Bleu saphir, Causes de la couleur
Qu'est-ce que saphirs, lapis lazuli, des bouteilles bleues et de la bière de Prusse ont en commun?
De son utilisation dans les axes chinois datant d'environ 4000 av. J.-C. le Star 563 carats de l'Inde, le saphir a été apprécié tant pour sa dureté et sa couleur bleu brillant. Mais pas tous les saphirs sont bleus; les couleurs que nous voyons sont le résultat d'impuretés et d'un processus appelé transfert de charge.
cristaux de corindon de qualité des pierres précieuses dans une autre couleur que le rouge sont appelés saphirs, tandis que les variétés rouges sont appelées rubis. Ceux-ci sont parmi les pierres précieuses les plus brillants et durs; seuls les diamants sont plus difficiles.
Le bleu intense du saphir est provoquée par l'addition de titane et de fer pour le corindon.
Saphirs sont décrits par leurs couleurs (bleu, vert et jaune). avec la couleur la plus recherchée après avoir été bleu barbeau. La couleur est très stable, même lorsqu'il est exposé à la lumière et la chaleur.
Les deux rubis et saphirs doivent leurs couleurs intenses aux impuretés, rubis à la présence de chrome, et le saphir bleu à la fois le titane et le fer. En rubis. la couleur peut être expliqué par la théorie du champ cristallin, mais en saphir, un processus légèrement différent, connu sous le nom de transfert de charge, produit la couleur bleue.
Bien que Saphirs se trouvent dans différentes parties du monde, toutes les régions produisent les couleurs qui sont très appréciées. Par exemple, l'Australie est un producteur dominant de Saphirs, mais ces pierres sont considérées comme moins de valeur en raison de leur couleur très sombre. Saphirs qualité fins sont produits en Asie du Sud, avec ceux du Sri Lanka ayant souvent la couleur bleue recherchée Bleuet.
Corindon contient une unité récurrente d'oxyde d'aluminium et est incolore.
Comment produire un transfert de charge de couleur?
Le processus de travail est appelé intervalence transfert de charge ou de transfert de charge coopérative, qui est le transfert d'un électron d'un ion de métal de transition à l'autre.
Fe 2+ + Ti 4+ - # x2192; Fe 3+ + Ti 3+
Cela se produit parce qu'il y a assez de chevauchement entre les orbitales externes de Fe 2+ et Ti 4+ pour permettre à un électron à passer de l'une à l'autre ion. Ce processus nécessite de l'énergie.
Ce schéma montre la longueur d'onde de l'énergie requise pour le transfert d'électrons Ce schéma représente la longueur d'onde de l'énergie requise pour le transfert d'électrons à partir de Fe 2+ à Ti 4+ correspond à jaune pâle. Lorsque cette lumière est soustrait de la lumière incidente blanche, la couleur complémentaire résultats bleu. Il peut y avoir des paires adjacentes dans des directions différentes; étant donné que l'espacement entre les atomes est différent, de sorte que l'écartement est au niveau de l'énergie. Cela conduit à dichroïsme bleu-vert.
Intervalence transfert de charge est un processus qui produit une forte apparence colorée à un faible pourcentage d'impureté. Tandis qu'au moins 1% de chrome doit être présent dans le corindon avant que la couleur rouge rubis profond est vu, bleu saphir est apparent à la présence de seulement 0,01% de titane et de fer. Ce saut d'énergie est relativement facile pour les électrons d'atteindre lorsque la lumière brille sur le cristal. transitions de transfert de charge sont forts parce qu'ils sont « autorisés » par des considérations quantiques. Les transitions « interdites » dans le champ de couleur rubis ligand sont beaucoup plus faibles.
Saphirs subissent un transfert de charge « hétéronucléaire » que les électrons sont transférés entre les ions d'éléments différents. kyanite bleu est coloré par le même processus de transfert de charge en bleu saphir. Tourmaline apparaît brun lorsque les mêmes impuretés, le fer et le titane, sont présents, mais apparaît en jaune avec le manganèse et le titane impuretés subissant le transfert de charge.
Lorsque les ions appartiennent au même élément, le transfert de charge homonucléaire se produit. Un exemple courant est la transformation qui se produit en Fe. Les milieux environnants des deux ions de fer doivent être différents.
Ce processus de transfert de charge entre les formes ferreux et ferriques de fer. présente sous forme d'impuretés dans différents milieux solides, est une source prête de couleur. Il fait des bouteilles en verre brun, il est brun grès (souvent vu dans les bâtiments de grès brun), et il est la source du bleu dans le pigment bleu de Prusse Fe4 (Fe (CN) 6).
couleurs pigmentées en raison de transfert de charge
Un transfert de charge est également responsable des couleurs d'un certain nombre de pigments. Les substances qui affichent leurs couleurs, même lorsque la terre très finement sont de bons candidats pour les pigments. Le processus de transfert de charge se produit à la fois dans les cristaux entiers et leurs formes en poudre, ce qui rend ces substances pigments idéales.
Dans ce cas, le processus de transfert de charge se produit entre les atomes de métal et de ligand. Un exemple est la charge de l'oxygène au chrome transfert en chromate jaune K2 CrO4. Ce K2 CrO4 contient l'anion CrO4 2- (chargé négativement). L'effet de champs de ligand peut être ignorée, comme il n'y a pas d'électrons non appariés dans le chrome (présent sous forme d'un cation Cr 6+). Le cation de chrome aura une forte attraction pour les électrons des anions d'oxygène, ce qui permet un ligand-métal (anion à cation) transfert d'électrons.
D'autres exemples de ce sont les dichromate orange (K2 Cr2 O7), les sels permanganate, et jaune chrome (PbCrO4). Ce mécanisme est également présent dans Saphirs, mais l'absorption ne se produit que dans la gamme des rayons ultraviolets, et ne modifie pas la couleur que nous percevons.
Il se trouve que beaucoup de pigments colorés. y compris l'ocre rouge et jaune qui se produisent naturellement (utilisé par les artistes rupestres de l'époque glaciaire, de Michel-Ange sur le plafond de la chapelle Sixtine, et aujourd'hui par les artistes), d'atteindre leurs couleurs caractéristiques à travers le processus de transfert de charge.
