Изменение окраски природных цветных сапфиров методом термообработки — страница 2

  • Просмотров 361
  • Скачиваний 16
  • Размер файла 98
    Кб

кристаллизуется в тригональной сингонии. Кристаллическая структура корунда  представляет собой плотнейшую  гексагональную  упаковку  из  анионов О2-, в которой две трети  октаэдрических пустот заняты ионами алюминия  Al3+. Окраска корундов обусловливается, главным образом, ионами Al3+ , которые замещаются 3d – ионами (ионами элементов, таких как Sc, Ti, V, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, которые имеют неспаренные электроны на внешних

орбиталях) во время кристаллизационного процесса.  Это возможно потому, что размер ионов  3d – переходного элемента близок к размеру  ионов Al3+ . Имеющиеся данные по параметрам кристаллического поля 3d – переходных элементов, замещающих ионы Al3+ в структуре корунда (Al2О3) предполагают, что несколько первых возбужденных состояний всех элементов лежат в видимой области.  Все  3d – элементы, если они присутствуют в корунде,

будут участвовать в механизмах окраски. Механизмы могут вызывать полосы поглощения от слабых до сильных, электронные переходы в которых приводят к целому ряду окрасок сапфира в пределах от фиолетовой до красной. Окраска представляет собой суперпозицию световых волн, которые не поглотились минералом при прохождении света через минерал или отражении от его поверхности, поэтому ответственными за окраску являются те или иные

оптически активные центры в минерале, которые избирательно поглощают свет тех или иных длин волн. В корунде такими центрами и являются переходные d-элементы, присутствующие в минерале как изоморфная примесь.   Эти элементы часто называют хромофорными. Хромофорные ионы могут быть как изолированными, так и объединенными  и занимать различные структурные позиции относительно друг друга. Хромофорный эффект от вхождения

ионов переходных элементов сильно зависит от структурной составляющей. Так, ионы-примеси могут занимать либо отдельные друг от друга октаэдрические позиции в решетке, либо располагаться в соседних октаэдрах. В этом случае между ионами переходных металлов могут возникать интенсивные электронные обменные взаимодействия, сопровождаемые формированием дополнительных уровней энергии у этих ионов и появлением в спектрах

дополнительных полос поглощения. В минералогической литературе эти полосы называют по-разному: полосы поглощения переноса заряда металл àметалл или полосы поглощения обменно-связанных пар. Эти полосы в десятки-сотни раз интенсивнее полос поглощения спин-разрешенных d-d -полос поглощения, так как они отвечают d-d-переходам со значительной примесью электронных состояний. Нередки случаи, когда изолированные примеси сами по себе