紅寶石是由鉻元素剛玉構(gòu)成的嗎（是的）

一位中國(guó)攝影師曾進(jìn)入緬甸佤邦地區(qū)，用自己的經(jīng)驗(yàn)記錄了一顆寶石的制作過程。它有很強(qiáng)的防御工事，礦工們工作很努力，通常每開采500噸礦石就可以得到一克拉寶石。攝影師稱之為“血鉆”，也就是說(shuō)這里的每一顆寶石都是礦工們用自己的血汗甚至生命買來(lái)的。

這就是珍貴的紅寶石。

寶石之后

紅寶石鮮紅似火焰，英文名是Ruby，來(lái)自拉丁語(yǔ)ruber。它的原意是紅色。它象征著激情，激情和美麗而忠誠(chéng)的愛。它被稱為“愛情之石”。現(xiàn)在，西方國(guó)家也把結(jié)婚40周年稱為“紅寶石婚姻”，以贊美永恒的愛情。

從礦物學(xué)角度看，紅寶石實(shí)際上是剛玉，其主要成分是氧化鋁。剛玉是目前已知最耐用的結(jié)晶氧化鋁。有時(shí)它含有微量的鐵、鈦或鉻。它的硬度很高，僅次于金剛石。1812年，德國(guó)礦物學(xué)家莫斯首次提出了一種表示礦物硬度的標(biāo)準(zhǔn)，即莫氏硬度。以下10種礦物的硬度用1-10表示：滑石、石膏、方解石、螢石、磷灰石、正長(zhǎng)石、石英、黃玉、剛玉和剛玉。這里的硬度值不是絕對(duì)硬度值，而是按硬度的順序表示。從莫氏硬度值可以看出，金剛石的硬度為10，其次是剛玉，為9。鉆石只能在它的表面涂上其他文字。正因?yàn)槿绱�，有人這樣看待紅寶石：如果說(shuō)鉆石是“寶石之王”，那么紅寶石就是“寶石之后”。

過去，一些礦工錯(cuò)誤地認(rèn)為，如果一顆暗淡的紅寶石埋在地下，它最終會(huì)變成鮮紅色，并認(rèn)為紅寶石是剛玉家族中最成熟的成員。雖然他們的理解不正確，但紅寶石顏色越紅，價(jià)值越高，這是事實(shí)。血紅寶石最為人們所珍視，俗稱“鴿子血紅”。因?yàn)樗�的寶石比鉆石更珍貴。如果它超過2克拉，它是非常珍貴的。世界上最大的“鴿子血紅”也只有55克拉。在瑞士日內(nèi)瓦的一場(chǎng)拍賣會(huì)上，一枚來(lái)自緬甸的15.97克拉的“鴿子血紅”寶石以每克拉227萬(wàn)美元的價(jià)格成交。這是紅寶石有史以來(lái)的最高單價(jià)。

現(xiàn)代科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，紅寶石已經(jīng)不像以前那樣成熟和紅潤(rùn)。這是由于剛玉中其他元素的混合。純剛玉無(wú)色，但會(huì)含有少量的鉻、鐵、鈦、錳、釩等，使剛玉的顏色發(fā)生變化：那些含鉻的，主要是氧化鉻，含量超過1%，會(huì)使剛玉呈現(xiàn)紅色，即紅寶石；含鐵、鈦的剛玉呈藍(lán)色，鎳多的剛玉呈黃色，錳多的剛玉呈玫瑰色。

紅寶石之所以呈鮮紅色，是因?yàn)樗�含有鉻元素。在一定程度上，剛玉中鉻的含量越高，其顏色越鮮艷。

鉻，讓寶石絢爛多彩

說(shuō)起鉻元素，我們并不陌生，因?yàn)槲覀內(nèi)粘Ｊ褂玫牟讳P鋼菜刀、汽車零件等器皿都含有這種物質(zhì)，它被稱為最堅(jiān)硬的金屬。其表面有銀光澤、高熔點(diǎn)、質(zhì)地堅(jiān)硬、耐磨、耐高溫、耐腐蝕；用其制成的不銹鋼不僅強(qiáng)度高，而且耐熱性高，不易生銹，因此在冶金、化工等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。

有趣的是，鉻的英文名來(lái)自希臘語(yǔ)，原意是“顏色”，因?yàn)樵S多鉻化合物有不同的顏色。例如，三氧化二鉻呈深綠色，重鉻酸鉀呈橙紅色，重鉻酸銨呈橙色，鉻酸鈉呈黃色，幾乎每種鉻化合物都有自己獨(dú)特的顏色。鉻和變色龍一樣，使化學(xué)物質(zhì)的世界變得五彩繽紛。

為什么鉻能把無(wú)色的剛玉變成鮮紅色？

在解釋這一現(xiàn)象之前，我們需要了解兩個(gè)問題：第一，寶石的顏色是什么？寶石的顏色實(shí)際上是它選擇性吸收不同波長(zhǎng)可見光的結(jié)果。當(dāng)白光照在寶石上時(shí)，它吸收一部分光，反射或透射另一部分。我們眼睛所觀察到的顏色實(shí)際上是反射或透射的光的顏色；被吸收的光的顏色消失了。第二個(gè)術(shù)語(yǔ)叫礦物同構(gòu)。顧名思義，它意味著不同的物質(zhì)可以表現(xiàn)出相同的外觀。嚴(yán)格地說(shuō)，它是指礦物晶體結(jié)構(gòu)中的某一粒子（原子、離子或分子）被其他類似的粒子所取代，但礦物的結(jié)構(gòu)形式不變。這種現(xiàn)象能否發(fā)生，不僅取決于粒子本身的性質(zhì)，還取決于外界的溫度、壓力等物理?xiàng)l件。

在剛玉中，一旦外部環(huán)境條件適宜，外部鉻原子（Cr3+）將以同構(gòu)的形式取代部分鋁原子（Al3+）。有學(xué)者對(duì)紅寶石進(jìn)行了光譜分析，結(jié)果表明，可見光強(qiáng)度最大的吸收峰出現(xiàn)在420nm（對(duì)應(yīng)紫光波長(zhǎng)）和550nm、570nm（對(duì)應(yīng)綠光和黃綠光的波長(zhǎng)）。雖然它也能吸收其他色帶，但強(qiáng)度很小。因此，紅寶石的顏色是紫、綠、黃三色的混合色，即以紅色為主。理論上，鉻原子有三個(gè)價(jià)電子，它們可以自由地改變能級(jí)。當(dāng)暴露在可見光下時(shí)，電子會(huì)吸收光能，這足以保證電子能從一個(gè)基態(tài)能級(jí)躍遷到另兩個(gè)基態(tài)能級(jí)。躍遷到這兩個(gè)不同能級(jí)所吸收的能量分別相當(dāng)于紫光和黃綠光，白光被吸收后的剩余部分形成紅色，變成紅寶石。

也許那些喜歡研究寶石的人會(huì)發(fā)現(xiàn)另一個(gè)奇怪的問題：寶石翡翠有一種明亮的綠色，這也是由鉻引起的。為什么鉻的存在使一顆寶石變成紅色，另一顆變成綠色？事實(shí)上，這是因?yàn)樵趯毷�翡翠中，雖然鉻原子（Cr3+）以同構(gòu)的形式取代了部分鋁原子（Al3+），但翡翠中含有較多的鈹（be2+）和硅（si4+）離子，削弱了翡翠周圍的配位電場(chǎng)強(qiáng)度。也就是說(shuō)，電子從一個(gè)能級(jí)到另一個(gè)能級(jí)的躍遷只需要吸收相對(duì)較少的能量這個(gè)能量對(duì)應(yīng)于紅光波段，也就是說(shuō)紅光被大量吸收，殘留的混合色變成了翠綠。

它從哪里來(lái)

物以稀為貴。紅寶石之所以有價(jià)值，最重要的原因是它們非常稀有。紅寶石主要分布在緬甸、泰國(guó)、越南、印度和中國(guó)。紅寶石有一個(gè)“姊妹”藍(lán)寶石，它們具有相同的物理性質(zhì)、化學(xué)成分、晶體結(jié)構(gòu)，并且通常共存于一起。

紅寶石是明亮的紅色，像火焰一樣容易辨認(rèn)，但藍(lán)寶石不容易區(qū)分，因?yàn)椴皇撬�有的藍(lán)寶石都是藍(lán)色的。幾個(gè)世紀(jì)以來(lái)，藍(lán)寶石的定義一直存在分歧。目前，國(guó)際上普遍認(rèn)為，紅寶石是紅色的，因?yàn)樗�含有鉻；除紅寶石外，藍(lán)寶石被稱為藍(lán)寶石。因此，藍(lán)寶石的顏色可以是藍(lán)色、藍(lán)綠色、綠色、黃色、紫色、黑色、灰色，甚至無(wú)色。隨著剛玉中鉻含量的增加，藍(lán)寶石的粉紅色會(huì)逐漸加深，并逐漸過渡到紅寶石色。

紅寶石主要來(lái)源于砂礦，風(fēng)化作用使各種原生紅寶石富集。主要成因與火山活動(dòng)有關(guān)。原生剛玉晶體的開采難度很大。通常，砂礦是用手洗出來(lái)選的。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，紅寶石可以手工制造，但人工制品僅在工業(yè)上得到廣泛應(yīng)用。這種人造礦物具有很高的硬度，常用于制造鐘表軸承或激光發(fā)生器。