Rubin - Ruby

Rubin
Korund-215330.jpg
Ruby kryształ z Dodoma Region , Tanzanii
Ogólny
Kategoria Odmiana minerałów tlenkowych
Formuła
(powtarzająca się jednostka)
tlenek glinu z chromem , Al 2 O 3 :Cr
Kryształowy system Trójkątny
Klasa kryształu Sześciokątna skalanoedryczna ( 3 m)
Symbol HM : ( 3 2/m)
Grupa kosmiczna R 3 C
Identyfikacja
Kolor Pomarańczowo-czerwony przez mocno fioletowoczerwony.
Kryształowy zwyczaj Zakończone pryzmaty sześciokątne tabelaryczne
Łupliwość Brak prawdziwego dekoltu
Pęknięcie Muszlakowate, drzazgi
Wytrwałość Kruchy
Twardość skali Mohsa 9,0
Połysk Subadamantyna, szklisty, perłowy (na przedziałkach)
Pasemko biały
Przezroczystość Przezroczysty, półprzezroczysty
Środek ciężkości 3,97-4,05
Właściwości optyczne Jednoosiowy/−
Współczynnik załamania światła n ω = 1.768-1.772
n ε = 1.760-1.763
Dwójłomność 0,008 do 0,010
Pleochroizm Mocne: fioletowo-czerwone – pomarańczowo-czerwone
Dyspersja 0,018
Fluorescencja ultrafioletowa Czerwony pod długimi falami
Powszechne zanieczyszczenia Kr. (czasami :Ti, Fe)
Bibliografia
Główne kraje produkujące rubin

Rubin jest różowy do krwi czerwono zabarwionych kamień , wiele z mineralnym korund ( tlenek glinu ). Inne odmiany korundu o jakości klejnotów nazywane są szafirami . Rubin jest jednym z tradycyjnych klejnotów kardynalnych , obok ametystu , szafiru , szmaragdu i diamentu . Słowo ruby pochodzi od ruber , z łaciny oznaczającego czerwony. Kolor rubinu wynika z pierwiastka chromu .

Niektóre kamienie szlachetne, które są popularnie lub historycznie nazywane rubinami, takie jak Rubin Czarnego Księcia w brytyjskiej Koronie Cesarskiej , są w rzeczywistości spinelami . Były one kiedyś znane jako „rubiny Balas”.

O jakości rubinu decyduje jego kolor, krój i klarowność, które wraz z wagą w karatach wpływają na jego wartość. Najjaśniejszy i najcenniejszy odcień czerwieni, zwany krwistą czerwienią lub krwią gołębia, ma dużą przewagę nad innymi rubinami o podobnej jakości. Po tym, jak kolor podąża za klarownością: podobnie jak diamenty, czysty kamień będzie wart premii, ale rubin bez żadnych igiełkowatych wtrąceń rutylu może wskazywać, że kamień został poddany obróbce. Rubin jest tradycyjnym kamieniem narodzin w lipcu i jest zwykle bardziej różowy niż granat , chociaż niektóre granaty rodolitu mają podobny różowawy odcień do większości rubinów. Najcenniejszym na świecie rubinem sprzedawanym na aukcji jest Sunrise Ruby .

Właściwości fizyczne

Kryształowa struktura rubinów

Rubiny mają twardość 9,0 w skali twardości mineralnej Mohsa . Wśród kamieni naturalnych tylko moissanit i diament są twardsze, przy czym diament ma twardość Mohsa 10,0, a moissanit znajduje się gdzieś pomiędzy korundem (rubinem) a diamentem pod względem twardości. Szafir, rubin i czysty korund to α-tlenek glinu, najbardziej stabilna forma Al 2 O 3 , w której 3 elektrony opuszczają każdy jon glinu, aby połączyć się z regularną grupą oktaedryczną sześciu pobliskich jonów O 2− ; w czystym korundie pozostawia to wszystkie jony glinu o bardzo stabilnej konfiguracji bez niesparowanych elektronów lub niewypełnionych poziomów energii, a kryształ jest idealnie bezbarwny.

Struktura krystaliczna rubinu przedstawiająca podstawienie jonów Al 3+ (niebieski) przez Cr 3+ (czerwony). Gęstość podstawienia jonów Cr 3+ w tym modelu wynosi około 2%, co jest zbliżone do maksymalnego normalnie występującego domieszkowania.

Gdy atom chromu zastępuje sporadyczny atom glinu, również traci 3 elektrony, aby stać się jonem chromu 3+, aby utrzymać równowagę ładunku kryształu Al 2 O 3 . Jednak jony Cr 3+ są większe i mają orbitale elektronowe w innych kierunkach niż aluminium. Oktaedryczny układ jonów O 2− jest zniekształcony, a poziomy energii różnych orbitali tych jonów Cr 3+ są nieznacznie zmienione ze względu na kierunek ruchu jonów O 2− . Te różnice energii odpowiadają absorpcji w ultrafioletowym, fioletowym i żółto-zielonym obszarze widma.

Transmitancja rubinu w widmach optycznych i bliskiej podczerwieni. Zwróć uwagę na dwa szerokie, fioletowe i żółto-zielone pasma absorpcyjne oraz jedno wąskie pasmo absorpcyjne o długości fali 694 nm, która jest długością fali lasera rubinowego.

Jeśli jeden procent jonów glinu zostanie zastąpiony chromem w rubinu, żółto-zielona absorpcja spowoduje, że klejnot będzie miał czerwony kolor. Dodatkowo, absorpcja na dowolnej z powyższych długości fali stymuluje emisję fluorescencyjną światła czerwonego o długości fali 694 nanometrów, co dodaje jej czerwonego koloru i postrzeganego połysku . Stężenie chromu w sztucznych rubinach można regulować (w procesie wzrostu kryształów) tak, aby było dziesięć do dwudziestu razy mniejsze niż w kamieniach naturalnych. Theodore Maiman mówi, że „z powodu niskiego poziomu chromu w tych kryształach mają one jaśniejszy czerwony kolor niż rubin i są określane jako różowy rubin ”.

Po zaabsorbowaniu światła o krótkiej długości fali występuje krótki okres czasu, w którym sieć krystaliczna rubinu znajduje się w stanie wzbudzonym, zanim pojawi się fluorescencja. Jeśli w tym czasie fotony o wielkości 694 nanometrów przejdą przez kryształ, mogą pobudzić więcej fotonów fluorescencyjnych do wyemitowania w fazie z nimi, wzmacniając w ten sposób intensywność tego czerwonego światła. Dzięki rozmieszczeniu luster lub innych środków do wielokrotnego przepuszczania emitowanego światła przez kryształ, laser rubinowy wytwarza w ten sposób bardzo wysoką intensywność spójnego czerwonego światła.

Wszystkie naturalne rubiny mają w sobie niedoskonałości, w tym kolorowe zanieczyszczenia i wtrącenia rutylowych igieł zwanych „jedwabem”. Gemmolodzy używają tych igieł znajdujących się w naturalnych rubinach, aby odróżnić je od syntetyków, symulantów lub substytutów. Zwykle surowy kamień jest podgrzewany przed cięciem. W dzisiejszych czasach prawie wszystkie rubiny są poddawane obróbce w jakiejś formie, przy czym obróbka cieplna jest najczęstszą praktyką. Nieobrobione rubiny wysokiej jakości cieszą się dużą premią.

Niektóre rubiny mają trzypunktowy lub sześciopunktowy asteryzm lub „gwiazdę”. Te rubiny są pocięte na kaboszony, aby odpowiednio wyeksponować efekt. Asteryzmy są najlepiej widoczne przy pojedynczym źródle światła i poruszają się po kamieniu, gdy światło się porusza lub kamień się obraca. Takie efekty występują, gdy światło odbija się od „jedwabu” (strukturalnie zorientowanych wtrąceń igieł rutylowych ) w określony sposób. To jeden z przykładów, w których inkluzje zwiększają wartość kamienia szlachetnego. Ponadto rubiny mogą wykazywać zmiany koloru — choć zdarza się to bardzo rzadko — a także rozmowność lub efekt „kociego oka”.

Kontra różowy szafir

Ogólnie rzecz biorąc, korund o jakości kamieni szlachetnych we wszystkich odcieniach czerwieni, w tym różu, nazywany jest rubinami. Jednak w Stanach Zjednoczonych należy spełnić minimalne nasycenie koloru, aby można go było nazwać rubinem; w przeciwnym razie kamień będzie nazywany różowym szafirem . Rozróżnienie rubinów i różowych szafirów jest stosunkowo nowe, bo pojawiło się w XX wieku. Często rozróżnienie między rubinem a różowym szafirem nie jest jasne i można je dyskutować. W wyniku trudności i subiektywizmu takich rozróżnień organizacje branżowe, takie jak International Colored Gemstone Association (ICGA), przyjęły szerszą definicję rubinu, która obejmuje jego jaśniejsze odcienie, w tym różowy.

Występowanie i wydobycie

Historycznie rubiny wydobywano w Tajlandii, w dystrykcie Pailin i Samlout w Kambodży , a także w Afganistanie , Australii , Brazylii , Kolumbii , Indiach, Namibii , Japonii i Szkocji; po II wojnie światowej złoża rubinów znaleziono na Madagaskarze , Mozambiku , Nepalu, Pakistanie, Tadżykistanie , Tanzanii i Wietnamie .

Republika Północnej Macedonii jest jedynym krajem w Europie kontynentalnej mieć naturalnie występujące rubiny. Można je znaleźć głównie w okolicach miasta Prilep . Rubiny macedońskie mają wyjątkowy malinowy kolor. Rubin znajduje się również w herbie Macedonii. Kilka rubinów znaleziono w amerykańskich stanach Montana , Karolina Północna , Karolina Południowa i Wyoming .

Spinel , inny czerwony kamień szlachetny, jest czasami znajdowany wraz z rubinami w tym samym kamieniu lub marmurze. Czerwone spinele mogą być mylone z rubinami przez osoby, które nie mają doświadczenia z klejnotami. Jednak najlepsze czerwone spinele mogą mieć wartości zbliżone do przeciętnego rubinu.

Mogok dolina Górnej Myanmar (Birma) był przez wieki głównym źródłem świecie za rubiny. Region ten wyprodukował kilka wyjątkowych rubinów, jednak w ostatnich latach znaleziono niewiele dobrych rubinów. W środkowej Birmie obszar Mong Hsu zaczął produkować rubiny w latach 90. i szybko stał się głównym światowym obszarem wydobycia rubinów. Ostatnio znalezione złoże rubinów w Birmie znajduje się w Namya (Namyazeik) w północnym stanie Kachin .

W pakistańskim Kaszmirze znajdują się ogromne, potwierdzone rezerwy milionów rubinów, warte nawet pół miliarda dolarów. Jednak od 2017 roku była tylko jedna kopalnia (w Chitta Katha) z powodu braku inwestycji. W Afganistanie rubiny wydobywa się w Jegdalku. W 2017 roku rozpoczęła działalność kopalnia Aappaluttoq na Grenlandii. Mówi się, że rubiny z Grenlandii należą do najstarszych na świecie, mają około 3 miliardów lat. Kopalnia Aappaluttoq na Grenlandii znajduje się 160 kilometrów na południe od Nuuk, stolicy Grenlandii. Rubiny można prześledzić od kopalni do rynku.

Czynniki wpływające na wartość

Rubiny, podobnie jak inne kamienie szlachetne, są klasyfikowane przy użyciu kryteriów znanych jako cztery C, a mianowicie koloru, kroju, przejrzystości i wagi w karatach. Rubiny są również oceniane na podstawie ich pochodzenia geograficznego.

Kolor: W ocenie kolorowych kamieni szlachetnych kolor jest najważniejszym czynnikiem. Kolor dzieli się na trzy składowe: odcień , nasycenie i ton . Odcień odnosi się do koloru, jak zwykle używamy tego terminu. Przezroczyste kamienie szlachetne występują w czystych spektralnych odcieniach czerwieni, pomarańczy, żółci, zieleni, błękitu, fioletu. W naturze rzadko występują czyste odcienie, więc mówiąc o odcieniu kamienia szlachetnego, mówimy o odcieniach pierwotnych i wtórnych, a czasem trzeciorzędnych. Ruby jest zdefiniowany jako czerwony. Wszystkie inne odcienie korundu z gatunku klejnotów nazywane są szafirem. Rubin może wykazywać szereg drugorzędnych odcieni, w tym pomarańczowy, fioletowy, fioletowy i różowy.

Przejrzystość: Ponieważ rubiny zawierają wiele inkluzji, ich przejrzystość jest oceniana na podstawie wielkości, liczby, lokalizacji i widoczności inkluzji. Rubiny o najwyższych stopniach przezroczystości nazywane są „czystymi dla oczu”, ponieważ ich inkluzje są najmniej widoczne gołym ludzkim okiem. Rubiny mogą mieć również cienkie, przecinające się inkluzje zwane jedwabiem. Jedwab może rozpraszać światło, rozjaśniając wygląd klejnotu, a obecność jedwabiu może również wskazywać, czy rubin był wcześniej poddawany obróbce cieplnej, ponieważ intensywne ciepło degraduje jedwab rubinowy.

Zabiegi i ulepszenia

Poprawa jakości kamieni szlachetnych poprzez ich obróbkę jest powszechną praktyką. Niektóre zabiegi są stosowane prawie we wszystkich przypadkach i dlatego są uważane za dopuszczalne. Pod koniec lat 90. duża podaż tanich materiałów spowodowała nagły wzrost podaży rubinów poddanych obróbce cieplnej, co doprowadziło do presji na spadek cen rubinów.

Zastosowane ulepszenia obejmują zmianę koloru, poprawę przezroczystości poprzez rozpuszczenie wtrąceń rutylu, gojenie złamań (pęknięć) czy nawet ich całkowite wypełnienie.

Najczęstszym zabiegiem jest zastosowanie ciepła. Większość rubinów z dolnego segmentu rynku jest poddawana obróbce cieplnej w celu poprawy koloru, usunięcia fioletowego odcienia , niebieskich plam i jedwabiu. Te obróbki cieplne zwykle odbywają się w temperaturach około 1800 °C (3300°F). Niektóre rubiny przechodzą proces niskiej temperatury rur, kiedy kamień jest podgrzewany na węglu drzewnym o temperaturze około 1300 ° C (2400 ° F) przez 20 do 30 minut. Jedwab jest częściowo złamany, a kolor jest poprawiony.

Innym zabiegiem, który w ostatnich latach stał się coraz częstszy, jest wypełnienie ze szkła ołowiowego . Wypełnienie pęknięć wewnątrz rubinu szkłem ołowiowym (lub podobnym materiałem) radykalnie poprawia przezroczystość kamienia, sprawiając, że wcześniej nieodpowiednie rubiny nadają się do zastosowań w biżuterii. Proces odbywa się w czterech krokach:

  1. Szorstkie kamienie są wstępnie polerowane, aby usunąć wszelkie zanieczyszczenia powierzchni, które mogą wpływać na proces
  2. Surowiec czyści się fluorowodorem
  3. Pierwszy proces ogrzewania, podczas którego nie dodaje się wypełniaczy. Proces ogrzewania usuwa zanieczyszczenia wewnątrz szczelin. Chociaż można to zrobić w temperaturach do 1400 °C (2500 °F), najprawdopodobniej występuje w temperaturze około 900 °C (1600 °F), ponieważ jedwab rutylowy jest nadal nienaruszony.
  4. Drugi proces ogrzewania w piekarniku elektrycznym z różnymi dodatkami chemicznymi. Różne rozwiązania i mieszanki okazały się skuteczne, jednak obecnie stosuje się głównie proszek szklany zawierający ołów. Rubin jest zanurzany w olejach, a następnie pokrywany proszkiem, osadzony na płytce i umieszczany w piecu, gdzie jest ogrzewany w temperaturze około 900 °C (1600 °F) przez godzinę w atmosferze utleniającej. Proszek o barwie pomarańczowej po podgrzaniu przekształca się w przezroczystą lub żółtą pastę, która wypełnia wszystkie pęknięcia. Po schłodzeniu kolor pasty jest w pełni przezroczysty i radykalnie poprawia ogólną przezroczystość rubinu.

W przypadku konieczności dodania koloru mączka szklana może być „wzbogacona” tlenkami miedzi lub innych metali oraz pierwiastkami takimi jak sód, wapń, potas itp.

Drugi proces ogrzewania można powtórzyć trzy do czterech razy, nawet stosując różne mieszaniny. Gdy biżuteria zawierająca rubiny jest podgrzewana (w celu naprawy), nie powinna być powlekana kwasem boracowym ani żadną inną substancją, ponieważ może to wytrawić powierzchnię; nie musi być „chroniony” jak diament.

Zabieg można zidentyfikować, odnotowując pęcherzyki w ubytkach i złamaniach za pomocą lup 10×.

Synteza i imitacja

Sztuczny rubin pod normalnym światłem (góra) i zielonym światłem lasera (dół). Emitowane jest czerwone światło

W 1837 r. Gaudin stworzył pierwsze syntetyczne rubiny, łącząc w wysokiej temperaturze ałun potasowy z niewielką ilością chromu jako pigmentu. W 1847 r. Ebelmen wykonał biały szafir przez stopienie tlenku glinu w kwasie borowym. W 1877 r. Edmond Frémy i przemysłowy producent szkła Charles Feil wykonali kryształowy korund, z którego można było wycinać małe kamienie. W 1887 roku Fremy i Auguste Verneuil wyprodukowali sztuczny rubin, łącząc BaF 2 i Al 2 O 3 z niewielką ilością chromu w temperaturze czerwonej . W 1903 roku Verneuil ogłosił, że może produkować syntetyczne rubiny na skalę komercyjną przy użyciu tego procesu fuzji płomieniowej, znanego później również jako proces Verneuila . Do 1910 roku laboratorium Verneuila rozrosło się do zakładu produkcyjnego z 30 piecami, a roczna produkcja kamieni szlachetnych osiągnęła w 1907 roku 1000 kilogramów (2000 funtów).

Inne procesy, w których można wytwarzać syntetyczne rubiny , to proces wyciągania Czochralskiego, proces topnikowy i proces hydrotermalny . Większość syntetycznych rubinów pochodzi z fuzji płomieniowej, ze względu na niskie koszty. Syntetyczne rubiny mogą nie mieć niedoskonałości widocznych gołym okiem, ale powiększenie może ujawnić zakrzywione prążki i pęcherzyki gazu. Im mniejsza liczba i im mniej oczywiste niedoskonałości, tym cenniejszy jest rubin; chyba że nie ma niedoskonałości (tj. Rubin doskonały), w takim przypadku będzie podejrzewany o sztuczność. Do niektórych produkowanych rubinów dodaje się domieszki, aby można je było zidentyfikować jako syntetyczne, ale większość z nich wymaga testów gemologicznych w celu określenia ich pochodzenia.

Rubiny syntetyczne mają zastosowanie zarówno technologiczne, jak i gemmologiczne. Pręty z syntetycznego rubinu są używane do wyrobu laserów rubinowych i maserów . Pierwszy działający laser został wykonany przez Theodore'a H. Maimana w 1960 roku. Maiman użył syntetycznego rubinu pompowanego światłem w stanie stałym do wytworzenia czerwonego światła laserowego o długości fali 694 nanometrów (nm). Lasery rubinowe są nadal w użyciu. Rubiny są również używane w aplikacjach, w których wymagana jest wysoka twardość, takich jak miejsca narażone na zużycie w nowoczesnych mechanizmach mechanicznych lub jako końcówki sond skanujących we współrzędnościowych maszynach pomiarowych .

Sprzedawane są również imitacje rubinów. Czerwone spinele , czerwone granaty i kolorowe szkło zostały fałszywie uznane za rubiny. Imitacje sięgają czasów rzymskich i już w XVII wieku opracowano techniki barwienia folii na czerwono – poprzez wypalanie szkarłatnej wełny w dolnej części pieca – którą następnie umieszczano pod imitacją kamienia. Warunki handlowe, takie jak balas ruby dla czerwonego spinelu i rubelite dla czerwonego turmalinu, mogą wprowadzać w błąd niczego niepodejrzewających nabywców. Dlatego wiele stowarzyszeń gemmologicznych, takich jak Laboratory Manual Harmonization Committee (LMHC), odradza stosowanie takich terminów.

Rekordy i znane przykłady

  • Smithsonian's National Museum of Natural History w Waszyngtonie ma jedne z największych i najwspanialszych klejnotów rubinowych na świecie. 23,1-karatowy (4,62 g) rubin birmański, osadzony w platynowym pierścionku z brylantami, został podarowany przez biznesmena i filantropa Petera Bucka ku pamięci jego zmarłej żony Carmen Lúcia. Ten kamień szlachetny ma bogato nasycony czerwony kolor w połączeniu z wyjątkową przezroczystością. Precyzyjnie dopasowany krój zapewnia żywe, czerwone refleksy. Kamień został wydobyty z regionu Mogok w Birmie (obecnie Myanmar ) w latach 30. XX wieku.
  • W 2007 roku londyński jubiler Garrard & Co zamieścił na swojej stronie internetowej 40,63-karatowy rubin w kształcie serca.
  • W dniu 13/14 grudnia 2011 r. kompletna kolekcja biżuterii Elizabeth Taylor została wystawiona na aukcji przez Christie's . Do sprzedaży włączono kilka zestawów rubinowych, w szczególności zestaw pierścionków z klejnotem o masie 8,24 ct, który pobił rekord „ceny za karat” dla rubinów ( 512 925 USD za karat – tj. łącznie ponad 4,2 mln USD), i naszyjnik, który sprzedał się za ponad 3,7 miliona dolarów.
  • Liberty Bell Ruby jest największym wydobywa rubin na świecie. Został skradziony podczas napadu w 2011 roku.
  • Sunrise Ruby jest na świecie najdroższe rubin, najdroższe kolorowy kamień, a najdroższy kamień inne niż diament. W maju 2015 sprzedano go na aukcji w Szwajcarii anonimowemu nabywcy za 30 mln USD.
  • Syntetyczny rubinowy kryształ stał się nośnikiem wzmocnienia w pierwszym na świecie laserze optycznym, wymyślonym, zaprojektowanym i skonstruowanym przez Theodore'a H. „Ted” Maimana 16 maja 1961 w Hughes Research Laboratories . Koncepcja wzmacniania promieniowania elektromagnetycznego poprzez mechanizm emisji wymuszonej została już z powodzeniem zademonstrowana w laboratorium za pomocą masera , wykorzystującego inne materiały, takie jak amoniak, a później rubin, ale laser rubinowy był pierwszym urządzeniem, które pracowało przy optyce. (694,3 nm) długości fali. Prototypowy laser Maimana nadal działa.
Amulet Ruby Eye z Mezopotamii, kolekcja Adilnor, Szwecja.

Odniesienia historyczne i kulturowe

  • Starego Testamentu z Biblii wspomina rubin wiele razy (wraz z katalogiem innych kamieni szlachetnych) w Księdze Wyjścia , i wiele razy w Księdze Przysłów , jak również różnych innych czasach.
  • Wczesne wzmianki o transporcie i handlu rubinami pojawiają się w literaturze na temat chińskiego Północnego Jedwabnego Szlaku , gdzie około 200 rpne rubinów przewożono wzdłuż tego starożytnego toru poruszającego się na zachód od Chin.
  • Rubiny zawsze były wysoko cenione w krajach azjatyckich. Były używane do ozdabiania zbroi, pochwy i uprzęży szlachty w Indiach i Chinach. Rubiny zostały umieszczone pod fundamentami budynków, aby zapewnić pomyślność konstrukcji.
  • Tradycyjne hinduskie wierzenia astrologiczne głoszą, że rubiny są „klejnotem Słońca, a także niebiańskim bóstwem Suryą , przywódcą dziewięciu ciał niebieskich ( Navagraha ).” Uważa się, że wielbienie i noszenie rubinów sprawia, że ​​Słońce jest korzystne dla użytkownika.

Zobacz też

Bibliografia

Zewnętrzne linki