Nhiều thập kỷ tiếp thị đã đặt kim cương lên trên các loại đá quý khác. Chúng được sử dụng nhiều làm nhẫn đính hôn và cũng được tìm thấy trong rất nhiều đồ trang sức khác. Tuy nhiên, có một loại đá quý khác có màu được cho là cao cấp hơn. Không hài lòng với việc chỉ có một màu, nó có thể hiển thị nhiều màu sắc khác nhau, tùy thuộc vào ánh sáng chiếu vào nó.
Loại đá quý được đề cập đó là gì? Alexandrite. Bạn hãy theo dõi bài viết này để hiểu rõ hơn về hóa học đằng sau sự thay đổi màu sằc này của alexandrite nhé!
Đôi nét
Alexandrite là một dạng hiếm của khoáng chrysoberyl, có công thức hóa học là Al2BeO4. Các mỏ alexandrite lần đầu tiên được phát hiện vào những năm 1830, trên dãy núi Ural ở Nga. Các nguồn tin cho rằng người khám phá ra nó là của Nils Gustaf Nordenskjöld, một nhà khoáng vật học người Phần Lan, người ban đầu nghĩ rằng viên đá quý này là một viên ngọc lục bảo.
Tuy nhiên, ông đã bối rối trước độ cứng của nó. Độ cứng của đá quý được đo trên thang Moh, với xếp hạng alexandrite từ 8,5 đến 7,5-8,0 của ngọc lục bảo. Nordenskjöld cũng lưu ý rằng viên đá quý thay đổi màu sắc trong các ánh sáng khác nhau, xuất hiện màu đỏ khi ông kiểm tra nó dưới ánh nến. Ông ghi lại nó như một loại chrysoberyl mới, và gợi ý tên là ‘diaphanite’.
Thật không may cho Nordenskjöld, tên gợi ý của ông ấy không phù hợp. Tại quê hương Nga của viên đá quý, một nhà khoáng vật học khác, Bá tước Lev Alekseevich Perovskii (người đã gửi cho Nordenskjöld mẫu mà ông đã đánh giá) đã thiết kế và đặt tên cho nó. Ông đã tặng viên đá quý cho Sa hoàng tương lai Alexander II vào ngày sinh nhật thứ 16 của mình và đặt tên nó để vinh danh ông.
Số lượng của những viên đá này có hạn, và như vậy, cuối cùng đã cạn kiệt. Hầu hết các khoáng alexandrite hiện nay đến từ Sri Lanka, Đông Phi và Brazil, nhưng tiêu chuẩn chất lượng cho loại đá quý này vẫn như lần đầu tiên được tìm thấy cách đây rất lâu, vào năm 1830.
Đặc tính
- Khoáng chất: Chrysoberyl
- Hóa học: Al2BeO4
- Màu sắc: Màu xanh lá cây hơi xanh trong ánh sáng ban ngày, màu đỏ tía trong ánh sáng đèn sợi đốt
- Chỉ số khúc xạ: 1,746 đến 1,755
- Lưỡng chiết: 0,008 đến 0,010
- Trọng lượng riêng: 3,73
- Độ cứng Mohs: 8,5
Hóa học đằng sau
Màu của Alexandrite là hệ quả của các tạp chất có trong cấu trúc hóa học của nó. Công thức hóa học của nó là Al2BeO4; tuy nhiên, ở một số nơi mà một ion nhôm nên nằm trong cấu trúc, một ion crom có thể được tìm thấy thay thế. Các tạp chất này chỉ chiếm ít hơn 1% các vị trí nhôm trong cấu trúc – nhưng điều này cũng đủ để tạo cho alexandrite màu xanh lam-xanh lục của nó. Như chúng tôi đã lưu ý, màu sắc của alexandrite không giữ nguyên và có thể thay đổi khi được đặt trong các nguồn sáng khác nhau.
Trong ánh sáng ban ngày, nó có màu xanh lam-xanh lục, nhưng dưới ánh sáng nhân tạo trong nhà của bạn, nó có màu đỏ tím. Một lượng nhỏ tạp chất crom gây ra hiệu ứng kỳ lạ này. Các ion crom hấp thụ mạnh ánh sáng nhìn thấy trong các vùng màu xanh lam đậm và màu vàng của quang phổ. Ánh sáng trắng đồng nhất (với sự đóng góp như nhau của tất cả các màu) tạo cho alexandrite màu xám tím do điều này. Các loại ánh sáng khác khác nhau về thành phần của chúng.
Ánh sáng mặt trời không có sự đóng góp đồng nhất từ tất cả các màu trong quang phổ. Trên thực tế, có nhiều ánh sáng xanh lục và xanh lam hơn một chút so với ánh sáng đỏ. Khi nhiều ánh sáng xanh lục và xanh lam vẫn không bị hấp thụ hơn ánh sáng đỏ, alexandrite xuất hiện màu xanh lam.
Trong ánh sáng đèn sợi đốt, ánh nến hoặc bất kỳ ánh sáng nào có nhiệt độ mà chúng ta gọi là nhiệt độ ‘ấm’, có sự đóng góp lớn hơn nhiều từ điểm cuối màu đỏ của quang phổ. Ngoài ra còn có ít màu xanh lam và xanh lục hơn. Vì các ion crom không hấp thụ nhiều ánh sáng đỏ, điều này dẫn đến màu đỏ tím của alexandrite trong những điều kiện này .
Thậm chí có thể lấy thêm một màu từ alexandrite. Nếu đèn UV được chiếu vào alexandrite, sẽ thấy một màu đỏ rực, rực rỡ (hình dưới đây). Điều này cũng bắt nguồn từ các tạp chất ion crom trong cấu trúc, nhưng cách giải thích khác nhau. Trong trường hợp này, đó là huỳnh quang gây ra màu sắc. Các điện tử trong ion crom hấp thụ tia UV, thu được năng lượng và nhảy lên các mức năng lượng cao hơn. Khi giảm trở lại mức năng lượng ban đầu, chúng phát ra năng lượng dư thừa dưới dạng ánh sáng. Điều này tạo ra huỳnh quang màu đỏ rực.
Alexandrite tổng hợp
Nếu bây giờ bạn hoàn toàn bị thuyết phục về tính ưu việt của alexandrite so với kim cương, thì có một số tin xấu: nó hiếm hơn và đắt hơn nhiều. Điều đó nói rằng, các phiên bản tổng hợp có sẵn rẻ hơn. Một số alexandrite tổng hợp gần với các phiên bản tự nhiên hơn những loại khác.
Nhiều loại đá quý được gọi là alexandrite tổng hợp thực sự là corundum (khoáng chất mà từ đó hồng ngọc và ngọc bích được tạo thành) được tẩm với tạp chất vanadium để tạo ra một mức độ thay đổi màu sắc. Những mô phỏng này thiếu màu xanh của alexandrite thật.
Các alexandrite tổng hợp khác bắt chước khả năng thay đổi màu sắc của đá quý ban đầu một cách trung thực hơn. Có hai phương pháp được sử dụng để sản xuất alexandrite tổng hợp: phương pháp ‘pulled crystal (tinh thể kéo)’ (hay Czochralski) và phương pháp ‘flux-melt (làm tan chảy)’.
Trong phương pháp ‘tinh thể kéo’, các thành phần đá quý được nấu chảy trong một chén nung. Sau đó, một tinh thể hạt nhỏ được hạ xuống tan chảy. Khi tinh thể hạt được gia tăng một cách chậm chạp từ dung dịch nóng chảy, nó làm tăng kích thước các thành phần từ dung dịch tinh thể vào nó.
Alexandrite được sản xuất bằng phương pháp này có màu sắc đậm và gần như hoàn mỹ. Điều này giúp phân biệt chúng với alexandrite tự nhiên, thường chứa những điểm không hoàn hảo nhỏ. Một phiên bản phái sinh của phương pháp này là phương pháp ‘floating zone (vùng nổi)’ (trong đó tinh thể hạt được kéo qua dung dịch theo chiều ngang thay vì theo chiều dọc).
Phương pháp ‘làm tan chảy’ để phát triển alexandrite tổng hợp sử dụng dòng nóng chảy có thành phần thay đổi. Các thành phần alexandrite được hòa tan trong dòng chảy này. Trong khi hòa tan, các thành phần có thể gắn vào một tinh thể hạt được đặt trong dòng chảy, hoặc kết tinh ngẫu nhiên nếu không có tinh thể hạt nào.
Quá trình này có thể kéo dài đến mười hai tháng, với việc làm lạnh chậm sẽ bắt chước đầy đủ hơn các quá trình tự nhiên hình thành alexandrite tự nhiên. Một lượng nhỏ dòng chảy có thể bị giữ lại trong các tinh thể alexandrite hình thành. Điều này làm cho chúng khó phân biệt hơn, vì chúng có vẻ giống với tạp chất trong alexandrite thật.
Cho dù alexandrite được đề cập là tự nhiên hay tổng hợp, nó không có khả năng sớm thay thế kim cương như một loại đá quý được đa số lựa chọn. Tuy nhiên, nó chắc chắn làm cho các cuộc trò chuyện hóa học thú vị hơn nhiều!
Bài viết đến đây là hết rồi. Hi vọng sẽ giúp ích cho các bạn phần nào trong tương lai. Lần sau nếu có ai hỏi về chủ đề này thì hãy nhớ về hóa học đằng sau chúng nhé!
Tham khảo Wikipedia, Compound Interest và KimCuongDaQuy.
