώμα του θερμικά επεξεργασμένου αμέθυστου μπορεί να αποκατασταθεί με την εκ νέου ακτινοβόληση των χρωματικών κέντρων. Ο συνθετικός αμέθυστος συντίθεται επίσης με βάση αυτή την αρχή.
Σε ορισμένους πολύτιμους λίθους, μερικές συστάδες ατόμων ακαθαρσιών μπορούν επίσης να σχηματίσουν κέντρα χρώματος και να παρουσιάσουν χρώμα. Για παράδειγμα, κατά την ανάπτυξη του βηρυλλίου και υπό ραδιενεργό ακτινοβολία, μπορεί να χάσει ένα ηλεκτρόνιο για να γίνει , σχηματίζοντας μια ερυθροπράσινη ζώνη απορρόφησης που παράγει μπλε χρώμα. Υπάρχουν πολλά κέντρα χρώματος στα διαμάντια, τα περισσότερα από τα οποία προκαλούνται από το σχηματισμό κενών θέσεων ή εξαρθρώσεων στη δομή υπό εξωτερικές συνθήκες, και τα χρώματα είναι γενικά πολύ σταθερά.
Η δυσκολία της μελέτης του χρώματος που προκαλείται από το κέντρο χρώματος είναι σχετικά υψηλή, απαιτώντας διάφορες τεχνικές όπως η φασματοσκοπία και ο ηλεκτρονιακός παραμαγνητικός συντονισμός. Προηγούμενες έρευνες δείχνουν ότι ορισμένα τυπικά χαρακτηριστικά του χρώματος που προκαλείται από το κέντρο χρώματος είναι σχετικά σαφή. Ο Πίνακας 38 συνοψίζει τα χρώματα και τις αιτίες του χρώματος που προκαλείται από το κέντρο χρώματος σε κοινούς πολύτιμους λίθους.
Πίνακας 3-8 Χρώματα και αιτίες του χρώματος Χρώμα που προκαλείται από το κέντρο σε κοινούς πολύτιμους λίθους
| Τύποι πολύτιμων λίθων | Χρώμα | Αιτία |
|---|---|---|
| Διαμάντι | Πράσινο | Άνθρακας κενό GR1 χρώμα κέντρο σε διαμάντι |
| Κίτρινο | Λείπει η δομή των συσσωματωμάτων διαμαντιού N3 | |
| Πορτοκαλί | Natoms και ατέλειες κέντρου χρώματος H3, H4 | |
| Κρύσταλλο | Χρώμα καπνού | Κενές θέσεις εργασίας που δημιουργούνται από την Al3+ αντικαθιστώντας το Si4+ , που σχετίζονται με την ακτινοβολία |
| Κίτρινο | Σχετίζεται με την Al3+, μπορεί επίσης να παραχθεί από ακτινοβολία | |
| Μωβ | Fe3+ αντικαθιστά την κενή θέση που δημιουργείται από τον Si4+ | |
| Κορούνδιο πολύτιμος λίθος | Κίτρινο | Το χρώμα είναι ασταθές, ο λόγος για τα δομικά ελαττώματα είναι άγνωστος |
| Topaz | Μπλε | Το χρώμα είναι σταθερό, ο λόγος για τα δομικά ελαττώματα είναι άγνωστος |
| Κίτρινο | Το χρώμα είναι σταθερό, η αιτία των δομικών ελαττωμάτων είναι άγνωστη | |
| Καφεκόκκινο | Το χρώμα είναι ασταθές, η αιτία των δομικών ελαττωμάτων είναι άγνωστη | |
| Τουρμαλίνη | Κόκκινο | Σχετικά με το Mn3+ , μπορεί επίσης να προκληθεί από ακτινοβολία |
| Beryl | Μπλε | Σχετικά με το CO32- , μπορεί επίσης να προκληθεί από ακτινοβολία |
| Φθορίτης | Μωβ | Ηλεκτρονικό e- αντικαθιστά το F- για την παραγωγή |
Η αρχή των χρωματικών κέντρων χρησιμοποιείται επίσης για τη βελτίωση του χρώματος των φυσικών πολύτιμων λίθων στην ενίσχυση πολύτιμων λίθων. Οι περισσότερες μέθοδοι χρησιμοποιούν ακτινοβολία για να αλλάξουν το χρώμα των πολύτιμων λίθων. Ορισμένα κέντρα χρώματος είναι σχετικά σταθερά, ενώ ορισμένες ποικιλίες πολύτιμων λίθων ξεθωριάζουν γρήγορα, καθιστώντας αυτή τη μέθοδο βελτίωσης λιγότερο σημαντική για αυτούς τους πολύτιμους λίθους. Στον πίνακα 3-9 παρατίθενται ορισμένα χρώματα που παράγονται από κέντρα χρώματος, συμπεριλαμβανομένων των σταθερών κέντρων χρώματος, των ασταθών κέντρων χρώματος και των χρωμάτων που παράγονται από άλλους πιθανούς παράγοντες.
Πίνακας 3-9 Χρώματα που παράγονται από κέντρα χρωμάτων
| Βασικά σταθερό στο φως | Αμέθυστος, φθορίτης (μοβ-κόκκινο), ακτινοβολημένα διαμάντια (πράσινα, κίτρινα, καφέ, μαύρα, μπλε, ροζ), μερικά φυσικά ή ακτινοβολημένα τοπάζια (μπλε). |
|---|---|
| Ξεθωριάζει γρήγορα στο φως | Πράσινο βηρύλλιο από καίσιο λιθίου (βαθύ μπλε)- ορισμένα ακτινοβολημένα τοπάζια (καφέ ή μαυρισμένα)- ακτινοβολημένα ζαφείρια (κίτρινα)- πορφυρός πορφυρός σοδολίτης (πορφυρό-κόκκινο). |
| Άλλα χρώματα που μπορεί να παράγουν τα κέντρα χρωμάτων | Σιλβίνης (μπλε); αλογόλιθος (μπλε ή κίτρινο); ζιρκόνιο (καφέ); ασβεστίτης (κίτρινο); βαρύτης, σελεστίνη (μπλε); αμαζονίτης (μπλε έως πράσινο) |
