сапфир

сапфир
Корунд-244277.jpg
Необработанные сапфиры разного цвета из Ратнапура, Шри-Ланка
Общие и классификация
Другие названия

Сафир

химическая формула Al 2 O 3
Минеральный класс
(и, возможно, кафедра)
увидеть корунд
Подобные минералы Кордиерит , бенитоит , кианит , индиголит (минерал группы турмалинов ), шпинель , танзанит , топаз , циркон
Кристаллографические данные
Кристаллическая система тригональный
Кристаллический класс ; символ дитригонально-чешуйчатый; 3  2 / м
Физические свойства
Твердость по шкале Мооса 9
Плотность (г / см 3 ) От 3,95 до 4,03
Расщепление нет
Перерыв ; Упорство раковинный, осколочный, хрупкий
цвет синий; в самом широком смысле все цвета кроме красного
Цвет линии белый
прозрачность от прозрачного до непрозрачного
светить Стеклянный блеск
Кристаллическая оптика
Показатели преломления n ω  = от 1,767 до 1,772
n ε  = от 1,759 до 1,763
Двулучепреломление δ = от 0,008 до 0,009
Оптический характер одноосный отрицательный
Плеохроизм только сапфир оранжевого цвета прочный (от желто-коричнево-оранжевого до бесцветного), другие цвета от слабого до прозрачного
Прочие свойства
Химическое поведение нерастворим в кислоте

Сапфир (споры [zaːfiɐ̯] или [zafiːɐ̯] ), и Сафир , А выбор из минерального корунда . К сапфиру относятся все бесцветные и ярко окрашенные разновидности, за исключением красного рубина . В более узком смысле этот термин сегодня относится к синим вариантам, которые варьируются от небесно-голубого до темно-синего, переходящего в черный, и могут различаться по цвету в зависимости от падения света.

этимология

Слово сапфир (от названия синих драгоценных камней 13 века , особенно лазурита ) можно широко проследить: поздний латинский сапфир , латинский сапфир , древнегреческий σάπφειρος sappheiros , вероятно, из арамейского сампира (арамейский Saphira =, Прекрасный) или иврит סַפִּיר сапфир и арабский صفير, ДМГ Шафир связан. Некоторые лингвисты предполагают дальнейшие выкладки: старый иранский Sani-prijam и санскрита शनिप्रिय shanipriya - состоит из शनि Шани « Сатурн » и प्रिय прийа «любил» - это означает «любил / обожали Сатурн».

Следующие торговые наименования вводят в заблуждение и устарели: восточный аквамарин (зеленовато-голубой сапфир), восточный гиацинт (розовый сапфир), восточный изумруд (зеленый сапфир) и восточный топаз (желтый сапфир).

характеристики

Как и весь корунд, сапфир также кристаллизуется в тригональной кристаллической системе с химическим составом Al 2 O 3 и образует преимущественно двусторонние, бочкообразные, шестигранные пирамидальные и призматические кристаллы . Для корунда также характерна химическая стойкость. Помимо прочего, сапфир нерастворим в кислоте и плавится только при температуре 2050 ° C.

При 25 ° C теплопроводность составляет 41,9 Вт / (м · К), а теплоемкость - 754 Дж / (кг · К). Эта теплопроводность, которая является сравнительно высокой для изоляционных материалов , резко увеличивается при более низких температурах и уменьшается при более высоких температурах - при 1200 ° C до одной десятой значения при комнатной температуре.

Цветовые и оптические эффекты

183- каратный звездчатый сапфир огранки кабошон (звезда Бомбея)

В качестве веществ, способствующих окрашиванию, сапфиры содержат небольшие примеси Fe 2+ и Ti 4+ или Co 2+ (синий), Fe 3+ (желтый и зеленый), Cr 3+ (в зависимости от концентрации красный (по определению от рубина) ) до розового), Ti 3+ (розовый) и / или V 4+ (фиолетовый вместе с хромом и оранжевым железом). Бесцветный лейкосапфир , напротив, не содержит никаких примесей.

Классический сапфир из драгоценных камней - насыщенный, но не слишком темно-синий (« кашмирский сапфир »). Сапфиры, найденные в каньоне Його-Галч в Монтане, преимущественно темно-синего цвета. Особенностью сапфиров из драгоценных камней является так называемая падпараджа , которая происходит в основном из Азии , разновидность от розового до оранжевого цвета, название которой происходит от сингальского слова, обозначающего цветок лотоса . Падпараджа родом из Шри-Ланки , но теперь их часто обрабатывают цветом, и они могут прибыть со всего мира.

В звездных сапфирах , которые были награжденные астеризм оптического эффекта, также в большом спросе . Благодаря ориентированным погруженным иглам рутила можно увидеть более или менее идеальное шестилучевое звездообразное отражение .

Образование и места

Сапфир бриллиантовой огранки из Yogo Gulch, Монтана

Об условиях обучения см. Korund # Bildung und Fundorte .

До недавнего времени крупнейшими производителями сапфиров были Шри-Ланка и Индия , сегодня драгоценные камни также поступают из США , особенно из Монтаны, где сапфиры находятся в Його-Галч, Австралии и Нигерии . Сапфиры с Мадагаскара , точнее илакака , считаются очень качественными, но обычно декларируются как поступающие из Шри-Ланки, потому что они стоят дороже. Производство в Австралии значительно снизилось за последние годы.

Самый большой в мире сапфир, найденный до сих пор, так называемая «Звезда Адама», весит 1404 карата и был обнаружен в Шри-Ланке. Его стоимость оценивается примерно в 90 миллионов евро.

Синтетическое производство и химико-техническая обработка

Еще в средние века были попытки искусственного изготовления или имитации «сапфирового камня».

Синтетические сапфиры с 1910 года производятся безупречного качества, разных цветов и практически неограниченных размеров. Например, теперь устаревшее торговое название «Амарил» означает синтетический светло-зеленый сапфир. Бесцветные синтетические сапфиры иногда продаются под вводящим в заблуждение торговым названием «Диамандит» или «Алмазит» и служат имитацией бриллиантов .

Большинство сапфиров, которые коммерчески доступны как «натуральные», подвергаются термообработке, причем термическая обработка используется как для изменения цвета, так и для повышения чистоты сапфира. При легкой термообработке сохраняются микроскопические структуры, такие как иглы рутила («шелк»); при нагревании до высокой температуры (около 1800 ° C) эти естественные микровключения растворяются, и сапфир становится прозрачным. Если сапфир снова охладить очень медленно, микровключения могут снова образоваться. Таким образом, синтетический сапфир с высоким содержанием титана можно превратить в звездчатый сапфир (или рубин). Поверхностные трещины или небольшие неровности часто покрывают плавлением буры и свинцового хрусталя или обработкой их маслом.

В частности, синие сапфиры также могут быть получены с помощью процесса диффузии , при этом синий слой должен быть очень тонким и поверхностным. Примерно с 2000 года сапфиры часто нагревали до 1800 ° C вместе с бериллиевым порошком , чтобы подавить синие тона. Это создает насыщенные сапфиры от желтого до оранжевого. Известные поставщики также используют обработанные сапфиры, иногда применяя неоднозначную диффузионную обработку, но без отдельных заявлений ( например, Tiffany & Co. ).

Синтетические бесцветные сапфиры

Сапфировое стекло (синоним сапфирового потока ) описывает плоские, в основном бесцветные пластины из синтетического корунда . Помимо прочего, они используются в часовом производстве как очки для часов . Название вводит в заблуждение, поскольку сапфировое стекло - это не стекло . Сапфировое стекло имеет кристаллическую, а не стеклообразную ( аморфную ) структуру. Обладая твердостью 9 по шкале Мооса , сапфир является четвертым по твердости из всех прозрачных материалов после муассанита , кубического нитрида кремния и алмаза и поэтому особенно ценится в этой области применения за его устойчивость к царапинам. Сапфировое стекло - это синтетический сапфир высокой чистоты (монокристаллический), который изготавливается из расплавленного оксида алюминия . Химическая формула - Al 2 O 3 .

Сапфировое стекло немного менее чувствительно к ударам, чем обычное кварцевое или минеральное стекло, и имеет очень высокий уровень светопропускания и преломления . Тем не менее, даже сапфировое стекло разбивает острые твердые предметы под сильным давлением. Распространенное мнение о том, что сапфировые стекла абсолютно не царапаются, преувеличено: если на сапфировое стекло воздействуют другие очень твердые материалы (например, гранит ) и сильное давление (например, удар), здесь также могут возникать мелкие царапины , но они возникают очень редко. Часто можно наблюдать истирание алюминия, которое неправильно называют «царапинами» и которое может возникнуть при ударе по алюминиевым поверхностям. Эти потертости представляют собой прочную связку материала, но их легко удалить ластиком .

Физические свойства синтетического сапфирового стекла:

С помощью электронного устройства для проверки алмазов , которое используется для надежного определения алмазов естественной огранки в ювелирной промышленности, вы можете надежно отличить сапфировое стекло от обычного стекла благодаря его значительно более высокой теплопроводности.

Существуют различные производственные процессы из расплава (помимо других, технически несущественных процессов из флюса (расплава солей металла) или гидротермального):

В процессе Вернейля порошок оксида алюминия расплавляется на небольшой кусок сапфира в камере при температуре выше 2050 ° C с использованием кислородно-водородного пламени , так что он вырастает в кристаллическую грушу диаметром от 3 до 4 см и от 11 до 14 см в диаметре. длина. Это сапфировое стекло разрезается на кусочки с помощью алмазных отрезных дисков, которые затем шлифуются и полируются до образования прозрачных дисков из сапфирового стекла с блестящей поверхностью. В зависимости от требований заказчика, остеклению также может быть придана полированная фаска . Знания об эффективном производстве высококачественных сапфировых стекол и, в частности, о производстве машин и оборудования, необходимого для этой цели, долгое время были строго охраняемой коммерческой тайной.

Поскольку сапфировое стекло чрезвычайно устойчиво к царапинам из-за своей высокой твердости, оно часто используется в высококачественных часах, но часы с сапфировыми стеклами также можно найти на рынке по цене менее 60 евро. У некоторых особо высококачественных часовых брендов швейцарского производства весь корпус часов сделан из сапфира. Кроме того, существуют даже серийные механические механизмы , целые пластины которых сделаны из сапфирового стекла, что позволяет лучше понять внутреннюю часть механизма. Очень небольшое количество производителей и переработчиков синтетического сапфирового стекла доминируют на мировом рынке, особенно из-за его сложной обработки в особо сложных формах. Производители базируются во Франции , Швейцарии, Польше и Китае / Гонконге , Маврикии и Японии .

Неизменно высокие специальные покрытия Saphiruhrgläsern, такие как. B. антибликовое покрытие для уменьшения отражения света. Раньше некоторые производители видели голубоватый оттенок. Эти антибликовые покрытия, изготовленные до 2000 года, обычно недостаточно устойчивы к царапинам. Однако в последнее время эти покрытия в большинстве своем больше не снимаются или не стираются, и такое покрытие обычно можно распознать только по тому эффекту, что зритель больше не может видеть кристалл. Особенно ярко эта особенность проявляется в сапфировых стеклах с двусторонним антибликовым покрытием; зрителю кажется, что он смотрит на часы без стекла. С помощью простого теста сапфировое стекло можно отличить от других часовых стекол. Благодаря кристаллической структуре, капля водяного жемчуга отрывается от поверхности очень медленно и без полос, когда сапфировое стекло удерживается под углом. При прямом сравнении капля заметно быстрее стекает по минеральному или пластиковому стеклу и оставляет тонкую полоску.

Покровное стекло дорогих сотовых телефонов некоторых производителей выполнено из сапфирового стекла. Покровное стекло жидкокристаллического дисплея обычно состоит из специального защитного стекла для дисплеев (например, Gorilla Glass ). Сапфировое стекло также можно использовать в качестве устойчивого к царапинам дисплея в смартфонах .

Использовать как драгоценный камень

Сапфир Логана из Национального музея естественной истории в Вашингтоне.

Сапфиры в основном перерабатываются в драгоценные камни . Прозрачным камням высокого качества (как можно меньше включений) придают фасетную огранку , непрозрачные камни , особенно с астеризмом , превращают в кабошоны, чтобы подчеркнуть звездный эффект.

Самый крупный сапфир из когда-либо ограненных - «Звезда Индии» весом 563,35  карата (112,67 грамма). Камень найден в Шри - Ланке , около 2 миллиардов лет, была передана в Американском музее естественной истории в 1901 году Джон Морган Пирпонта и могут быть просмотрены там.

Другое использование

Помимо использования в качестве драгоценного камня , сапфир использовался в проигрывателях 1950-х и 1960-х годов в качестве материала для стилуса звукоснимателя, что привело к тому, что этот стилус получил разговорный термин «сапфир» .

Из-за своей высокой твердости и устойчивости к истиранию сапфир также используется, помимо прочего, в качестве ориентира. Используется для электроэрозионных и текстильных станков. По сравнению с более твердым алмазом , он предлагает значительные преимущества в цене, несмотря на более короткий срок службы.

Синтетические монокристаллические сапфировые диски являются важнейшим материалом подложки для искусственного выращивания ( гетероэпитаксии ) монокристаллического нитрида галлия , материалом для синих, белых и зеленых светодиодов, а также синих лазерных диодов .

Легированный с титаном в качестве активного лазерного иона, синтетический сапфир служит в качестве основного кристалла для титана: сапфировый лазер - на лазере , который работает в диапазоне длин волн от 700 до около 1000 нм .

Синтетические сапфиры диаметром до 75 сантиметров используются для изготовления иллюминаторов самолетов-разведчиков, зенитных ракет или космических кораблей, которые подвергаются экстремальным нагрузкам.

В особых случаях сапфир также используется в научных инструментах в космических путешествиях, например, в миссии Genesis .

Из-за высокой теплопроводности 40 Вт / (м · К) при температуре 25 ° C по сравнению с другими изоляционными материалами диски из этого материала используются в научных экспериментах, например, когда требуется эффективное охлаждение или точный контроль температуры. наблюдение должно производиться через прозрачный носитель. Однако с повышением температуры теплопроводность уменьшается и по-прежнему составляет 12 Вт / (м · К) при 400 ° C и всего 4 Вт / (м · К) при 1200 ° C. С другой стороны, снижение температуры вызывает резкое увеличение теплопроводности, которая достигает значения 10 000 Вт / (м · К) при температуре –200 ° C, что делает сапфир очень подходящим для низкотемпературных экспериментов.

В так называемой технологии « кремний на сапфире» интегральные схемы производятся с использованием гетероэпитаксиальных слоев кремния на сапфире .

Эзотерическая и монашеская медицина

Небесно-голубой вариант обычно ассоциируется с такими качествами, как спокойствие, чистота и умиротворение. Нет никаких научных доказательств предполагаемых физических или психологических эффектов. Сапфир упоминался и в трудах средневековой медицины.

Смотри тоже

литература

  • Д. Шварц, С. Грайфф, Р. Шлюссель, К. Шметцер, А. Перетти, Х.-Ж. Бернхардт, П. Рустенмейер, Р. Э. Кейн, А. Веерт, С. П. Смит, Г. Босхарт, Ч. Банк, Дж. Канис, Б. Дж. Невилл, Ф. v. Гниелински, Р. Хохлейтнер, Х. Х. Ханни: рубин, сапфир, корунд. Красивый, твердый, редкий, драгоценный (= Christian Weise [Hrsg.]: ExtraLapis . Band 15 ). Weise, Мюнхен, 1998 г., ISBN 3-921656-45-1 .
  • Маттиас Боденхёфер: Илакака - сапфировая столица. Политико-экологическое исследование добычи сапфира на Мадагаскаре . Университет Альберта Людвига, Фрайбург i. Br. 2004 ( freidok.uni-freiburg.de [ дата обращения 3 октября 2020 г.], научная работа).
  • Петр Корбель, Милан Новак: Минеральная энциклопедия (=  Сельская природа ). Издание Dörfler в Nebel-Verlag, Eggolsheim 2002, ISBN 978-3-89555-076-8 , стр. 82 .
  • Вальтер Шуман: Драгоценные камни и драгоценные камни. Все виды и сорта. 1900 уникальных произведений . 16-е, переработанное издание. BLV Verlag, Мюнхен, 2014 г., ISBN 978-3-8354-1171-5 , стр. 102-105 .

веб ссылки

Commons : Sapphire  - коллекция изображений, видео и аудио файлов.

Индивидуальные доказательства

  1. ^ Вильгельм Ганценмюллер : Вклад в историю технологии и алхимии . Verlag Chemie, Weinheim an der Bergstrasse 1956, стр.  169–176 , doi : 10.1002 / jpln.19560750107 ( доступно на сайте publikationsserver.tu-braunschweig.de [доступ 3 октября 2020 г.]).
  2. сапфир. В: duden.de. Duden онлайн , доступ к 3 октября 2020 года .
  3. Карл Локоч : Этимологический словарь европейских (германских, романских и славянских) слов восточного происхождения (=  Индогерманская библиотека . Том  2 ). 2-е издание без изменений. Книжный магазин Университета Карла Винтерса, Гейдельберг, 1927, стр. 145 , 1830. Sskr. Saniprija ( доступно на сайте archive.org  - Интернет-архив ).
  4. сапфир . В кн .: Клюге: Этимологический словарь немецкого языка .
  5. Запись на оксид алюминия / корунд. В: Römpp Online . Георг Тиме Верлаг, доступ 21 мая 2016 г.
  6. Материальные свойства синтетического сапфира на oskar-moser.de ( Memento от 4 марта 2016 г. в Интернет-архиве )
  7. Карл Арнольд : Repetitorium der Chemie, с особым вниманием к соединениям, важным для медицины, а также «Фармакопея Германской Империи» и другие фармакопеи . 7-е издание. Леопольд Восс, Гамбург и Лейпциг 1896 г., стр.  213 (первое издание: 1884 г.).
  8. ^ Daniel Lingenhöhl: Минералы: До сих пор самый большой в мире сапфир раскопаны. Spektrum.de , 8 января 2016, доступ к 3 октября 2020 .
  9. ^ Антон Трутманн: Фармакопея. (Hs. XI. 61 из Burgerbibliothek Bern). Издание Райнера Саттерера: «Фармакопея» Антона Трутмана, Часть I: Текст. Медицинская диссертация Бонн 1976, лист 56 («Ним уринам [...] в нем solvier alun и leig christallum purum в нем в течение 7 дней, Дарнох [...] на юге в лазере, поэтому там находится сапфир»).
  10. Большой художественный лексикон П. В. Хартманна - Амарил. В: beyars.com. Проверено 3 октября 2020 года .
  11. Драгоценные камни - синтез, имитации и поддельные торговые наименования. В: carat-online.at. 18 марта 2020, доступ к 3 октября 2020 .
  12. Джон Л. Эммет, Кеннет Скарратт, Шейн Ф. МакКлюр, Томас Мозес, Трой Р. Даутит, Ричард Хьюз, Стивен Новак, Джеймс Э. Шигли, Вуйи Ван, Оуэн Борделон, Роберт Э. Кейн: диффузия рубина и сапфира в бериллии . В: Драгоценные камни и геммология . Лента 39 , нет. 2 , 2003, с. 84–135 (английский, gia.edu [PDF; 3.9 МБ ; по состоянию на 3 октября 2020 г.]).
  13. ^ Иоганн Георг Крюниц , Фридрих Якоб Флоеркен , Генрих Густав Флёрке , Иоганн Вильгельм Давид Корт : Экономическая энциклопедия . Лента  136 , 1824, стр. 431 ( ограниченная предварительная версия в Поиске книг Google [доступ 3 октября 2020 г.]).
  14. DESY News: Сверхтвердые окна из прозрачной керамики. 17 марта 2017, доступ к 3 сентября 2020 .
  15. Искусственные кристаллы. В: Минералиенатлас Лексикон. Стефан Schorn и др., Accessed 3 октября 2020 года .
  16. Оксид алюминия для сапфира на finepowder.de ( Memento от 28 августа 2013 г. в Интернет-архиве )
  17. Особенность сапфирового стекла - проверка: как распознать сапфировое стекло? Vild, 24 сентября 2018, доступ к 3 октября 2020 .
  18. Андреас Мюллер: Смартфоны: сапфировое стекло в лаборатории. В: notebookcheck.com. 11 июля 2014, доступ к 3 октября 2020 .
  19. Звезда Индии. В: amnh.org. Американский музей естественной истории , доступ к 3 октября 2020 .
  20. Технический паспорт монокристаллического сапфира. (PDF 82 КБ) В: sappro.de. GWI Sapphire, 2 мая 2019, доступ к 3 октября 2020 .
  21. ^ Раймунд Струк: Hildegardis De lapidibus ex libro simplicis medicinae: Критическое издание, сравнивающее другие гранильные поля . Гейдельбергский университет, Марбург, 1985, стр. 24-29, 100 (медицинская диссертация).
  22. ^ Мари-Луиза Портманн: Хильдегард фон Бинген - Целебная сила природы "Physica" . Pattloch Verlag, Аугсбург 1991, ISBN 3-629-00567-5 , стр. 306-309 .