Biksbit – opis

Biksbit (nazywany także Bixbitem) – minerał, „czerwonoagrestowa” przezroczysta odmiana berylu. Nazwa pochodzi od nazwiska Maynarda Bixby, znanego mineraloga.

Aleksandryt – Opis

Aleksandryt – minerał, kamień szlachetny, rzadka, przezroczysta odmiana chryzoberylu. W zależności od oświetlenia zmienia barwę: w świetle dziennym jest zielony, w sztucznym oświetleniu – czerwony (zjawisko fluorescencji spowodowane obecnością metali chromu i żelaza w kryształach aleksandrytu).

Opisując ten minerał mówi się, że „jest to szmaragd za  dnia, a rubin w nocy”.

Aleksandryt uważany jest za najszlachetniejszą odmianę chryzoberylu. Szczególnie pięknym okazom nadaje się szlif brylantowy.

Nazwany na cześć cara Aleksandra II w 1842. Został odkryty przypadkowo, w dolinie rzeki Tokowaja, w pobliżu Jekaterynburga na Uralu, podczas poszukiwania szmaragdów.

Aleksandrytowa biżuteria jest prawie zawsze produkowana tylko na zamówienie. Koszt  Aleksandrytu waha się od 5000 do 37000 dolarów za karat. Cena zależy od czystości koloru i wagi. Należy pamiętać, że naturalne aleksandryty mają bardzo mały fasetowany kamień i rzadko przekraczają 1 karat. Warto również zauważyć , że większość złotej biżuterii z aleksandrytem wykonana na przełomie XVIII i XIX wieku, została stopiona. W tym sensie każda antyczna biżuteria z aleksandrytem jest niezwykle rzadka. Koszt tych ozdób jest często określana tylko na aukcjach.  Najczęściej cięty jest aleksandryt jak  diament lub w kształcie łezki . „Kocie Oko ” jest traktowany jako kaboszon.

W Rosji  aleksandryt jest kamieniem samotności i smutku. Kobieta po śmierci bliskiej osoby nosi biżuterię z  aleksandrytem.

W Europie aleksandryt to   symbol romantyczności i zazdrości, w Indiach i na Sri Lance – symbol długowieczności i dobrobytu. Duchowieństwo nosi ten kamień, wierząc, że uspokaja duszę.

Uważano, że kolor aleksandrytu może zależeć od nastroju właściciela i jego zmiana ostrzega przed chorobą lub niebezpieczeństwa.

Astrologowie uważają, że Aleksandryt może być noszony przez Koziorożca , Byka i Strzelec.

Szlif – Kaboszonowy

Szlif kaboszonowy, szlif gładki – (fr. cabochon – główka od szpilki) – najwcześniejsza forma szlifowania kamienia. Szlif ten nie posiada fasetek, czyli ścianek, ani ostrych krawędzi. Jest obły, o zaokrąglonych ściankach.

Rodzaj kaboszonów:

Pojedynczy – dolna część kamienia, która stanowi jego spód, jest płaska
Podwójny, wypukły – obie części, tj. powierzchnia górna i dolna kamienia, są wypukłe. Wypukłość części górnej jest najczęściej większa.
Soczewkowaty (soczewicowaty) – obie części kamienia (górna i dolna) mają jednakową wypukłość
Wysoki – górna część kamienia jest bardzo wypukła
Prosty, płaski – dolna część kamienia, która stanowi jego spód jest płaska
Wypukło–wklęsły – dolna część kamienia, która stanowi jego spód, jest wydrążona (wklęsła)
Zarysy w ten sposób wyciętych kamieni mogą być:

  •  koliste
  • eliptyczne
  •  owalne

Szlify kaboszonowe są stosowane przede wszystkim w kamieniach wykazujących migotliwość (efekt kociego oka) np. migotliwe odmiany kwarcu, grę barw np. labrador, opalescencję np. opal, asteryzm np. rubin, szafir.

W ten sposób szlifuje się też kamienie o charakterystycznych plamkach, np. niektóre granaty, turkusy, turmaliny oraz kamienie bardzo ciemne – nadaje im się szlif kaboszonowy wklęsło–wypukły, zmniejszając grubość kamienia. W ten sposób kamień uzyskuje jaśniejszą barwę.

Zastosowanie kaboszonów jest wszechstronne: do pierścionków, broszek, naszyjników, przywieszek

Szafir – Historia

Nazwa pochodzi od gr. σάπφειρος sappheiros, w starożytności oznaczała przede wszystkim lapis-lazuli. Grecka nazwa została zapewne przejęta z języków semickich (hebr. sappir).

  • Starożytni Persowie wierzyli, że ziemia spoczywała na gigantycznym szafirze i jego odbicie powodowało kolor nieba.
  • Kamień magiczny czarnoksiężników i wróżbitów, w seansach spirytystycznych służył jako pomost łączący medium ze światem zmarłych, gdyż wierzono, że duchy preferują kolor niebieski.
  • W starożytnym Egipcie i Rzymie szafir był czczony jako kamień prawdy i sprawiedliwości.

4000 lat p.n.e – chińscy rzemieślnicy z kultur Liangzu i Sanxingcun szlifowali szafiry przy użyciu drobnego diamentowego żwiru. Dowodem na to są cztery duże szafiry zdobiące ceremonialne toporki. Trzy z nich pochodzą grobów arystokracji chińskiej kultury Sanxingcun (4000-3800 r. p.n.e.) i późniejszej Liangzhu, czwarty zabytek datowany jest na połowę III tysiąclecia p.n.e. Powierzchnia szafirów została wypolerowana jak lustro. Analizy stwierdziły, że stopień wygładzenia powierzchni szafiru był możliwy do osiągnięcia jedynie przy wykorzystaniu preparatów diamentowych. Najbliższe złoże diamentów znajduje się ok. 200 km od cmentarzyska, z których pochodzą toporki.

ok. IX p.n.e. – Szafir jest wymieniany w Biblii jako element ubioru w raju oraz jeden z kamieni pektorału Aarona:

A przepaska efodu, która się na nim znajduje, była wykonana tak samo z nici ze złota, z fioletowej i czerwonej purpury, z karmazynu i z kręconego bisioru, jak to nakazał Pan Mojżeszowi. Obrobili też kamienie onyksowe, osadzone w złote oprawy, z wykutymi na nich, na wzór pieczęci, imionami synów Izraela. Umieścili je na obu naramiennikach efodu jako kamienie pamięci o synach Izraela, jak nakazał Pan Mojżeszowi. Uczynili też pektorał, wykonany przez biegłych tkaczy w ten sam sposób jak efod z nici ze złota, z fioletowej i czerwonej purpury, z karmazynu i z kręconego bisioru. Pektorał był kwadratowy, a długość jego i szerokość wynosiły jedną piędź. Był on podwójnie złożony. Umieścili na nim cztery rzędy drogich kamieni; w pierwszym rzędzie rubin, topaz i szmaragd; w drugim rzędzie granat, szafir i beryl;  

(Wj 24:10; Wj 28:18; Wj 39:11).

Mieszkałeś w Edenie, ogrodzie Bożym; okrywały cię wszelkiego rodzaju szlachetne kamienie: rubin, topaz, diament, tarszisz, onyks, beryl, szafir, karbunkuł, szmaragd, a ze złota wykonano okrętki i oprawy na tobie, przygotowane w dniu twego stworzenia.

(Ks. Ezechiela 28:13, Biblia Tysiąclecia)

ok. 90 n.e. – W Apokalipsie Św. Jana szafir stanowi ozdobę drugiej warstwy fundamentu niebiańskiego Jeruzalem:

A warstwy fundamentu pod murem Miasta zdobne są wszelakim drogim kamieniem. Warstwa pierwsza – jaspis, druga – szafir, trzecia – chalcedon, czwarta – szmaragd.

(Ap 21:18)

XI w. – Opatka Hildegarda z Bingen napisała w swojej książce „Physica” o leczących mocach kamieni. Szafir miał mieć zdolność do wzmocnienia intelektu. Szafiry mają teź specjalne błogosławieństwo od Boga.

XII do XIV w. – W kościele katolickim szafir był symbolem Boskiej Światłości, biskupi i kardynałowie nosili pierścienie z szafirem na prawej ręce – potwierdza to zapis w bulli papieża Innocentego III.

XIV w. – Skarb z Środy Śląskiej zawierał pierścień z szafirem pochodzący z pierwszych lat wieku XIV. Prawdopodobnie wytworzony został w Czechach.
pierscien z szafirem

Pierścień z szafirem ze skarbu z Środy Śląskiej

1847r. – Ebelmen otrzymuje biały szafir przez zgrzewanie tlenek glinu i kwasu borowego.

1877r. – Francuz Fremy otrzymał biały szafir (leukoszafir), a po dodaniu soli chromowej powstawał czerwony syntetyczny rubin.

1900 r. – Ufundowanie Amerykańskemu Muzeum Przyrodniczemu w Nowym Yorku przez J. P. Morgana „Gwiazdy Indii”, olbrzymiego szafiru.

1910r. – francuski chemik A.V.Verneuil otrzymuje syntetyczne szafiry nadające się do celów jubilerskich. (Poprzednio syntetyzowane kamienie były za małe do celów jubilerskich).

1912 r. – amerykańskie Krajowe Stowarzyszenie jubilerów ustala szafir jako kamień września.

1938 r. – znalezienie w Queensland w Australii szafiru „Czarna Gwiazda Queensland”. Był on wykorzystywany jako blokada do drzwi przez 10 lat. Waga kamienia wynosiła 1,156 karatów.

1947r. – udało się wyhodować syntetyczne szafiry gwiaździste dzięki dodatkowi substancji rutylowej do topionej masy substancji.

szafir syntetyczny

Fot. Ragemanchoo Creative Commons Attribution-ShareAlike license versions 3.0, 2.5, 2.0, and 1.0.

Syntetyczny szafir gwiaździsty

1960r. – W Polsckiej Hucie Aluminium w Skawinie otrzymano pierwsze gruszki korundowe, w 1964r. zorganizowano szlifiernię syntetycznych korundów (A. Załubka), która dostarczyła na rynek około 12 tys. sztuk rubinów i białych szafirów.

Sierpień 1964 r. – przez promień lasera padający na kryształ szafiru w Massachusetts wyzwolono drgania o częstotliwości 60 GHz. Jest to najwyższa nuta osiągnięta przez człowieka w doświadczeniu.

29 października 1964 r. – Kradzież „Gwiazdy Indii” , szafiru o wadze 563.35 karatów. Kradzieży dokonał Jack Murphy, znany jako Murph the Surf razem z 2 wspólnikami. Kamienie odzyskane zostały po kilku miesiącach.

24 lutego 1981 r. – Angielski Książę Karol podarował Dianie na zaręczyny pierścień z szafirem i diamentami. Pierścionek wybrała Diana. Szafir miał 18 karatów i otoczony był 14 małymi diamentami. Nie został specjalnie zaprojektowany dla Diany. Był dostępny w ofercie firmy jubilerskiej Garrard i mogł być nabyty przez każdego, kogo stać było na cenę 28.000 funtów brytyjskich.
Diana z pierścionkiem i szafirem

Księżna Diana z szafirem w pierścionku.

Pierścionek z szafirem
Pierścionek z szafirem Księżnej Diany

1982 r. – Moulton zaprezentował laser, w którym ciałem roboczym był szafir domieszkowany jonami tytanu (w żargonie nazywany skrótowcem tikor od ti – tytan) i kor – korund.

1996 r. – na Madagaskarze wydobyto największy szafir o masie 89 500 karatów, ważący aż 17,5 kg.

 

Spinel – Sławne

Rubin Czarnego Księcia –  to spinel o wadze około 170 karatów (34 g), o wielkości zbliżonej do kurzego jaja. Jest on jednym z najstarszych klejnotów koronnych  Wielkiej Brytanii, ze znaną historią, sięgającą do połowy 14 wieku.

Klejnot pochodzi prawdopodobnie z zabytkowej kopalni ​​w Badakszanie – dziś teren ten należy do Tadżykistanu .

Informacje o Rubinie Czarnego Księcia pojawiają się po raz pierwszy  w połowie 14 wieku. Znajdował się on wtedy  w posiadaniu Abu Saida, mauretańskiego Księcia Granady.
Prowadził on w wojnę z  Kastylią pod rządami Don Pedra Okrutnego. Według źródeł historycznych, Abu Said chciał poddać się, jednak kiedy się z nim spotkał z władcą Kastylii został zasztyletowany własnoręcznie przez Don Pedro. W czasie poszukiwania zwłok, spinel został odnaleziony i dodany do majątku Don Pedro.

W 1366, nieślubny brat Don Pedro, Henryk Trastamara, stanął  na czele buntu przeciwko Don Pedro. By stłumić bunt Don Pedro zawarł sojusz z Edwardem z Woodstock znanym pod przydomkiem „Czarny Książę”. Edward zażyczył sobie za pomoc klejnotu. Don Pedro nie chciał się rozstawać z cennym kamieniem, lecz nie był w stanie odmówić.
Można przypuszczać, że Czarny Książę wziął czerwony kamień z powrotem do Anglii, chociaż nie ma o tym wzmianek  historycznych aż do 1415 roku.

W czasie kampanii we Francji, Anglii Henryk V nosił hełm, w którym był oprawiony Rubin Czarnego Księcia. W bitwie pod Agincourt, w dniu 25 października 1415, francuski książę Alençon uderzył Henryka w głowę toporem. Jednak zwyciężyły siły Henryka, a on nie umarł, a hełm został zachowany wraz z cennym kamieniem.
Także Ryszard III nosił Czarnego Księcia  w hełmie. Klejnot był  na jego głowie  w bitwie pod Bosworth Field, gdzie  Ryszard III zmarł.

James I umieścił Rubin Czarnego Księcia Ruby w koronie na przełomie 17 wieku, gdzie pozostał aż do czasów Olivera Cromwella.
Cromwell rozebrał klejnoty koronne i sprzedał. Metal został przetopiony i wykorzystany do bicia monet. Rubin Czarnego Księcia kupił brytyjski jubiler, ale sprzedał go z powrotem królowo Karolowi II Stuartowi, gdy monarchia została przywrócona w 1660 roku.

Do dziś zdobi on koronę imperium brytyjskiego i jest do obejrzenia w Londynie.

Rubin Czarnego Księcia

 

Rubin Timur –  Do 1851 roku uważany za największy znany rubin czerwony spinel o wadze 361 kr; Zwany był Rubinem Timura i został  znaleziony w Indiach. Był on własnością sułtanów Delhi i tylko przy wyjątkowych okazjach wyjmowano go ze skarbca i wystawiano na pokaz.
Timur nabył klejnot, w  Delhi w 1398. Przebywał w Indiach ponad rok, zanim powrócił do Samarkandy z cennym kamieniem ​​wśród swoich łupów wojennych. Klejnot odziedziczył jego syn, Mir Shah Rukh, a później jego wnuk, Mirza Ulugli Beg.
Podczas jego rządów było wiele wojen z Persami i podczas jednej z nich, Rubin Timura ​​wpadł w ręce szacha Persji Abbasa I.
Szach w 1612 roku dał klejnot  ​​jako dar dla bliskiego przyjaciela, Jahangira.
 Jahangir wyrył na kamieniu imię swoje, jak również swego ojca, Akbara.
Kolejny właściciel klejnotu to Mahomed Farukh Siyar. Porwał on Rubin Timura w 1739 r. do Isfahanu.
 On także kazał wygrawerować napis:
„ To rubin ​​spośród 25.000 klejnotów prawdziwego Króla Królów, Sultan Sahib Qiran, który w roku 1153 [1740 AD] klejnotów Hindustanu dotarłem”
Ostatni napis został złożony przez Ahmada Szaha, który był dowódcą wojsk Nadir Szacha w chwili jego śmierci w 1747 roku. Próbował przejąć tron, ale tylko zdołał złapać dużą ilość łupów, które zabrał ze sobą do pomocy w założeniu królestwa Afganistanu.
Kamień po raz kolejny wrócił do Indii, gdy ​​odziedziczył wnuk  Suja Shaha. Wygnany z ojczyzny, schronił się w Pendżabie, gdzie Ranjit Singh, Lew Pendżabu, zmusił go do oddania  klejnotu.
Po stłumieniu w Pendżabie powstania sikhów (1849), kamień ten stał się częścią zapłaty z tytułu reparacji na rzecz Kompanii Wschodnioindyjskiej, która ostatecznie podarowała go królowej Wiktorii.
W oficjalnym katalogu opisano go jako: „Krótki naszyjnik z czterech bardzo dużymi rubinami”.
Obecnie rubin ten zdobi naszyjnik z kolekcji regaliów brytyjskich, noszony przez Elżbietę II podczas oficjalnych uroczystości.
Rubin Czarnego Księcia

 Naszyjnik z Rubinem Timura

 

Naszyjnik Akbar – Jahangir – Naszyjnik ze spineli, pereł i diamentów o wadze spineli 877,23 karata.
Ma wygrawerowane napisy: Akbar, Jahangir i Shah Jhan (budowniczy Tadż Mahal).
Spinele pochodzą z kopalni Badakhshan.
Został sprzedany w Londyńskim Chrisine w 1997 roku za kwotę 1,5 miliona dolarów.

spinele

 

W skarbcu koronnym szachów Iranu są dwa spinele rubinowe (500 kr i 270 kr).

W Skarbcu Diamentowym na Kremlu w Rosji jest spinel rubinowy o wadze 399 kr.


Spinel – Słownik

Galaksyt – od miejscowości Galax w Północnej Karolinie w USA gdzie został znaleziony. Wzór chemiczny to MnAl2O4. To spinel manganawy. Kolor ciemnobrunatny.

Spinel właściwy –  MgCr2O4

 

Hercynit –  rodzaj  spinelu, FeAl2O4

Występuje w rudach  żelaza  bogatych w glin, jak również w  skałach magmowych. Posiada dużą  twardość.

Po raz pierwszy opisano w 1847 roku, a jego nazwa pochodzi od łacińskiej  nazwy  Silva Hercynia dla pasma górskiego Szumawa, położonego na pograniczu Czech, Bawarii i Austrii Silva Hercynia, gdzie hercynit został po raz pierwszy znaleziony.

kryształ spinelu

fot. Andrew Silver, Licencja: public domain

Hercynit

 

 Spinel rubinowy –  czerwony i rubinowy, bardzo ceniona odmiana spinelu, często dawniej brana za rubin.

kryształ spinelu

fot. Rob Lavinsky/ iRocks.com  Licencja: Creative Commons

Kryształy czerwonego  spinelu

Spinel szafirowy – niebieskawy

Cejlonit – odmiana spinelu barwy zielonej, niebieskozielonej lub brązowawej, uwarunkowanej zawartością tlenku żelaza;Nazwa pochodzi od wyspy Cejlon, gdzie występuje.

 

Pleonast –  brunatnawy

Rubicel –   żółtawy

Spinel almandynowy –  brunatnoczerwony

Gahnit –  ZnAl2O4,  rzadki minerał należący do grupy spineli. Tworzy oktaedryczne kryształy, które mogą być zielone, niebieskie, żółty, brązowe lub szare lub czarne. Występuje w  Szwecji (Falun) w pegmatytach i  skałach metamorficznych.

Inne miejsca występowania: USA w stanach: Charlemont, Massachusetts; Spruce Pine, North Carolina; White Picacho district, Arizona; Topsham, Maine;  Franklin, New Jersey

Po raz pierwszy opisano go w 1807 roku  w kopalni Falu, w  Szwecji, i nazwano na cześć szwedzkiego chemika, Johana Gottlieba Gahna (1745-1818) odkrywcy manganu. Jest  czasami nazywany spinelem cynkowym.

kryształ spinelu

 Kryształ Gahnitu

 

 

Spinel miedziowy – Cuprospinel, CuFe2O4.

Kolory: szary, czarny.

Występuje  Kanadzie ( Baie Verte, Nowa Fundlandia). Po raz pierwszy opisał go Ernest Henry Nikiel, mineralog z  Australii, w 1973 roku.

Cuprospinel jest używany w różnych procesach przemysłowych jako katalizator. Np. w proces Fischera-Tropscha, Haber-Boscha i produkcji i wzbogacania wodoru .

 

Franklinit –  odmiana spinelu, ZnFe2O4. Kolory: Czarny, szary.

Nazwa pochodzi od  kopalni Franklin w USA (New Jersey).

franklinit

Franklinity

Rubin – Zastosowanie

Łożyska zegarowe – W XVIII w. John Harrison użył rubinów do produkcji łożysk zegarkowych. Pozwoliło to w znaczący sposób zwiększyć dokładność, która istotna zwłaszcza była na statkach do pomiarów położenia. Rubiny dalej wykorzystuje się w mechanice precyzyjnej, elektronice i automatyce oraz w narzędziach ogniotrwałych. Lecz w czasach obecnych są to kamienie syntetyczne.

 

rubin w zegarku

Autor: Yatobi License: GNU Free Documentation License

 Rubin w starym zegarku ręcznym.

 

 Laser rubinowy  – Syntetyczny kryształ rubinu był użyty do pierwszego lasera.
Jest z tym związana pewna anegdota:
Kiedy w 1964 r. Amerykanin Charles Townes otrzymał Nagrodę Nobla z fizyki za skonstruowanie lasera rubinowego, ofiarował żonie na pamiątkę kosztowny rubin. Gdy potem w roku 1981 laureatem nagrody został Nicolaas Bloembergen, odkrywca masera trójpoziomowego, jego żona upomniała się o odpowiedni klejnot, powołując się na przykład Townesa.
– Moja droga, jeśli tak bardzo chcesz, to jestem skłonny pójść w ślady Townesa. Muszę cię jednak ostrzec, że mój laser pracuje na cyjanku – odparł Bloembergen.

 

rubinowy laser

Autor: Zaereth, licencja: public domain

Głowica lasera rubinowego

 

Efekty – Asteryzm

Asteryzm – zjawisko optyczne polegające na pojawieniu się wąskich smug (pasm) świetlnych układających się w kształt „gwiazdy” na powierzchni kamieni szlachetnych, zwłaszcza szlifowanych w kaboszon. Zjawisko to powodowane jest przez obecność w sieci krystalicznej minerału inkluzji, np. w wypadku rubinu i szafiru są to inkluzje rutylu, takie same jak w wypadku efektu kociego oka. „Gwiazdy” powstające na skutek asteryzmu mają zwykle 4 lub 6 promieni, chociaż znane są okazy w których występuje 12 promieni. W „gwieździe” mogą też wystąpić „dziury” gdzie promień zanika – są to rejony pozbawione inkluzji. Wyróżniamy dwa typy asteryzmu:

   epiasteryzm – powstający na skutek odbijania się światła od równolegle umieszczonych inkluzji wewnątrz minerału.
  diasteryzm – dotyczy światła przechodzącego, pojawia się po oświetleniu minerału z tyłu.

Efekty – Dwójłomność

Dwójłomność – zdolność ośrodków optycznych do podwójnego załamywania światła (rozdwojenia promienia świetlnego). Substancje, dla których zjawisko zachodzi nazywamy substancjami dwójłomnymi.

Zjawisko dwójłomności odkrył w 1669 roku Rasmus Bartholin a wyjaśnił Augustin J. Fresnel w pierwszej połowie XIX wieku. Dwójłomność wykazuje wiele substancji krystalicznych, a także wszystkie ciekłe kryształy. Przykładami substancji dwójłomnych mogą być kryształy rutylu i kalcytu.

dwójłomności

fot. Furrfu, licencja: public domain

dwójłomności

fot. Adrian Pingstone, Licencja: public domain

 „Podwójny” obraz widziany przez dwójłomny kryształ kalcytu

Zjawisko to wynika z faktu, że substancja jest anizotropowa, co oznacza, że współczynniki przenikalności elektrycznej ε i wynikająca z niego prędkość światła, a co za tym idzie współczynnik załamania światła, w krysztale zależą od kierunku drgań pola elektrycznego fali elektromagnetycznej (polaryzacji fali).

W krysztale takim istnieje oś optyczna. Jest to kierunek, w którym biegnące światło nie rozdziela się na dwa promienie, ponieważ prędkość światła poruszającego się w tym kierunku nie zależy od kierunku polaryzacji. Kierunek tej osi nie zależy od kształtu kryształu. Istnieją kryształy jedno- i dwuosiowe.

Przyczyny mikroskopowe

Istnienie dwójłomności (osi optycznej) w krysztale wynika z jednakowego kierunku ustawienia jego anizotropowych cząsteczek. Cząsteczki takiego kryształu mają zazwyczaj wydłużony kształt i ułożone są regularnie. Oś optyczna jest kierunkiem osi symetrii tych cząsteczek.

Zjawisko dwójłomności może się także pojawić pod wpływem czynników zewnętrznych, jak pole elektryczne (elektrooptyczne zjawisko Kerra) w tym również pole elektryczne samych fotonów (optyczne zjawisko Kerra), pole magnetyczne (zjawisko Faradaya, zjawisko Cottona-Moutona). Wynika to z faktu, że anizotropowe cząsteczki nie są ułożone regularnie, ale mogą posiadać ładunki na swoich końcach (są dipolami), wtedy pod wpływem zewnętrznego pola elektrycznego układają się tak, aby ich momenty dipolowe były równolegle do niego. Zjawisko to wykorzystywane jest w ekranach LCD. Nieuszeregowane cząsteczki mogą być także uporządkowane pod wpływem ściskania lub rozciągania materiału (tak jak pozwijane nitki prostują się, kiedy są rozciągane).

dwójłomności

grafika: Mikael Häggström, licencja: public domain

Graficzne wyjaśnienie dwójłomności

Promień zwyczajny i nadzwyczajny

W krysztale jednoosiowym podczas załamania promień wchodzący do kryształu rozdziela się na dwa. Jeden z nich to promień zwyczajny, spełnia on prawo Snelliusa, leży w płaszczyźnie padania, oznaczany jest symbolem o (ang. ordinary). Dla tego promienia kierunek drgań pola elektrycznego jest prostopadły do jego płaszczyzny głównej.

Drugi promień to promień nadzwyczajny. Nazywa się go tak, bo w ogólności nie spełnia on prawa Snelliusa, oznacza się go przez e (fr. extraordinaire). Promień ten nie musi leżeć w płaszczyźnie padania. Co więcej – może się załamać nawet wówczas, gdy promień pada prostopadle do powierzchni kryształu. To w jaki sposób zmieni on kierunek przy takim padaniu, zależy od kierunku osi optycznej w krysztale. Nie załamie się, jeśli oś optyczna jest prostopadła lub równoległa do powierzchni, na którą pada promień. Dla promienia nadzwyczajnego kierunek drgań pola elektrycznego jest równoległy do jego płaszczyzny głównej. Warto zauważyć, że ponieważ płaszczyzny główne obu promieni mogą być inne, polaryzacje obu promieni nie muszą być do siebie prostopadłe.

W krysztale dwuosiowym oba promienie zachowują się jak promienie nadzwyczajne.

 

Zasada Huygensa a dwójłomność

Zasada Huygensa jest spełniona w krysztale dwójłomnym jednoosiowym, z tym, że dla promieni nadzwyczajnych punkty nie emitują fal kulistych, ale fale elipsoidalne. Jest to elipsoida z osią symetrii wyznaczoną przez oś optyczną przechodzącą przez emitujący punkt. Wynika to z faktu, że prędkość promienia nadzwyczajnego jest różna w różnych kierunkach. Dla promienia zwyczajnego jest taka sama we wszystkich kierunkach, emitowana jest więc fala kulista. Jeśli prędkość światła promienia nadzwyczajnego wzdłuż prostej prostopadłej do osi optycznej jest mniejsza od prędkości światła promienia zwyczajnego, to kryształ taki nazywa się optycznie dodatnim. Widać, że wtedy współczynniki załamania promienia nadzwyczajnego spełniają warunek:ne jest większy od współczynnika promienia zwyczajnego no. Jeśli ta prędkość jest większa, kryształ jest optycznie ujemny, a ne jest nie większe niż no.

Dzięki zasadzie Huygensa widać też, dlaczego prawo Snelliusa nie jest spełnione dla promienia nadzwyczajnego i dlaczego promień może się załamać, padając prostopadle na powierzchnię kryształu.

Dla kryształu dwuosiowego emitowane są elipsoidy o trzech różnych osiach, dla których podaje się trzy różne współczynnik załamania (dwa wzdłuż obu osi i jeden dla kierunku prostopadłego do nich).

 

Przykłady substancji dwójłomnych

 

Dane dla światła o długości fali około 590 nm (okolice światła żółtego),

Substancja jednoosiowa no ne Δn
beryl 1,602 1,557 -0,045
kalcyt CaCO3 1,658 1,486 -0,172
lód H2O 1,309 1,313 +0,014
kwarc SiO2 1,544 1,553 +0,009
rubin Al2O3 1,770 1,762 -0,008
rutyl TiO2 2,616 2,903 +0,287
perydot 1,690 1,654 -0,036
szafir Al2O3 1,768 1,760 -0,008
turmalin 1,669 1,638 -0,031
cyrkon, (wsp. maksymalny) ZrSiO4 1,960 2,015 +0,055
cyrkon, (wsp. minimalny) ZrSiO4 1,920 1,967 +0,047

Dane dla światła o długości fali około 590 nm (okolice światła żółtego)

Substancja dwuosiowa nα nβ nγ
mika, biotyt 1,595 1,640 1,640
mika, muskowit 1,563 1,596 1,601
oliwin (Mg, Fe)2SiO 1,640 1,660 1,680
topaz 1,618 1,620 1,627
uleksyt 1,490 1,510 1,520

Zastosowanie

Zjawisko znajduje zastosowanie w produkcji materiałów polaryzujących (np. pryzmatu Nicola), między innymi półfalówek, ćwierćfalówek i ekranów LCD. Dwójłomność odgrywa także dużą rolę w optyce nieliniowej (może być wywołana poprzez duże natężenie światła).

Dwójłomność minerałów ma zasadniczy wpływ (obok grubości preparatu) na ich barwy interferencyjne obserwowane w tzw. płytkach cienkich (preparatach mikroskopowych o grubości 0,02 mm, wykorzystywanych przez geologów i petrologów). Określenie rodzaju barw interferencyjnych i dwójłomności umożliwia identyfikację minerałów w płytkach cienkich.

Rubin – Właściwości

Rubiny, tak jak szafiry, należą do grupy korundu (Al2 03). Korund to prosty tlenek glinu tworzący w warunkach naturalnych szereg tlenków złożonych. Jego przezroczyste odmiany są kamieniami jubilerskimi cenionymi niemal tak wysoko jak diament.

Skład: Al – 53,2%; O- 46,8%; Nasycenie barwy rubinu zależy od domieszek: czerwoną barwę wywołuje tlenek chromu, purpurową – wanad, brunatnoczerwona – żelazo.

Układ krystalograficzny: trygonalny. Tworzy kryształy o pokroju piramidalnym, słupkowym, tabliczkowym. Charakterystyczne są beczółkowate kształty.

Twardość: 9

Gęstość: 3,5 do 4,1 g/cm3

Rysa: biała

Barwa: najrozmaitsze odcienie czerwieni – od różowawego po purpurowy lub brązowawoczerwony o różnym stopniu nasycenia; niekiedy wielobarwny. Najbardziej poszukiwane są kryształy o barwie czerwonej z delikatnym niebieskim odcieniem (tzw. „czerwień krwi gołębiej”
Rozmieszczenie barw często jest nierównomierne; wykazuje niekiedy charakterystyczną strefowość.

 

kolor rubinów
Połysk: nieobrobione mają matowy lub tłusty połysk, dopiero po oszlifowaniu nabierają charakterystycznego, diamentowego połysku.

Łupliwość: brak, lecz moze występować tzw. podzielność zwiazana z osłabieniem spojności w pewnym kierunku. Kruchy.

Przełam: nierowny, muszlowy lub zadziorowy;

Współczynniki załamania: 1,75-1,77

Widma adsorbcyjne: Pasma adsorpcji wg. G.F.H.Smitha: 468,5; 475; 476,5; 520; 595; 692,8; 694,2 nm

Dyspersja: 0,018

Pleochroizm: silny, zmienny; obserwowane barwy: purpurowoczerwona- pomarańczowoczerwona.

Luminescencja: wyraźna, nadaje rubinom szczególnego kolorytu, podwyższając ich walory estetyczne. Znane są okazy wykazujące flourescencję o barwie jasnożółtej i kremowożółtej.

temperatura topienia: 2000-20500 C
nie rozkłada się w kwasie ani stopie sody, jedynie w pirosiarczanie potasu.

Inkluzje: liczne, ich rodzaj wskazuje na pochodzenie kamieni: np. dla rubinów birmańskich charakterystyczne są krótkie igiełki rutylu; dla tajlandzkich – brak rutylu; pakistańskie zwykle zawierają kryształy flogopitu, chlorytu, monacytu, spinelu, rutylu, magnetytu i pirytu. Wrostki rutylu wywołują zjawisko asteryzmu – rubin gwiaździsty oraz efekt kociego oka.

Rubin – Występowanie

 

Rubiny, podobnie jak inne odmiany korundu, występują w skałach magmowych i metamorficznych lub we wtórnych zlożach aluwialnych. Jako składnik bogatych w glin skałach metamorficznych, także jako minerał kontaktowy w marmurach dolomitowych i kalcytowych.

 

Świat:

Birma (Mandalay,Mogok): Najwspanialsze i najbardziej cenione rubiny wydobywane z wapieni, piasków i żwirów. Kamienie o głębokiej krwistej barwie, czysto czerwone, z lekkim odcieniem purpurowym lub niebieskawym (tzw. czerwień gołębiej krwi).
Najwięcej rubinów z tej lokalizacji było w sprzedaży przed rokiem 1960. Były one dużo bardziej cenione od rubinów Tajlandzkich ze względu naczystszy czerwony kolor. Jednak produkcja w Birmie została prawie zaprzestana po przejęciu władzy przez socjalistów w 1962, i dziś birmańskie rubiny praktycznie nie są wydobywane. Tajlandzkie rubiny są dziś popularniejsze ze względu na dostępność. Błyszczący Birmański rubin jest trudny do kupienia, a jego ceny poszły straszliwie w górę.

Tajlandia (Chanthaburi, Battambang): Aktualnie główny dostawca rubinów. Kamienie brązowawoczerwone z odcieniem brunatnym

 

Występowanie rubinów

Mapa gór Tajlandzkich w których znajdowane są rubiny

Tanzania (Longido, Morogoro): najczęściej nieprzezroczyste, rzadko nadają się do zastosowania w jubilerstwie

Inne: Sri Lanka – (Ratnapura, Rakwana), Pakistan (Kaszmir, Hunza Valley), Afganistan (Jagdalak) Indie, Cejlon, Syjam, Rosja (Ural), USA(Montana, Karolina Północna), Australia (Queensland), Kenia, Norwegia, Nepal (Chumar i Ruyil), Wietnam (Luc Yen)

Polska:

w przeszłości, piaski złotonośne Dolnego Śląska w okolicy Złotoryi, pegmatyty k.Karpacza i w gnejsach izerskich.

 

Rubin – Historia

Słowo rubin pochodzi z łaciny – od słowa rubens czyli czerwony. Stare nazwy to antraks lub karbunkuł.
Przez swoją barwę rubin kojarzony jest z krwią i życiem. Nazywano go „królem klejnotów”
„matką klejnotów” czy „kwiatem wśród kamieni” . Wschodnia mitologia mówi o rubinie jako o kropli krwi z serca Matki Ziemi.
Częste zjawisko w rubinach to pojawiająca się gwiazda. Na Wschodzie uważa się, że powstaje ona za sprawą trzech dobrych duchów: Wiary, Nadzieji i Przeznaczenia, uwięzionych w kamieniu za wykroczenia.
Birminska legenda z kolei mówi o smoczycy o imieniu Naga, która zniosła trzy jaja.
Z pierwszego wykluł się Pyusawti – król Birmy, z drugiego Cesarz Chin, a z trzeciego wszystkie rubiny na świecie.

Talizmany z rubinami oprawionymi w żelazo, z wizerunkiem boga Marsa i węża, nosili rzymscy wojownicy. wieżąc, że doda im siły witalnej do walki. Na dalekim wschodzie rubin zdobił ubiór, uprząż, a także broń. Był on symbolem życia, ruchu i energii. Lecz rubin szczególnie upodobali sobie możni tego świata. Kleopatra nakazała wysadzić rubinem ściany swych komnat a Car Iwan Groźny mawiał o rubinach że „ uzdrawiają serce
i mózg, dodają siły i pamięci człowiekowi”. Korony i diademy bardzo często ozdobione były rubinami.

W Średniowieczu Krzyżowcy jadąc do Ziemi Świętej nosili rubiny w pierścieniach, bowiem wierzyli, że zapobiegają krwotokom i chronią przed ranami i truciznami. Kamień ten był szczególnie polecany młodym małżonkom aby chronić ich od zdrady. Barwa rubinu symbolizowała też namiętność i miłość.
Wierzono również, że rubin jest kamieniem przyjaźni i posiada moc przepowiadania losu -jeżeli kamień ciemnieje. należy spodziewać się odmiany losu. Rubinów zdecydowanie nie należy pożyczać innym – „bo źle czyni ten, kto zrzeka się przyjaciela”

 

 

 

XVIII w. – John Harrison użył rubinów do produkcji łożysk zegarkowych

 

zegarek

Marine chronometer No.3, Astronomer Royal, G.B. Airey, 1840

 

 

1828r. – Francuz Gaudin otrzymał małe kulki stopionego rubinu, ale otrzymane masy były mętne.

 

1880r. – otrzymano rubin możliwy do oszlifowania i nazwano go „rubis reconstitue”. Otrzymano go, stapiając opiłki rubinowe z pewną substancją topliwą zawierającą ołów. W stopionej szklistej masie można było rozróżnić pod mikroskopem kryształki rubinu i nawet pęcherzyki powietrza. Waga kawałka tego preparatu nie przewyższała 1 karatu.

 

1837r. – Gaudin otrzymał pierwszy syntetyczny rubin przez zgrzewanie w wysokiej temperaturze ałunu potasu z odrobiną chromu jako pigmentu.

 

1877r. – Francuz Fremy otrzymał czerwony syntetyczny rubin po dodaniu soli chromowej do zsyntetyzowanego białego leukoszafiru.

 

1902 r. – Francuz August Verneuil otrzymał po raz pierwszy syntetyczny kryształ rubinu metodą Verneuila. Zastosowali następującą metodę: świeżo strącony czysty tlenek glinowy z małą domieszką węglanu potasowego i fluorku wapniowego stapiali z 2% dwuchromianu potasu przy 1500° C. Używany był do tej pracy porowaty tygiel kaolinowy. by ułatwić dopływ powietrza, co uważano za warunek konieczny. Materiały surowe były badane skrupulatnie co do zawartości zanieczyszczeń, które mogłyby zniweczyć całą pracę. Wpływ na wyniki miała nawet wielkość tygla: z większych tygli otrzymano większe kryształy. Wszelkie własności tego sztucznego rubinu odpowiadały prawie w zupełności rubinowi prawdziwemu, a więc: forma krystaliczna, przezroczystość, zabarwienie. Jedna tylko była wada — kryształy były za małe, a szczególnie za cienkie do szlifowania: szerokość tafelek wynosiła zaledwie kilka milimetrów. To był tak zwany rubin sztuczny—„rubis scientifique”.

 

sztuczne rubiny

 

Rys. „Synthesis of Precious Stones” by I.H. Levin, first published in May 24, 1912.

 

syntetyczn rubin

Syntetyczny rubin

Autor: Aramgutang License: public domain

 

 

 

 

1947r. – udało się wyhodować syntetyczne rubiny gwiaździste dzięki dodatkowi substancji rutylowej do topionej masy substancji.

 

1960r. – W Polsckiej Hucie Aluminium w Skawinie otrzymano pierwsze gruszki korundowe, w 1964r. zorganizowano szlifiernię syntetycznych korundów (A. Załubka), która dostarczyła na rynek około 12 tys. sztuk rubinów.

synteryczne rubiny

fot. Geologicharka licencja: Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0

 

 

1964 r. – Amerykanin Charles Townes otrzymał Nagrodę Nobla z fizyki za skonstruowanie lasera rubinowego.

Rubin – Opis

 

Rubin

Photo is copyright free for non-commercial educational uses.
Just credit photo to R.Weller/Cochise College. http://skywalker.cochise.edu/wellerr/mingem/gemtp/ruby/rubyL.htm

 

” Cena mądrości jest ponad rubinami” – rubiny były i są cenione bardzo wysoko. Birmańczycy wierzyli, że kamienie szlachetne dojrzewają tak jak owoce. Im czerwieńszy był rubin, tym dojrzalszy. Rubin ze skazą był uważany za kamień przejrzały.

Slowo rubin pochodzi od greckiego ruber-czerwony. Rubin jest odmiana korundu z domieszką chromu której zawdzięcza swa wspaniała czerwona barwę. Rubiny najwyższej jakości pochodzą z okręgu Mogok w Birmie.
Rubin gwiaździsty

Photo is copyright free for non-commercial educational uses.
Just credit photo to R.Weller/Cochise College. http://skywalker.cochise.edu/wellerr/mingem/gemtp/ruby/rubyL.htm

Cyrkonia – zastosowanie

Biżuteria
Cyrkonia jest bardzo podobna ze względu na właściwości optyczne do diamentu, ma nawet większe wewnętrzne ognie. Jest bardzo popularna i często jej wartość podnoszona jest przez oprawę w złoto. Kolorowe cyrkonie imitują wiele kamieni szlachetnych. Od rubinu przez cytryny i szmaragdy do czarnych spineli. Uchodzi też za bardzo dobrą imitację diamentu.

biżuteria z cyrkonią

fot. srebropib
biżuteria z cyrkonią

  bariery termiczne

W fazie sześciennych cyrkonia ma bardzo niską przewodność cieplną. Wykorzystuje się ją jako bariery termiczne powłokach pokrywających wnętrza silników  odrzutowych i turbinowych silnikach wysokoprężnych. Począwszy od 2004 r., wiele badań ma na celu poprawę jakości i trwałości tych powłok.

izolacja, materiały ogniotrwałe

ceramika z cyrkonii

ceramika z cyrkonii

emalie i glazury ceramiczne

  dentystyka, protetyka
Z cyrkonii wykonuje się korony i implanty zębowe. Jest to materiał nieuczulający i neutralny dla organizmu. Też jako uzupełnienie stałe na bazie tlenku cyrkonu (ZrO2), i podbudowę pod napalanie ceramiką.

korona z cyrkonii
korona z cyrkonii

materiały ścierne

 czujniki tlenu
jako próbnik sondy analizującej ilość tlenu w spalinach (gazy w kominie) ze względu na możliwość pracy w temperaturach dochodzących do 700 stopni Celsjusza.

  membrany ogniw paliwowych
Stabilizowany cyrkon ma on zdolność do absorbowania jonów tlenu, aby umożliwić swobodne przemieszczanie się poprzez strukturę krystaliczną w wysokich temperaturach.
mierniki pH

Mierzenie pH w wysokich temperaturach (na przykład w wodzie w 300°C).