Википедия

Сапфир

У этого термина существуют и другие значения, см. Сапфир (значения).

Сапфи́р (от др.-греч. σάπφειρος (sappheiros) — синий камень, возможно от ивр. ספּיר‎ (sapir) или персидского названия с тем же значением) — драгоценный камень различных оттенков, одна из разновидностей корунда[1]. В минералогии сапфирами называются корунды исключительно синего цвета, в ювелирной промышленности — любых цветов, кроме сиренево-красного (такие камни называются рубинами). Синий окрас сапфира обуславливается присутствием примесей титана (Ti) и железа (Fe). В старину сапфир (или сафир[2]), как и другие ценные минералы синей окраски, назывался баусом.

Сапфир
Необработанный сапфир
Необработанный сапфир
Формула Al2O3
Примесь Fe2+, Fe3+, Ti
Физические свойства
Цвет Синий и голубой различных оттенков; бесцветный, розовый, оранжевый, жёлтый, зелёный, фиолетовый, чёрный
Цвет черты Белый
Блеск Стеклянный
Прозрачность Прозрачный до непрозрачного
Твёрдость 9
Спайность Отсутствует
Излом Неровный до раковистого
Плотность 3,95—4,00 г/см³
Кристаллографические свойства
Сингония Тригональная
Оптические свойства
Показатель преломления 1,766—1,774
Логотип Викисклада Медиафайлы на Викискладе
Огранённый синий сапфир
Астеризм в кабошоне из звёздчатого сапфира

Существуют синтетические сапфиры, широко используемые в технике и ювелирном деле. Синтезируют как оптически прозрачные бесцветные химически чистые сапфиры (лейкосапфиры), так и окрашенные разнообразными примесями[3]. Искусственные сапфиры были впервые синтезированы в 1904 году французским химиком Огюстом Вернеем[англ.][4].

Сапфир является оксидом алюминия (химическая формула Al2O3)[1].

Свойства и разновидности

править
 
Разновидности сапфира

Сапфир характеризуется высокой твёрдостью (9 по Моосу) и сильным блеском. Показатель преломления света 1,762—1,778. Температура плавления 2040 °C. Плотность 3,93 г/см3. Прозрачен в инфракрасной области до длины волны 6500 нм. Оптически анизотропен. Диэлектрик[3].

Ювелирные сапфиры

править

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.

Синий цвет сапфира обусловлен примесями титана и железа в матрице Al2O3[1]. Примесь хрома даёт розовый окрас, такие корунды зачастую называют рубинами[5]. Ванадий окрашивает сапфиры в фиолетовый цвет. Железо без примеси титана — в жёлтые и зеленоватые тона.

Схожий с сапфиром по цвету минерал кордиерит иногда называют «водяным сапфиром» (устаревший термин).

Месторождения

править

Сапфиры часто присутствуют в магматических горных породах, прежде всего в сиенитах, пегматитах и породах основных (бедных кремнезёмом) раздновидностей. Реже встречаются в кристаллических сланцах и метаморфированных карбонатах. Наиболее известные месторождения находятся на территории США (штаты Монтана и Северная Каролина), Австралии (Виктория, Квинсленд, Новый Южный Уэльс), Мадагаскара, ЮАР, Индии, Шри-Ланки, Бирмы, Таиланда и России[5]. В России находки сапфира 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[6]:102. Обследуя вместе с приятелем заброшенные карьеры вблизи городка Кантон[англ.] (штат Северная Каролина), он обнаружил крупный обломок голубоватого горного хрусталя. Майер принёс камень на работу, где стал использовать его 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 массой чуть более 3500 карат.

История слова и камня

править

Ещё древние тамилы, жители Юго-Восточной Азии, нередко находили сероватые непрозрачные камни, отличавшиеся исключительной твёрдостью. Эти камни они называли «корунда́м». Отсюда пошло звучание индийского «каурунтаки» и санскритского «курувинда» — позднее перешедшее (через латынь) в современную минералогию в общеизвестной форме «корунд». Прозрачные красные камни получили название «рубин» (от латинского «рубенс» — краснеющий), а прозрачные синие — сапфир. Однако, древние евреи и греки (а вслед за ними и римляне) так называли не современный сапфир (синий корунд), а лазурит (ляпис-лазурь)[6]:11.

В средневековой Руси рубины и сапфиры были известны под общим названием «яхонты». Это слово образовалось из системы сложной фонетической адаптации к русскому языку. Примерный путь можно проследить примерно так: персидский «йакунд» — арабский «йакут» — славянский «яхонт». При этом рубин назывался «яхонтом червлёным», а сапфир чаще всего — «лазоревым».

Применение

править
  • Синие прозрачные сапфиры используют в ювелирных изделиях. Наиболее прозрачные камни подвергают огранке, обычно бриллиантового типа. Менее прозрачные ювелирные образцы, в том числе так называемые звездчатые сапфиры, обрабатываются в форме кабошона. На Востоке сапфиры, несмотря на их твёрдость, часто гравируют, вырезая изображения и буквы на их поверхности[5].
  • 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), в производстве бронестекла; 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.

Синтетические сапфиры

править

Сегодня сапфир востребован в технике и ювелирном деле. В первую очередь это касается оптически прозрачного сапфира — лейкосапфира. Благодаря выдающейся твердости и термостойкости его широко используют в качестве износостойких и термостойких окон, например в разнообразных мобильных гаджетах: наручных часах, сотовых телефонах. Также сапфировые подложки используют в полупроводниковой промышленности при изготовлении полупроводниковых микросхем и светодиодов по технологии кремний на изоляторе (en:Silicon on sapphire). Многие типы светодиодов изготавливаются на сапфировой подложке[7].

 
Упрощённая схема метода Вернейля

Искусственные сапфиры были впервые синтезированы в 1904 году французским химиком Огюстом Вернеем[англ.] (или Вернейлем, как его иногда называют на старый лад)[4]. Использованный им метод синтеза — капельное осаждение в кислород-водородном пламени — носит сейчас название метод Вернейля. Сегодня этот метод также используется для промышленного синтеза сапфиров.

Позже был придуман метод Чохральского и его разновидности (метод Киропулоса[8][9], метод Степанова[10]) — вытягивание кристалла из расплава с использованием затравочного кристалла. Сегодня по этому методу получают сапфиры массой до 300 килограммов[11].

В мире производится сотни тонн синтетических сапфиров в год, в основном в Китае, Японии, США и России[12][13]. В России работает одно из крупнейших в мире предприятий по синтезу сапфиров — АО «Монокристалл» в Ставрополе[11][14].

Полученные сапфиры разрезают и полируют алмазными инструментами в размер заказчика.

Основные применения искусственных сапфиров:

  • Ювелирное дело.
  • Стойкая к удару, истиранию, температуре, ионизирующей и ультрафиолетовой радиации оптика. В том числе стёкла для гаджетов, бронестёкла военной техники.
  • Подложки полупроводниковых микросхем по технологии кремний на изоляторе (en:Silicon on sapphire).
  • Подложки для оптоэлектронных устройств на основе нитрида галлия (GaN).[15] Этот процесс используется в том числе для производства синих светодиодов, на основе которых делается белое светодиодное освещение[7][16].
  • Активированное добавками рабочее тело для твердотельных лазеров.
  • Изоляторы со сверхмалыми токами утечки, например в электрометрии

Знаменитые сапфиры

править

Галерея

править
  •  
    423-каратный (85 г.) синий сапфир Логан
  •  
    Необработанный грубый жёлтый сапфир, найденный на Сапфировом руднике в Спокане, недалеко от Хелены, штат Монтана
  •  
    Каплевидный синий сапфир
  •  
    Тёмно-синий сапфир, вероятно австралийского происхождения, демонстрирует блестящий поверхностный блеск, типичный для огранённых корундовых драгоценных камней.
  •  
    Розовый сапфир
  •  
    Гранёный падпараджа
  •  
    Кристаллическая структура сапфира
  •  
    Кольцо с сапфиром, изготовленное в 1940 году
  •  
    Сапфир Його
  •  
    Сапфир из Мадагаскара
  •  
    Синтетический сапфир
  •  
    Синтетический звёздчатый сапфир
  •  
    Ксеноновая дуговая лампа Cermax с выходным окном из синтетического сапфира
  •  
    Монокристаллический сапфировый ком, выращенный методом Киропулоса. Приблизительно 200 мм в диаметре и около 30 кг. (Второй ком виден на заднем плане.)

См. также

править

Примечания

править
  1. ↑ 1 2 3 Сапфир / А. С. Марфунин // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978.
  2. ↑ Сафир // Толковый словарь живого великорусского языка : в 4 т. / авт.-сост. В. И. Даль. — 2-е изд. — СПб. : Типография М. О. Вольфа, 1880—1882.
  3. ↑ 1 2 Переломова Н. В. Сапфир // Физический энциклопедический словарь / Гл. ред. А. М. Прохоров. Ред. кол. Д. М. Алексеев, А. М. Бонч-Бруевич, А. С. Боровик и др. — М.: Советская энциклопедия, 1983. — С. 654. — 928 с. — 100 000 экз.
  4. ↑ 1 2 Сапфир — статья из энциклопедии «Кругосвет»
  5. ↑ 1 2 3 Sapphire (англ.). Encyclopædia Britannica. Дата обращения: 18 марта 2024.
  6. ↑ 1 2 С.Ахметов. Беседы о геммологии. — М.: Молодая гвардия, 1989. — 237 с. — ISBN 5-235-00499-X.
  7. ↑ 1 2 Светодиодное освещение. Дата обращения: 19 февраля 2017. Архивировано из оригинала 20 февраля 2017 года.
  8. ↑ Способ выращивания кристалла методом Киропулоса. Дата обращения: 19 февраля 2017. Архивировано 20 февраля 2017 года.
  9. ↑ Киропулоса метод. Дата обращения: 19 февраля 2017. Архивировано 20 февраля 2017 года.
  10. ↑ Метод Степанова. Дата обращения: 19 февраля 2017. Архивировано 20 февраля 2017 года.
  11. ↑ 1 2 Российский «Монокристалл» крупнейший в мире производитель сапфировых стекол. Дата обращения: 19 февраля 2017. Архивировано 20 февраля 2017 года.
  12. ↑ Scheel, Hans Jr̲g; Fukuda, Tsuguo. Crystal growth technology (неопр.). — Chichester, West Sussex: J. Wiley, 2003. — ISBN 0-471-49059-8. Архивировано 5 сентября 2012 года.
  13. ↑ Elena R. Dobrovinskaya; Leonid A. Lytvynov; Valerian Pishchik. Sapphire: Materials, Manufacturing, Applications (англ.). — Springer, 2009. — P. 3. — ISBN 0-387-85694-3.
  14. ↑ The sapphire industry: back to the future. Дата обращения: 20 февраля 2017. Архивировано 21 февраля 2017 года.
  15. ↑ «Gallium nitride collector grid solar cell» (2002) U.S. Patent 6 447 938
  16. ↑ Status Of the Sapphire Industry. Дата обращения: 20 февраля 2017. Архивировано 21 февраля 2017 года.
  17. ↑ На Шри-Ланке добыт крупнейший в мире сапфир весом в 1404,49 карата. Дата обращения: 6 января 2016. Архивировано 6 января 2016 года.
  18. ↑ Самый крупный сапфир за $175 млн добыли в Шри-Ланке. Дата обращения: 6 января 2016. Архивировано 6 января 2016 года.

Литература

править
  • Андерсон Б. Определение драгоценных камней. — М.: Мир, 1983.
  • Киевленко Е. Я., Сенкевич Н. Н., Гаврилов А. П. Геология месторождений драгоценных камней. — М.: Недра, 1974.
  • Пыляев М. И. Драгоценные камни. — М.: Стрелец, 1990.
  • Рид П. Геммология. — М.: Мир, 2003.
  • Ферсман А. Рассказы о самоцветах. — М.: Наука, 1974.
  • Рубин и сапфир. — М.: Наука, 1974.

Ссылки

править
Источник — https://ru.wiki.x.io/w/index.php?title=Сапфир&oldid=137113809