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Alt 27.10.2005, 13:57   #3   Druckbare Version zeigen
Tino71 Männlich
Moderator
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Blog-Einträge: 41
AW: Farbigkeit von Edelsteinen

Verschiedene Konzepte:

Cr(III) im Rubin: Ligandenfeld-Übergang, wie's Pjotr schon gesagt hat. Cr(III) ist hier nicht grün, weil es in einer Oktaederlücke sitzt, die eigentlich für Al(III) maßgeschneidert wurde (Rubin ist ja Korund mit einer geringen Cr(III)-Dotierung). Da das Ligandenfeld gestaucht ist, ist die Energie des Übergangs verschoben gegenüber dem isostrukturellen, aber grünen, Cr2O3. Läßt sich in vielen Lehrbüchern nachlesen.
Ebenso LFSE-Farben: Smaragd (Cr(III) im "passenden" Ligandenfeld), Goldtopas (Fe(III)), Azurit (Cu(II)),...

Anderer Weg zu farbigen Mineralien:
sogenannte Farbzentren. Das sind nulldimensionale Fehlstellen im Kristall (meistens Schottky-Defekte), an die ein einzelnes Elektron gekoppelt ist. Das spielt dann das beleidigte Teilchen im Kasten und hat, je nach Kastendimension, unterschiedliche Farben. Häufig tritt das bei Mineralien auf, die "an sich" farblos sind, deren Entstehungsort allerdings in der Nähe von Uranerzen liegt (--> ionisierende Strahlung). Bsp.: violettes Kochsalz, blaue/violette/grüne Fluorite, Rauchquarz, ...

Saphir und Amethyst können wieder was anderes. Hier liegt eine gekoppelte Dotierung mit Fe(II) und Ti(IV) vor. Die beiden sind direkt benachbart und machen einen Elektronenaustausch untereinander, weil das Fe lieber Fe(III) wäre, aber dann das Ti zu Ti(III) werden müßte, was es nicht so mag. Es pendelt also ein Elektron zwischen den beiden hin und her ---> ein weiteres Teilchen-im-Kasten-Problem, aber hier mit sehr wohldefiniertem Kasten, daher auch eigentlich immer von etwa derselben Wellenlänge (irgendwas Blaues).

Drittens kann noch Lichtbeugung /-brechung zu Farbigkeit führen: das ist bei sog. Pseudomorphosen der Fall. Das sind topotaktische Umwandlungen von einer Kristallstruktur in eine andere, bei denen die "makroskopische" Struktur, der Habitus, des ursprünglichen Materials eingefroren wird. Beispiel: Tigerauge. Das ist früher mal Maghemit gewesen, ein FeOOH mit ausgeprägter Schichtstruktur. Dann hat es sich umwwandeln müssen in ein Fe-Silicat, hat aber diese feinen Lamellen beibehalten. Deshalb schillert das zeug so seidig. Ähnlich: Der blaue Schimmer in Mondsteinen wird durch Lamellen, die n paar Nanometer dick sind, erzeugt.

Das mit den CT-Übergängen ist in Mineralien eher selten - einfach, weil so hohe Oxidationsstufen meistens nicht geologisch stabil sind. Man findet kein Mn(VII) in der Natur. Vielleicht wäre es hier besser, nicht CT zu sagen, sondern (endlich darf ichs wieder anbringen!) "nephelauxetischer Effekt".
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Vor dem Gesetz sind alle Katzen grau

Geändert von Tino71 (27.10.2005 um 14:08 Uhr)
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