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珠宝知识214:珠宝考研考证篇(三十一):类...

类质同象是影响宝石品种一个非常重要的概念,最直接的影响就是改变宝石的颜色,从而使宝石的品种更加丰富,但是在讲到类质同象之前,我们需要简单回顾一下晶格缺陷,虽然说晶体的定义是质点在三维空间重复排列的固体,但是任何一个晶体都不可能做到非常的完美,在生长的过程中,也总会不同程度的受到外界因素的干扰,比如说温度、压力、化学成分等,因此晶体不能按照理想的状态发育,不过,一个真实的单晶体,是可以看做有很多理想的均匀的块段组成的,但是这些理想的均匀的块段的链接处,可能就会存在不理想的状态,这就是晶体晶格缺陷。

对于化学组成,晶体在生长的过程中不可能纯净无暇,不存在任何的杂质元素,但是这些杂质元素的加入,又不会造成晶体结构很大的变化,物理化学性质上面也不会存在较大的变化,因此,即使有少量杂质元素的加入,也没有影响到宝石矿物晶体的本质,这就是影响晶体化学组成变化的一个非常重要的原因,这就是晶体的类质同象。在类质同象这个概念中,杂质元素存在的位置并不是任意的,而是代替晶体结构中的其他元素,并占据晶格中固定的位置。

从下图中可以看到,左图与右图分别为一个相对较大的质点或一个较小的质点,代替了晶体结构中的其他质点,在被替代的质点周围,晶格结构会发生一定的变化,从而会导致晶体物化性质在一定程度上的改变。但是从整体上考虑,晶体结构没有发生较大的变化,晶体的本质也没有发生变化。从下面这张图中,我们也可以看到,类质同象属于晶格缺陷中的点缺陷。

通过刚刚的讲解,我们可以将类质同象进行拆分:

1、晶体中的质点被其他质点所替代(这种替代并不是任意,后面的课程会讲到)

2、晶体常数没有发生较大的变化

3、晶体结构没有发生变化

4、物理化学性质没有发生较大的变化

类质同象严格的定义:是指在晶体结构中部分质点被其他性质类似的质点所替代,仅使晶格常数和物理化学性质发生不大的变化,而晶体结构保持不变的现象。

类质同象的概念在《宝石学》中占有非常重要的地位,正是因为有这些杂质元素的加入,才会导致宝石有非常非常丰富的颜色与种类,举例说明:

1、绿柱石

化学成分为Be3Al2Si6O18,绿柱石的主要成分中没有可以致色的元素,因此纯净的绿柱石应该是无色的,但是晶体中含有Cr时,就会形成祖母绿;当含有少量的Fe,就会形成海蓝宝石;如果晶体中含有Mn,则形成粉红色绿柱石,也就是通常所说的摩根石。

2、刚玉

化学成分为Al2O3,它的主要成分也没有可以致色的元素,因此纯净的刚玉也是无色的,当晶体中含有Cr时,叫做红宝石,当有Fe、Ti时,叫做蓝宝石;当含有V时,则叫做变色蓝宝石。

能够举出的例子非常多,被称为彩虹石的碧玺,就是因为有非常广泛的类质同象存在;金绿宝石、尖晶石、磷灰石、水晶、翡翠、和田玉等等,他们颜色的多变以及品种的丰富,同样是因为有类质同象的存在。所以,很好的理解类质同象,就能够很好的理解宝石品种的变化。

下图为翡翠丰富的颜色

下图为碧玺丰富的颜色

好了,关于类质同象的相关概念,就分享到这里,希望对大家有所帮助。

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