文档介绍：铬的致色机理铬在宝玉石中致色是十分引人注目的,特别是红宝石、祖母绿和变石,这三种名贵宝玉石的颜色均是由微量元素铬所致。在这三种宝玉石中,铬以类质同象的形式代替了铝原子。铬原子有 6个未配对的电子,其中 3个为价电子。它在红宝石、祖母绿和变石的原子结构中与其它原子形成化学键,其余 3个电子能自由的改变能级,从而导致宝玉石的颜色。⑴红宝石红宝石的矿物名称为刚玉, 其化学成分是 Al 2O 3。纯净的刚玉是无色透明的, 当有微量的 Cr 2O 3 加入时,刚玉才会呈红色。这是由于 Cr 3+ 以类质同象置换部分 Al 3+。d 轨道发生能量分裂形成不同的能级。⑵祖母绿祖母绿的矿物名称为绿柱石,分子式为 Be 3 Al 2 Si 6O 18 。其原子结构与刚玉相似, Cr 3+ 类质同象代替 Al 3+ 后在周围六个氧离子组成的八面体的作用下 d 轨道发生分裂,形成不同的能级, 与刚玉不同的是多了 Be 2+和 Si 4+ 两个离子, 从而使周围配位电场强度减弱, 其能级相对刚玉降低。它相当于红光波段,即红光被吸收,而透过的残余色为漂亮的祖母绿色。⑶变石变石被称为“白昼里的祖母绿, 黑夜里的红宝石”, 矿物名称为金绿宝石, 化学分子式为 BeAl 2O 4 ,当 Cr 3+ 类质同象代替 Al 3+ 后,与红宝石和祖母绿一样,在 d 轨道分裂后形成不同的能级, 而与红宝石和祖母绿不同的是受 Be 的影响电子激发能量 , 高于祖母绿的 2. 05eV ,低于红宝石的 ,即介于绿光和红光波段之间,二者达到临界平衡态。宝玉石的颜色主要取决于光源中单色光的百分含量,在钨丝灯光或烛光下,与红光相当的能量多, 故宝石显红色。在日光或日光灯下,较低的能量占优势,故宝石显绿色。三. 色心致色在日常生活中,常常无意中长期处于阳光暴晒的玻璃瓶会逐渐变成悦目的淡紫色,当若在炉中对它加热,颜色即可消失。如果再把瓶放置高能辐射源下,如钴 60、r 射线中辐射, 几分钟内会呈现更深的紫色, 这种紫色是来自于色心。在宝玉石中, 紫晶、萤石等均是色心呈色所致。在优化处理工艺中, 一些天然和人工宝玉石也都可以由辐射产生色心, 如辐射改色的蓝、黄、红、绿钻石、蓝托帕石等, 其中一些颜色较稳定, 只有在加热时才消失; 一些颜色不稳定, 在常温下也会褪色。这种致色的色心与宝玉石的晶体结构密切相关, 可用核磁共振等方法进行研究。宝玉石中常见的两类色心是“电子色心”和“空穴色心”。⑴电子色心电子色心是指电子存在于晶体缺陷的空位时,所形成的色心。使宝玉石产生颜色的原因是阴离子空穴俘获一个电子后, 该电子便处于其周围离子所形成的晶体场中, 能级发生变化。当可见光照射宝玉石时, 该电子产生由基态到激发态的跃迁, 并在跃迁中对可见光产生选择性吸收而呈色, 如萤石。萤石晶体为等轴晶系, 在萤石的晶体结构中, 正常情况下, 一个钙离子与八个***离子相连, 当受到一些放射能辐射时, ***离子容易离开它的正常位置, 而导致钙离子的过量, 而原来***离子的位置出现空位。要保持晶体的电中性, 需由一些“自由离子”来充填该空位。这些电子不像原子或离子固有电子那样由原子核定位, 而是由周围所有离子形成的晶体场定位。在晶体场中,电子从基态向激发态跃迁时吸收可见光的红、黄、绿、蓝大部分光,仅透过紫光,使萤石