Analiza chemiczna kamieni szlachetnych

Analiza chemiczna kamieni szlachetnych.

Właściwa analiza chemiczna zaczęła się rozwijać dopiero w połowie XVII wieku, między innymi pod wpływem znanego nam już Roberta Boylea, który ugruntował pojęcie pierwiastka chemicznego oraz opracował szereg najprostszych metod analitycznych. To właśnie dzięki niemu i jego następcom rozpoczęła się seria odkryć coraz to nowych związków chemicznych i-co należy uznać za znacznie ważniejsze-nie znanych wcześniej pierwiastków chemicznych. Pamiętajmy, że w roku, w którym Robert Boyle ogłosił hipotezę, że rubin i szafir to takie same kamienie szlachetne, znano zaledwie 14 pierwiastków. Dziś znamy ich 109, w tym wiele stworzonych sztucznie przez fizyków XX wieku.

Pierwsze odkrycie znaczące dla chemii kamieni szlachetnych dokonane zostało dopiero w roku 1798. Dokładnie w dniu 15 lutego 1798 roku na uroczystym posiedzeniu Akademii Francuskiej w Paryżu francuski chemik Vauquelin ogłosił, że w szmaragdzie odkrył nowy pierwiastek chemiczny – beryl. Był to 32 w kolejności odkrycia pierwiastek, a pierwszy wydzielony z kamienia szlachetnego. Szmaragdy znane były od dawna. Już w 1650 roku przed naszą erą, prawie trzy i pół tysiąca lat przed odkryciem berylu, szmaragdy wydobywane były w kopalniach Pustyni Nubijskiej, blisko Morza Czerwonego. Były ulubionymi ozdobami słynnej z piękności Kleopatry, a ze względu na znaczną twardość, większą niż twardość kwarcu, używane były do rzeźbienia pieczęci i kamei w innych kamieniach szlachetnych i ozdobnych. Rzymski cesarz Neron, który był krótkowidzem, używał soczewki wyciętej ze szmaragdu i, jak mówi legenda, przez tę właśnie szmaragdową soczewkę przypatrywał się pożarowi podpalonego na jego rozkaz Rzymu. Fizyka barw podpowiada nam, że czerwone płomienie oglądane przez zielony kamień szmaragdu musiały wyglądać jak czarne, upiorne języki.

W wiele lat po odkryciu berylu stwierdzono, że szmaragd jest bardzo skomplikowanym związkiem chemicznym, krzemianem berylu i glinu (aluminium). Jeszcze później odkryto, że takim samym związkiem o praktycznie takim samym składzie chemicznym jest akwamaryn – kamień szlachetny, podobnie jak szmaragd przezroczysty, ale o barwie jasnej, niebieskozielonej, zupełnie różnej od ciemnozielonej, głębokiej i soczystej zieleni szmaragdów. Jeszcze później okazało się, że takimi samymi krzemianami berylu i glinu są: złotożółty heliodor, różowy morganit i bezbarwny goszenit.

Glin odkryto dopiero w 1825 roku. Jeszcze później znalazło potwierdzenie domniemanie Roberta Boyle a, że rubin i szafir to rzeczywiście identyczny pod względem składu związek-tlenek glinu o bardzo prostym wzorze chemicznym Al2O3. I znowu powtórzyła się historia podobna do historii rodziny szmaragdu. Taki sam wzór chemiczny mają niektóre kamienie bezbarwne oraz zabarwione zielono, fioletowo itd. Wszystkim nadano wspólną nazwę korund. Czerwonym pozostawiono nazwę rubin, a niebieskim, zgodnie z wolą starożytnych, szafir. Tradycyjni jubilerzy zachowali również tradycyjne nazwy dla korundów o innych barwach, ale w celu odróżnienia ich od kamieni, którym nazwy te bardziej przysługują, dodali słowo „wschodni”. W ten sposób w wyniku badań chemików pojawiły się: wschodni szmaragd dla odróżnienia zielonego korundu od prawdziwego szmaragdu, wschodni ametyst, wschodni topaz i inne „wschodnie kamienie”. Dziś obowiązuje inna zasada. Korundy dzielimy na czerwone rubiny i szafiry, przy czym szafir to korund niebieski, a kamienie o tym samym wzorze chemicznym, lecz odmiennej barwie nazywamy szafirami z dodatkowym określeniem barwy. Mamy więc szafir biały (leukoszafir), szafir zielony, szafir żółty itd. Z jednym wyjątkiem. Szafiry o bardzo rzadko spotykanej, a równocześnie bardzo pięknej, intensywnej barwie czerwonożółtej, nazywane są tradycyjnie padparadża (od syngaleskiego słowa padparagaya – kwiat lotosu).

Mimo rozwoju chemii, rozwoju coraz dokładniejszych metod analizy chemicznej, odpowiedzi na pytanie, dlaczego rubin jest czerwony, a szafir niebieski, długo nie potrafiono znaleźć. Podczas analiz stwierdzono, że np. szmaragdy, akwamaryny i inne kamienie szlachetne prócz składników podstawowych zawierają niewielkie domieszki innych pierwiastków, jak: sód, potas, lit, rubid i cez. Podobnie korundy mogą być zanieczyszczone niewielkimi domieszkami chromu, tytanu lub żelaza, ale niewielka ilość tych domieszek uniemożliwiała wyciągnięcie prawidłowych wniosków. Dopiero nowoczesna chemia i nowoczesne bardzo dokładne metody analizy ilościowej, pozwalające na wykrycie najdrobniejszych nawet ilości składników dodatkowych, oraz doświadczenia nabyte podczas prób wytwarzania kamieni szlachetnych w laboratoriach naukowców umożliwiły odpowiedź na pytanie, od czego zależy barwa kamieni szlachetnych. Czysty ko.rund bez żadnych zanieczyszczeń to kamień bezbarwny, zwany białym szafirem. Równie czysty krzemian berylu i glinu to bezbarwny goszenit. Podobnie bezbarwny kryształ górski to nie zanieczyszczony tlenek krzemu (SiO2), związek chemiczny znany każdemu z nas jako piasek.