Сапфир
Сапфир — одна из разновидностей минерала корунда, драгоценный камень разных оттенков преимущественно синего цвета. В минералогии сапфирами называются корунды исключительно синего цвета, в ювелирной промышленности — любых цветов, кроме сиренево-красного (такие камни называются рубинами). Синий окрас сапфира обусловливается присутствием примесей титана (Ti) и железа (Fe). В старину в России сапфир, как и другие ценные минералы синей окраски, назывался баусом. В технике под названием сапфир (лейкосапфир) часто понимают бесцветные синтетические монокристаллы корунда, содержащие 0,0001% примесей.
СТРУКТУРА
Кристаллическая структура Al2O3 изображена на рисунке в виде групп Al2O3 по углам двух ромбоэдров, слагающих элементарную ячейку. Несмотря на кажущуюся сложность, она имеет довольно простую структурную схему. Ионы кислорода находятся в плотнейшей гексагональной упаковке и располагаются листами перпендикулярно тройной оси, наложенными один на другой. Катионы Аl располагаются между двумя такими листами в виде гексагонов (с незаселенным центром), заполняя две трети октаэдрических пустот (т. е. пустот между шестью анионами кислорода, три из которых принадлежат одному, а три других, повернутых относительно первых на 180°, — другому листу ионов кислорода). При этом группы каждых трех ионов кислорода образуют общую грань для двух смежных октаэдров в соседних листах. Характерно, что кислородные листы наложены друг на друга таким образом, что в каждой колонке из октаэдров также чередуются два заселенных с одним незаселенным, причем пары заселенных октаэдров по вертикали образуют винтовые тройные оси.
СВОЙСТВА
Сапфир характеризуется высокой твёрдостью (9 по Моосу) и сильным блеском. Коэффициент преломления света 1,762—1,778. Температура плавления 2040 °C. Синий цвет сапфира обусловлен примесями титана и железа в матрице Al2O3.
Сапфиры имеют богатую цветовую гамму: кроме камней классического синего цвета, встречаются также и цветные (так называемые «фантазийные») сапфиры — экземпляры корунда ювелирного качества оранжевого, розово-оранжевого (цвета лотоса, так называемые «падпараджа»), гранатово-красного (с эффектом плеохроизма), жёлтого, зелёного и розового цветов, а также бесцветные камни (лейкосапфиры). Высоко ценятся «звёздчатые сапфиры» — разновидности камня с хорошо выраженным эффектом астеризма. Однако более всего в сапфире ценится васильково-синий бархатистый цвет умеренной интенсивности. Тёмноокрашенный сапфир, в отличие от изумруда глубоких цветов, ценится меньше.
Схожий с сапфиром по цвету минерал кордиерит иногда называют «водяным сапфиром» (устаревший термин).
МОРФОЛОГИЯ
Встречается в виде бочонкообразных, дипирамидальных и таблитчатых кристаллов псевдогексагонального облика, отдельно вкрапленных зёрен и зернистых агрегатов. Грани призм, дипирамид и пинакоида часто покрыты грубой косой штриховкой. Обычно наблюдаются довольно хорошо образованные бочонковидные, столбчатые, пирамидальные и пластинчатые кристаллы, достигающие иногда больших размеров (до дециметра в поперечнике). Наиболее часто встречаются грани гексагональной призмы {1120}, гексагоналыых дипирамид {2241}, {2243}, ромбоэдра (1011} и пинакоида {0001}. Часто грани призм и дипирамид, а также грани пинакоида бывают покрыты косой штриховкой, а в других случаях наблюдается штриховка в горизонтальном направлении вследствие двойникования по пинакоиду.
ПРОИСХОЖДЕНИЕ
Наиболее известные месторождения сапфира приурочены к пегматитам или к россыпям и находятся на территории США, Австралии, Мадагаскара, Индии, Шри-Ланки, Вьетнама, Бирмы, Таиланда и Китая. В России нет крупных месторождений, в которых сапфир может добываться в промышленных масштабах: его находки приурочены к проявлениям синего корунда, в которых встречаются в том числе и прозрачные, пригодные к огранке камни. Синий сапфир встречается на Урале и на Кольском полуострове (Хибины). Уральские сапфиры, как правило, имеют сероватый оттенок, кольские сапфиры обладают своеобразным зеленоватым оттенком при глубокой васильково-синей окраске.
Вероятно, что наиболее крупным голубым сапфиром, добытым в природе, стал камень, случайно найденный рентгенологом Стивом Майером в США в середине 1960-х годов. Обследуя вместе с приятелем заброшенные карьеры вблизи городка Кантон (штат Северная Каролина), он обнаружил крупный обломок голубоватого горного хрусталя. Майер принёс камень на работу, где стал использовать в качестве пресс-папье. Спустя несколько месяцев один из пациентов обратил внимание на камень и посоветовал Майеру показать его геммологу или ювелиру. К удивлению рентгенолога, специалисты определили, что простой «кусок хрусталя» оказался огромным кристаллом голубого сапфира весом чуть более трёх с половиной тысяч карат.
ПРИМЕНЕНИЕ
Синие прозрачные сапфиры используют в ювелирных изделиях в виде огранок. Звёздчатые сапфиры обычно обрабатываются в виде кабошона. Синтетические лейкосапфиры находят применение в качестве сырья для изготовления офтальмологических скальпелей и хрусталиков глаза; для производства высокопрочных оптически прозрачных элементов (иллюминаторов космических станций, защитных стёкол оптических средств ракет и самолётов, защитных стёкол экранов в мобильных телефонах, часах и фотоаппаратах высшего ценового сегмента); как подложки в микросхемах; в стоматологии — для изготовления эстетичных брекетов, в промышленности — для изготовления сопел для гидроабразивных станков. В отличие от кварца, лейкосапфир не реагирует с парами щелочных металлов вплоть до самых высоких температур, поэтому из искусственного лейкосапфира массово изготавливаются горелки натриевых ламп высокого давления. Лейкосапфиры также находят применение в различных областях лазерной техники. Синтетический сапфир, активированный ионами Ti3+, используется в качестве активных элементов в титан-сапфировых лазерах.
Сапфир (англ. Sapphire) — Al2O3
Молекулярный вес101.96 г/мольПроисхождение названияпроисхождение названия камня до сих пор точно не установленоIMA статусдействителен
КЛАССИФИКАЦИЯ
Strunz (8-ое издание)4/C.04-10Nickel-Strunz (10-ое издание)4.CB.05Dana (7-ое издание)4.3.1.1Dana (8-ое издание)4.3.1.1Hey’s CIM Ref.7.6.1
ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Цвет минераласиний и голубой различных оттенковЦвет чертыбелыйПрозрачностьот непрозрачного до прозрачногоБлескстеклянныйСпайностьнетТвердость (шкала Мооса)9Изломнеровный, раковистыйПрочностьхрупкийПлотность (измеренная)3,95 — 4,00 г/см3Радиоактивность (GRapi)0
ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Типодноосный (+)Показатели преломленияnω=1.768–1.772 nε=1.760–1.763Максимальное двулучепреломлениеδ = 0.008Оптический рельефвысокийПлеохроизмсильныйРассеивание0.018Люминесценция в ультрафиолетовом излучениине флюоресцентный
КРИСТАЛЛОГРАФИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Точечная группа(3 2/m) — гексагональная скаленоэдральнаяПространственная группаR 3cСингонияТригональнаяПараметры ячейкиa = 4.751, c = 12.97