Zasto su rubini crvene


Download 102.47 Kb.
Pdf ko'rish
Sana25.02.2017
Hajmi102.47 Kb.

 

 

Zasto su rubini crvene 



boje?

Predavanje 4



 

 

Al



2

O

3



 – aluminij oksid

• korundum (corundum)

→ sanskrit “kurivinda” (rubin)

→ hindu “kurand”

→ tamil “kuruntam”

 

கரநநதமந



• bijeli ili bezbojni safir

 

 

Al



2

O

3



 = kompleksni ion = 

ion koji sadrzi sredisnji 

metalni kation vezan s 

jednim ili vise iona ili 

molekula 

Al

2



O

3

 – aluminij oksid



• korundum (corundum)

→ sanskrit “kurivinda” (rubin)

→ hindu “kurand”

→ tamil “kuruntam”

• bijeli ili bezbojni safir


 

 

Al



2

O

3



 – aluminij oksid

• korundum (corundum)

→ sanskrit “kurivinda” (rubin)

→ hindu “kurand”

→ tamil “kuruntam”

• bijeli ili bezbojni safir



 

 


 

 

¿ ¿ ¿



 

 

¿ ¿ ¿



• svi elektroni su spareni

• potpuno popunjene ili

prazne ljuske


 

 


 

 

¿ ¿ ¿



• svi elektroni su spareni

• potpuno popunjene ili

prazne ljuske

• bezbojan (za vidljivi dio

spektra)


 

 

Kisik



• R

ion


 = 2.8Å

• heksagonalno slozeni 

slojevi

Aluminij


• R

ion


 = 1.1Å

• izmedu slojeva kisika

• na svaka 2 od 3 

mjesta


 

 

Kisik



• R

ion


 = 2.8Å

• heksagonalno slozeni 

slojevi

Aluminij


• R

ion


 = 1.1Å

• izmedu slojeva kisika

• na svaka 2 od 3 

mjesta


d

g

d



d

• d


g

 < d


.d

• h


g

 > h


d

 (50% Al)

• h

g

 < h



d

 (50% Al)

h

g

h



d

 

 

“Ionic point of view”



Aproksimacija:

kristalno polje → ion 

Al

3+



 u elektrostatskom 

polju iona O

2-

simetrija



jakost 

el. polja



 

 

“General point of 



view”

Aproksimacija:



polje liganada → 

elektricni naboji + 

osobine vezanja

simetrija

jakost 

polja 


liganada

ioni O


2-

 = ligandi = ioni ili 

molekule koji okruzuju 

metalni ion u kompleksnom 

ionu


 

 

Teorija molekularnih



orbitala

Teorija polja

liganada

Teorija kristalnog

polja


 

 

Rubin → lat. ruber = 

“crveno”

• korundum 

+ Cr umjesto Al (svaki 

stoti Al)

• 1% Cr

2

O



3

• Al


2

O

3



:1%Cr ili 

99Al


2

O

3



∙1Cr

2

O



3

 ili 


Al

1.98


Cr

0.02


O

3

 ili 



Al

2

O



3

:1%Cr


2

O

3



R

Cr

3+



 = 1.2Å ≥ R

Al

3+



 

 

Cr



Cr

3+

Elektronska konfiguracija osnovnog stanja atoma i iona kroma



jezgra Cr: 24+

1

2



3

4

.



.

.

.



.

.

ljuske



orbitale

1s

2s



2p

3s

3p



3d

4s

4p



Hundovo 

pravilo 


multipliciteta

 

 

Cr



Elektronska konfiguracija osnovnog stanja atoma i iona kroma

jezgra Cr: 24+

1

2

3



4

.

.



.

ljuske


orbitale

1s

2s



2p

3s

3p



3d

4s

4p



 

 


 

 

• e – e medudjelovanje 



liganada i d-orbitala

• jace odbijanje → veca 

energija


 

 

• e – e medudjelovanje 



liganada i d-orbitala

• jace odbijanje → veca 

energija

t-orbitali

e-orbitali


 

 

• e – e medudjelovanje 



liganada i d-orbitala

• jace odbijanje → veca 

energija

e-orbitali

t-orbitali

• E


e-orbitala

 > E


t-orbitala

• pojavljuje se 

rascjep u energijskim 

nivoima, Δ

o

 = rascjep 



polja liganada

 

 

rascjep polja liganada, Δ



o

(ligand field splitting)

Δ

o

 ovisi o:



• simetriji kompleksnog 

iona


• jakosti polja liganada

 

 

Energijski 



nivoi Cr

3+

 u 



trigonalno 

pomaknutom 

oktaedarskom 

okruzenju



 

 

Energijski 



nivoi Cr

3+

 u 



trigonalno 

pomaknutom 

oktaedarskom 

okruzenju

Prijelazi 

izmedu 


energijskih 

nivoa u 


rubinu

 

 

Energijski 



nivoi Cr

3+

 u 



trigonalno 

pomaknutom 

oktaedarskom 

okruzenju

Prijelazi 

izmedu 


energijskih 

nivoa u 


rubinu

Absorpcijski 

spektar i 

fluorescencija 

u rubinu


 

 

Energijski 



nivoi Cr

3+

 u 



trigonalno 

pomaknutom 

oktaedarskom 

okruzenju

Prijelazi 

izmedu 


energijskih 

nivoa u 


rubinu

Absorpcijski 

spektar i 

fluorescencija 

u rubinu

Absorpcije u rubinu:

• 

4

A



2

 → 


4

T

2



   2.2 eV (zuto-

zelena)


• 

4

A



2

 → 


4

T

1



   3.0 eV 

(ljubicasta)

• nemala u plavom dijelu 

spektra


• 

nula u crvenom dijelu 

nula u crvenom dijelu 

spektra

spektra

• utjecaj vibracija → 

spektralne vrpce


 

 

Energijski 



nivoi Cr

3+

 u 



trigonalno 

pomaknutom 

oktaedarskom 

okruzenju

Prijelazi 

izmedu 


energijskih 

nivoa u 


rubinu

Absorpcijski 

spektar i 

fluorescencija 

u rubinu

Absorpcije u rubinu:

• 

4

A



2

 → 


4

T

2



   2.2 eV (zuto-

zelena)


• 

4

A



2

 → 


4

T

1



   3.0 eV 

(ljubicasta)

• nemala u plavom dijelu 

spektra


• 

nula u crvenom dijelu 

nula u crvenom dijelu 

spektra

spektra

• utjecaj vibracija → 

spektralne vrpce


 

 

Elektroni ne 



mogu dugo ostati 

u pobudenim 

stanjima

Emisije u rubinu

Nedozvoljene 

(zasto?):

• 

4

T



1

 → 


4

A

2



• 

4

T



2

 → 


4

A

2



Dozvoljene:

• 

4



T

1

 → 



2

E   1.2 eV

• 

4

T



2

 → 


2

E   0.4 eV

toplina


 

 

Elektroni ne 



mogu dugo ostati 

u pobudenim 

stanjima

Emisije u rubinu

Nedozvoljene 

(zasto?):

• 

4

T



1

 → 


4

A

2



• 

4

T



2

 → 


4

A

2



Dozvoljene:

• 

4



T

1

 → 



2

E   1.2 eV

• 

4

T



2

 → 


2

E   0.4 eV

• 

2

E → osn. stanje  



1.79 eV

toplina


fluorescencija

 

 

Fluorescencija u rubinu



• R

1

 linija → 693.5 nm



• R

2

 linija → 692.3 nm



 

 

Fluorescencija u rubinu



• R

1

 linija → 693.5 nm



• R

2

 linija → 692.3 nm



 

 

Fluorescencija u rubinu



• R

1

 linija → 693.5 nm



• R

2

 linija → 692.3 nm



 

 

Fluorescencija u rubinu



• R

1

 linija → 693.5 nm



• R

2

 linija → 692.3 nm



“bottleneck”

 

 

Fluorescencija u rubinu



• R

1

 linija → 693.5 nm



• R

2

 linija → 692.3 nm



• Fe necistoce → 

suzbijanje fluorescencije

• apsorpcijski 

spektar


• fluorescencija

cr

ve



na

 b

oja



S

lu

ca



jn

os

t!



 

 


 

 


 

 

“pleokroizam” 



(visebojnost)

 

 

Luminiscencija u rubinu



uzrok

posljedica

visible 

light


fluorescen-

cija


katoden-

strahlen


katodolumini-

scencija


meccanico 

disfacimento

tribolumi-

niscencija

wēndù 

termolumi-



niscencija

видимый 


светлый

fosfore-


scencija

 

 

smaragd (emerald) – gr. 

σμάραγδος (smaragdos; 

"green gem") 



 

 

smaragd (emerald) – gr. 

σμάραγδος (smaragdos; 

"green gem")

• necistoca → Cr

3+

• okolina → trigonalno 



pomaknuti oktaedri

• Cr


3+

 zamjenjuje Al

3+


 

 

smaragd (emerald) – gr. 

σμάραγδος (smaragdos; 

"green gem")

• necistoca → Cr

3+

• okolina → trigonalno 



pomaknuti oktaedri

• Cr


3+

 zamjenjuje Al

3+

beril = smaragd bez 

necistoca (“goshenite”)

• “beryllium aluminum 

silicate”

• 3BeO∙Al

2

O



3

∙6SiO


2

 ili


Be

3

Al



2

Si

6



O

18


 

 


 

 

krizoberil



 

 – gr. χρυσός 

chrysos i βήρυλλος beryllos 

= "a gold-white spar“

“beryllium aluminate” = 

BeO∙Al

2

O



3

 ili BeAl

2

O

4



 

 

krizoberil



 

 – gr. χρυσός 

chrysos i βήρυλλος beryllos 

= "a gold-white spar"

krizoberil + necistoca Cr

3+

 → 


aleksandrit

rubin


aleksandrit

smaragd


2.23

2.17


2.05

polje liganada (eV)



 

 

rubin



aleksandrit

smaragd


2.23

2.17


2.05

polje liganada (eV)



efekt aleksandrita → 

nije pleokroizam, nego 

psihofizioloski fenomen

krizoberil

 

 – gr. χρυσός 

chrysos i βήρυλλος beryllos 

= "a gold-white spar"

krizoberil + necistoca Cr

3+

 → 


aleksandrit

 

 

Dolina Umba, Usambara, Tanzanija



A. Halvorsen, B. B. Jensen, Journal of Gemmology

(London), 25(5), 325-330 (1997)



 

 

turmalin → sinhalezanski 

turamali ili toramali =

 

“different gemstones found 



in Sri Lanka”

• kompleksna borosilikatna grupa 

(barem 13 razlicitih minerala)

• XY


3

Z

6



(T

6

O



18

)(BO


3

)

3



V

3

W, gdje su:



• X = Ca, Na, K, praznina

• Y = Li, Mg, Fe

2+

, Mn


2+

, Zn, Al, 



Cr

3+

V



3+

, Fe


3+

, Ti


4+

, praznina

• Z = Mg, Al, Fe

3+

Cr



3+

V



3+

• T = Si, Al, B

• B = B, praznina

• V = OH, O

• W = OH, F, O

Photo Copyright © Mario Pauwels

 


 

 

Photo Copyright © Mario Pauwels



 

2 – 4 mm


zuto-zelena

8 mm



zuta



8 – 10 mm → narandzasta

12 mm


crvena


 

 

Photo Copyright © Mario Pauwels



 

Efekti:


• usambara efekt – ne vidi se 

pod svjetlima u kojima nema 

crvenih valnih duljina

• pleokroizam

• aleksandrit efekt


 

 

Literatura



Kurt Nassau, “The Physics and Chemistry of Color: The Fifteen Causes of 

Color”, 2nd ed., John Wiley & Sons, Inc., New York (2001)

Raymond Chang, “Chemistry” 2nd ed., Random House, Inc., New York 



(1984)

http://www.mindat.org



http://www.webexhibits.org

http://www.chem1.com/acad/webtext/chembond/cb09.html



http://www.webelements.com

http://www.docstoc.com/docs/22046079/CHEM-160-General-Chemistry-II-



Lecture-Presentation-Coordination

L. W. Xu, R. Z. Che, C. Q. Jin, Chin. Phys. Lett. 17, 555 (2000)



http://www.jjkent.com/articles/precious-stones-guide-vol7/index.htm

http://www.gemselect.com/other-info/paste-gems.php



C.-S. Zha, Ho-k. Mao, R. J. Hemley, PNAS 97, 13494 (2000)

http://www.nordskip.com/usambara.html



 

 

Refleksijski i fluorescencijski spektar rubina



Snimljeno: 30.10.2015.

Document Outline

  • Slide 1
  • Slide 2
  • Slide 3
  • Slide 4
  • Slide 5
  • Slide 6
  • Slide 7
  • Slide 8
  • Slide 9
  • Slide 10
  • Slide 11
  • Slide 12
  • Slide 13
  • Slide 14
  • Slide 15
  • Slide 16
  • Slide 17
  • Slide 18
  • Slide 19
  • Slide 20
  • Slide 21
  • Slide 22
  • Slide 23
  • Slide 24
  • Slide 25
  • Slide 26
  • Slide 27
  • Slide 28
  • Slide 29
  • Slide 30
  • Slide 31
  • Slide 32
  • Slide 33
  • Slide 34
  • Slide 35
  • Slide 36
  • Slide 37
  • Slide 38
  • Slide 39
  • Slide 40
  • Slide 41
  • Slide 42
  • Slide 43
  • Slide 44
  • Slide 45
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Slide 48
  • Slide 49
  • Slide 50
  • Slide 51


Download 102.47 Kb.

Do'stlaringiz bilan baham:




Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©fayllar.org 2020
ma'muriyatiga murojaat qiling