红色翡翠致色原理?
首先,我们要知道翡翠的色根是什么。 什么是色根呢?简单地说就是用10倍放大镜观察宝石表面或者用灯光照透玉石表面时,所见到的颜料沉着的部分称为“色根”[1] 我们知道玉髓、玛瑙等是由晶体组成的,在形成这些矿物的时候,晶体内部分子排列的方向性很明显,所以,当有光线照射到这些矿物上时就会产生全消光或半消光现象(如图所示) 这种由于光的直线传播而产生的全消光和半消光现象在我们观察其他物体时被忽略了,但是在观察带颜色的宝石时可以明显看到,如红宝石、蓝宝石中的颜色就是由色根产生的。
我们再来看一看红色翡翠的色根是什么样的。在天然红色翡翠中通常含有褐铁矿结晶,这些褐铁矿结晶在翡翠的表面或透射光下呈细小的条状、柱状分布,这就是红色的色根[2-3] 了解了色根是什么之后,接下来我们来看一看影响色根颜色的三个因素:氧化铁含量、铬离子饱和度和扩散深度。
1. 氧化铁含量 氧化铁俗称四氧化三铁,是一种金属氧化物,呈暗棕色,非常容易被溶于酸溶液当中形成棕黄色的溶液。我们可以仔细观察那些表面带有锈色的老庙黄金首饰,其金制品表面就染上了一层棕黄色,这是氧化铁沾染上的颜色。
同样,如果我们仔细观察那些天然红色翡翠,也可以发现其表面有一层灰黄色至淡黄色的外壳,这层的物质的主要成分是氧化铁。所以,在评价红色翡翠的时候,我们经常说“红翡以紫红、橙红为佳,红中带黄为次”,其中的“红中带黄”就是指红色翡翠中氧化铁的含量较高。 2. 铬离子饱和度 铬离子是造成翡翠呈现绿色的色素离子,但是,当我们讨论红色翡翠的致色原因时,铬离子不是致色因子,因为它并不参与染色反应。
那么,为什么铬离子不参与染色反应还能使翡翠呈现出鲜艳的色彩呢?这是因为当铬离子达到一定饱和度后,它所带的正电荷可以与氧离子结合,从而屏蔽了带负电的氧化铁与带正电的铬离子所形成的双电层,从而使它们两者之间形成了稳定的配合作用,使得红色得以保存。所以,在评价红色翡翠时我们说“红翡以浓艳、纯正、透明为好,淡彩、干瘪、发干的红色为次”其中“浓艳、纯正、透明”就是说铬离子饱和度要高。
3.
扩散深度 在了解了以上两点之后,想必大家对于红色翡翠的致色原因已经有了一定的认识。不过,小编需要提醒大家的是无论前面理论说得多么清楚,毕竟这些都只是理论分析,而实验数据才最具有说服力。所以,下面我们一起来看一组实验数据,以便于更直观地了解红色翡翠的致色原理。
下图为不同氧化铁含量的混合液的色泽变化,从左边的0%到右边的100%,我们可以看到颜色的变化是从无到有再逐渐减淡的过程 下图为不同铬离子饱和度的混合液的色泽变化,从左边浓度低于50%的溶液到右边浓度高于60%的溶液,我们能够观察到色彩由淡变浓后再逐渐变浅的过程 除了上述两组实验之外,我们还做了扩散深度的实验,由于扩散深度的实验结果与其他两个实验的结果没有明显的区分度,故此处不再出示图片。 从上面两组实验我们可以得到一致的回答: 当氧化铁的含量较低时,即当颜色处于由浅入深的变化过程中,铬离子的饱和度先升高后降低;而当氧化铁的含量较高时,铬离子的饱和度则一直维持在较高的水平。