宝石基本特性

蓝宝石晶体
蓝宝石（Sapphire）晶体——最硬的氧化物晶体，是氧化铝（Al2O3）最基本的单晶形态。

它具有高
强度、高硬度，耐高温、耐磨擦、耐腐蚀，透光性能好、电绝缘性能优良等一系列优良的理化特性。

因此，可广泛用于国防、科研、民用工业等各种要求苛刻的领域。

·Sapphire主要特点及应用：
1. 耐磨、高硬度，耐腐蚀，磨擦系数小，是精密仪表机械轴承的理想材料；
2. 耐磨、高硬度，耐腐蚀，透光性能优良，因此也是高级手表首选的表盖材料；
3. 高强度、耐腐蚀、高热导率、高热导率、高透光特性及宽透光波段（从近紫外到7um中红外波段），是理想的窗口材料和光学元件材料；
4. 电绝缘性能优良，六方对称结构，化学性能稳定，是极好的半导体、超导衬底材料（漏电容和寄生电容小）；
5. 蓝宝石C面与Ⅲ-Ⅴ和Ⅱ-Ⅵ族沉积薄膜之间的晶格常数失配率小（与GaN之间失配率小于4％），因此，是目前GaN 蓝光LED与LD最主要的外延基片材料。

·Sapphire晶体基本特性：。

任务1 宝石的力学特性宝石的力学特性是宝石在外力作用下表现出来的各种特性。

一、解理、裂理、断口1、解理宝石受到外力作用后，沿一定结晶学方向裂开成光滑平面的性质称为解理，其破裂面为解理面。

解理是宝石固有的性质，是由晶体结构所决定的，具有方向性。

同一个方向称为一组解理，而一个方向可以裂开成无数个面。

晶体中不同方向的键力不同，键力最弱的方向容易产生解理。

不同宝石的解理发育程度和组数不同，同种宝石具有相同的解理。

按照解理产生的难易程度分为：完全解理、中等解理、不完全解理、无解理。

完全解理的宝石如：托帕石、萤石、方解石等等；中等解理的宝石如：钻石、长石、金绿宝石等等；不完全解理的宝石如：橄榄石、磷灰石、锆石等等；无解理也称为极不完全解理的宝石如：石英、碧玺、尖晶石等等。

利用钻石的解理特性，可以将其劈开，去掉杂质部分。

严格地说，具有完全解理的宝石不宜制作成首饰，加工时要特别注意，如托帕石具有一组平行于底面的完全解理，加工时要求台面与解理面夹角50左右，以保证不会裂开。

解理在鉴定宝石过程中十分有用，例如，紫晶与紫色方柱石的性质相似，而紫晶无解理，紫色方柱石具有一组中等和一组不完全解理。

钻石的腰棱可能出现因解理而造成的“须状腰”，可帮助区别其仿制品。

翡翠中的翠性又称“苍蝇翅”，是解理面的闪光，是鉴定翡翠的依据之一。

2、裂理裂理又称为裂开，是宝石矿物在外力打击下有时可沿一定结晶方向裂开成平面的性质。

裂开面又称为裂理面。

裂理的形成与包裹体和机械双晶有关，是由外因引起的，而解理是宝石固有的属性，两者有本质的区别。

宝石裂理的发生具有偶然性，最常见的是刚玉的裂理。

3、断口断口是指宝石受到外力作用后出现的一种随机性无方向的破裂。

解理与断口是此消彼长的关系，解理越发育，断口就越不发育，反之亦然。

解理只在晶体材料中才出现，而断口在大多数宝石中都出现。

某些断口可以作为鉴定性依据，如玻璃破裂后形成弯曲的断口，称为贝壳状断口，这种断口常出现在非晶质宝石或者解理极不发育的宝石中，如石英、绿柱石等等。

金绿宝石金绿宝石是赫赫有名的五大宝石之一。

因其独特的黄绿至金绿色的外观而得名，以其特殊的光学效应而闻名。

其中最有名的当属金绿宝石猫眼（真猫眼），而变石更是被誉为“白昼里的祖母绿，黑夜里的红宝石”。

一、金绿宝石的基本性质成分与结晶习性：金绿宝石在矿物学中属金绿宝石族，斜方晶系。

其化学成分为铍铝氧化物（BeAl2O4）,常含有微量Fe、Cr 、Ti等。

矿物晶体常呈板状、短柱状晶形，常形成轮式三连晶（假六方三连晶）。

光学性质：●颜色：金绿宝石有绿色、金黄色、黄绿色、咖啡色（褐色）、蓝绿色等。

其中以绿色、金黄色、黄绿色最受欢迎。

●金绿宝石通常为玻璃光泽至亚金刚光泽；亚透明—透明。

(猫眼通常为亚透明—半透明)●金绿宝石为非均质体，二轴晶正光性。

●折射率：1.74-1.75，密度3.75。

●金绿宝石具三色性，猫眼多色性较弱，变石的多色性很强。

在紫外灯下通常无荧光。

●吸收光谱：黄绿色金绿宝石及猫眼皆由 Fe3+ 致色，具相似吸收光谱，主要产生445nm为中心的强吸收带。

变石的变色效应因含微量Cr 元素，其吸收光谱具 Cr 吸收特征：具680nm、678nm吸收线，630nm-580nm部分吸收，紫区全吸收。

●金绿宝石中，通常出现猫眼效应及变色效应，又可出现更为珍贵的变色猫眼，星光效应极少。

力学性质：●硬度：8-8.5；密度3.73(±0.02)●金绿宝石具三组不完全解理，常出现不均匀贝壳状断口。

猫眼和变石一般无解理。

显微特征：猫眼内部主要含有大量平行排列的丝状金红石包体或管状包体。

变石内部主要含有指纹状包体及丝状物。

二、金绿宝石的品种1）金绿宝石：无任何特殊光学效应的金绿宝石2）猫眼：具猫眼效应的金绿宝石。

在光线照射下，猫眼表面呈现一条明亮的光带，光带随着宝石或光线的转动而移动。

在两个光源下，随着宝石的转动，眼线会出现开闭现象。

在聚光光源下，宝石向光的一半呈现其体色，另一半呈现乳白色。

3）变石：具变色效应的金绿宝石，又称为亚历山大石（1830年，在俄国沙皇亚历山大二世生日当天发现了变石，故命名为亚历山大石）。

红宝石的特性、产地、珍品及选购信息来源：鑫万福喜钻来源地址：/article.php?id=22851红宝石及其特性一、红宝石及其矿物学特性红宝石的矿物学名为刚玉，又叫做刚石，即红宝石的原矿物为宝石级刚玉。

红宝石的命名很严格，尤其是对颜色的限制十分严格。

它专指具有深紫色、略带紫的红色、红色、桩红色的宝石级刚玉。

通常，将呈现各种色调红色的宝石级刚玉称为红宝石。

山于它含有0.1-3%的三纵化二铬，致使其颜色鲜艳而关丽。

红宝石化学成分为三氧化二铝，并含少量的铬、铁、钦，因含微量元素铬而呈红至粉红色.颜色分布常不均匀，早色带或色块。

品体形态常呈捅状、短柱状、板状等:具有平直晶体生长纹.集合体多为粒状或致密块状。

硬度为9，仅次于金刚石;无解理，裂理发育:具有脆性。

密度3.95-4.10克位方厚米，比贡3.97-4.05.透明至半透明:玻璃光泽。

折光串1.76^-1.77，双折射率0.008-0.010。

二色性明显，为非均质体。

在长、短波紫外线照射下.发红色及暗红色荧光:铬含最高者，其荧光性强.可见光吸收光谱，在红色区694.2 nm和682.8 rim处，有明显的吸收线:从620-540nm,有一宽吸收带;在468.5nm,有弱吸收线.有时，具有特殊的光学效应一星光效应，在光线的照射下会反射出迷人的六射或十二射星光，俗称“六道线.或“十二道线”。

半透明或不透明的红宝石，山1’-品体生长时产生的管状孔隙或微小针状金红石包裹体的存在，因而在垂立C轴将红宝石琢麟成弧形戒面或其它饰品以后，可使饰品产生星光效应.形成光彩夺日的六射星光甚至十二射星光红宝石。

红宝石的产地和珍品著名的红宝石产地为缅甸。

缅甸红宝石的珍贵品种是鸽血红宝石.其三氧化二铬含量达到2-3%。

此外，斯堆兰卡、泰国等也出产红宝石。

目前，世界上珍藏的最大红宝石的重量，与最大钻石的重量相当，爪达3450克拉。

而最大的鸽血红宝石仅重55克拉。

红宝石的应用与价值红宝石主要用作装饰品和工艺品。

1.2 蓝宝石晶体成分与一般性质蓝宝石晶体是纯净氧化铝最基本的单晶形态。

化学成分是三氧化二铝(A12O3),晶型为α- A12O3，分子量为101.9612，在20℃时的密度为3.98克/毫升。

蓝宝石的化学性能非常稳定，一般不溶于水和酸、碱腐蚀，只有在高温下（300℃以上）可被氢氟酸（HF）、磷酸（H3PO4）和熔化的氢氧化钾（KOH）所腐蚀。

蓝宝石的硬度很高，仅次于金刚石。

它具有很好的透光性、热传导性和电气绝缘性，力学性能也很好。

蓝宝石的熔点为2050℃，沸点为3500℃，最高工作温度约1900℃。

1.3蓝宝石的晶体结构蓝宝石晶体（α- A12O3）是一种简单配位型氧化物晶体，属六方晶系，其晶格常数为：a=b=0.4785nm，c=1.2991nm，α=β=90°,γ= 120°[6] ,蓝宝石C面与Ⅲ-Ⅴ和Ⅱ-Ⅵ族沉积薄膜之间的晶格常数失配率小（与GaN之间失配率小于4％）蓝宝石晶体不同取向面的图形如下：2图1：蓝宝石晶体结构侧面图[7]图2：蓝宝石晶体切面图[8]图3：A12O3的分子结构图[7]图4：蓝宝石晶体结构上视图[7]3图5：蓝宝石结晶面示意图[8]在蓝宝石的应用上，有三个方向面是较为重要的。

即C面——（0001）面，r面——（1-102）和a面——（10-10），图5表示出了蓝宝石晶体结构的表示法及重要的方向。

下表表示蓝宝石晶体的一些物理性质：表1 氧化铝(Al2O3)特性表分子式Al2O3密度 3.95-4.1 g/cm3晶体结构六方晶格晶格常数 a =4.758Å , c =12.991Å单位晶胞中的分子数 2莫氏硬度9 (仅次于钻石:10)熔点2050 ℃沸点3500 ℃热膨胀系数 5.8×10-6 /K比热0.418 W.s/g/k热导率25.12 W/m/k (@ 100℃)折射率no =1.768 ne =1.760dn/dt 13x10 -6 /K(@633nm)透光特性T≈80% (0.3～5μm)介电常数11.5(∥c), 9.3(⊥c)1.4 蓝宝石晶体的重要性质1.4.1 蓝宝石的热学性质1.4.1.1蓝宝石的热膨胀系数蓝宝石的热膨胀性能具有各向异性的特点，其热膨胀系数随温度的变化如下： 4图6：蓝宝石晶体热膨胀系数与温度之间的关系[9]从图中可以看出，无论平行于C方向还是垂直于C方向，它的热膨胀系数都不太大，相差也较小。

宝石有什么特性宝石具有鲜艳色彩，坚硬而细腻的质地，抛光后具有美丽的光泽等特性，是什么原因导致宝石的形成呢?下面就让店铺来告诉你宝石是怎样形成的吧。

宝石的形成目前世界上已发现4000种左右的矿物，可用作宝石的矿物仅有200余种。

宝石作为地质作用的产物，其形成的地质条件非常复杂，在各种不同的环境下要经历至少几百万年的时间才能形成。

通常，按岩石性质，宝石可分三类：岩浆岩、变质岩与沉积岩。

(1)岩浆岩岩浆岩又称火成岩，是由岩浆喷出地表或侵入地壳冷却凝固所形成的岩石。

在岩浆从上地幔或地壳深处沿着一定的通道上升到地壳形成侵入岩或喷出到地表形成喷出岩的过程中，各种矿物特别是宝石会在特定的条件下形成结晶。

在岩浆岩中形成的宝石晶体种类繁多，有金刚石、祖母绿、红宝石、蓝宝石、水晶、橄榄石、镁铝榴石等。

(2)变质岩变质岩是在高温、高压和矿物质的混合作用下由一种岩石自然变质成的另一种岩石。

变质岩中产出的宝石主要有：祖母绿、红宝石、蓝宝石、堇青石、夕线石、蓝晶石、十字石、翡翠等。

(3)沉积岩沉积岩，又称为水成岩，是在地表不太深的地方，将其他岩石的风化产物和一些火山喷发物，经过水流或冰川的搬运、沉积、成岩作用形成的岩石。

沉积岩中可有多种优质宝石，如钻石、红宝石、蓝宝石、玛瑙、欧泊、翡翠等。

宝石的现代应用纳米氧化铝XZ-L14显白色蓬松粉末状态，晶型是α型。

粒径是20nm;比表面积≥50m2/g。

粒度分布均匀、纯度高、高分散、α-Al2O3，其比表面低，具有耐高温的惰性，但不属于活性氧化铝，几乎没有催化活性;耐热性强，成型性好，晶相稳定、硬度高、尺寸稳定性好，可广泛应用于各种塑料、橡胶、陶瓷、耐火材料等产品的补强增韧，特别是提高陶瓷的致密性、光洁度、冷热疲劳性、断裂韧性、抗蠕变性能和高分子材料产品的耐磨性能尤为显著。

由于α相氧化铝也是性能优异的远红外发射材料，作为远红外发射和保温材料被应用于化纤产品和高压钠灯中。

此外，α相氧化铝电阻率高，具有良好的绝缘性能，可应用于YGA激光晶的主要配件和集成电路基板中。

第一章绪论第一节宝石的属性一、宝石的基本概念宝石是一些可作为装饰用的矿物和物质，它是自然作用和人类劳动的共同产物。

自然界形成宝石矿物，人类将其加工成形，增加其瑰丽，使之适合于作珠宝使用。

宝石由无机物和有机物两大类组成。

无机矿物和少数岩石作为宝石原料的约有一百余种，占宝石原料的90％。

例如，钻石、祖母绿、红宝石、蓝宝石都是矿物。

有机原料属动植物的产物，它们是动植物体本身或经过石化作用形成的，如珍珠、象牙、琥珀、煤精和珊瑚等，特别是珍珠，总是被列入最珍贵的宝石之列。

二、宝石的特点作为宝石材料必须具有三大主要特征，这就是美丽、耐久和稀少。

美丽：晶莹艳丽、光彩夺目，这是作为宝石的首要条件。

如红宝石、蓝宝石和祖母绿具有纯正而艳丽的色彩；无色的钻石可显示不同的光谱色，我们称之为火彩；欧泊拥有各种颜色的色斑，这是一种变彩；某些宝石能产生猫眼似的亮带和星状光带，都是美的体现。

当然，大多数宝石的美丽是潜在的，只有经过适当的加工才能充分地显露出来。

耐久：质地坚硬，经久耐用，这是宝石的特色。

绝大多数宝石能够抵抗磨擦和化学侵蚀，使其永葆美丽。

宝石的耐久性取决于宝石的化学稳定性和宝石的硬度。

通常宝石的化学稳定性极好，可长时间的保存，世代相传。

宝石的硬度也往往较大，大于摩氏硬度7度，这样的硬度使得宝石在佩戴的过程中不易磨损，瑰丽常在。

而玻璃等仿制品因为硬度太低，不能抵抗外在的磨蚀，所以会很快失去光彩。

稀少：物以稀为贵，稀少在决定宝石价值上起着重要的作用。

稀少导致着供求关系的变化：钻石是昂贵的，因为它稀少；一颗具有精美色彩的无瑕祖母绿是极度稀少的，它可能比一颗大小和品质相当的钻石价格更高。

橄榄石晶莹剔透，色彩柔和，但因为它产出量较大，所以只能算作中低档宝石。

人工合成的宝石，虽然在性质上与天然宝石相同，但合成宝石可以大量生产，因而在价格上与天然宝石相距极殊。

三、宝石的价值自古以来，宝石就为人类所重视和遐想，人们对宝石充满着迷信，并将宝石同财富、威望、地位和权力联系在一起。