A drágakövek kémiai tulajdonságai.
A drágaköveket teljes bizonyossággal csak azóta ismerjük, amióta tisztában vagyunk kémiai összetételükkel. Vegyi sajátosságai ismerete alapján vált csak lehetségessé hasonló, sokszor egyező fényű és színű drágaköveket különböző ásványfajokhoz sorolni és megfordítva, különböző alakú, fényű és színűeket egy ásványfaj változataiként egyesíteni. Összetételük ismerete adta kezünkbe keletkezésük kulcsát, és mindeme körülményeknek köszönhetjük, hogy legújabban egyeseknek mesterséges előállítását is sikerült megoldani.
Korábbi hitek:
Hosszú évszázadokon keresztül úgy vélték és tanították a szakértők, hogy a drágakövek különös szépségüket, feltűnő keménységüket bizonyos, a félépítésükben kisebb-nagyobb szerepet játszó, nemes alkotórészeknek köszönhetik. Ezeknek az ismeretlen elemeknek tulajdonították azokat az esztétikai hatásokat, amelyek a pompás színű, ragyogó kövekben az embert rabul ejtették és ezek számlájára írták a hitük szerint a drágakövekben rejtőző bűvös erőket is.
Ez a mese csak a 19. században foszlott szét. E század vegytani kutatási ismertettek meg a drágakövek valódi összetételével és a régi hiedelmeknek éppen az ellenkezőjét bizonyították be. Ma tudjuk, hogy a fejedelmi gyémánt az annyira közönséges szénnek egyik kristályosodott változata, a többi drágakő pedig, a legtöbbre becsültek éppen úgy, mint az aránylag kis értékűek, a földünkön leggyakrabban előforduló elemeknek vegyülteti.
Melyek ezek az alkotóelemek?
Oxigén, szilícium, alumínium, kalcium, magnézium, ez az öt elem szerepel lényeges alkotórészként a legtöbb drágakőben. Mellettük a vassal, a bórral, a fluorral találkozunk leggyakrabban a drágakövek elemzésekor. Egytől-egyig gyakori elemei a földkéregnek. Azok az elemek, amelyek a földkéreg felépítésében a legnagyobb szerepet játsszák, melyek tehát a legelterjedtebb ásványoknak alkotórészei, egyszersmind a drágakövek elemei is. Mindössze két elem akad egyes drágakövek lényeges alkotórészei között, amelyek ha nem is a legritkább, de a földkéreg ritkábban szereplő elemei közé tartoznak, ezek a berillium és cirkónium. Első a berill és krizoberill, másik a cirkon lényeges alkotórésze.
(Zöld berillkristály, 65*25 mm, Madagaszkár, AlleGem gyűjtemény.)
(Krizoberill kristály, torlat lelőhelyről, folyó által koptatott formában, 48*52 mm, Srí Lanka, AlleGem gyűjtemény)
Vegytani összetétel:
Mint minden ásványnak, a drágaköveknek az összetétele is vegytani képlettel fejezhető ki. A képletből megtudjuk, melyek az egyes drágaköveket felépítő elemek és ezek milyen arányban vesznek részt az illető drágakő molekulájának felépítésében.
A korund képlete Al2O3, tehát egy korundmolekulát két alumínium és három oxigén atom épít fel. A berill molekula felépítésében, lévén a berill vegytani képlete Be3Al2Si6O18, 3 berillium atom, 2 alumínium atom, 6 szilícium atom és 18 oxigén atom vesz részt. Azok az elemek, amelyek a drágakövek képletében szerepelnek, az illető drágakőnek lényeges alkotó elemei, atomjai soha nem hiányoznak a drágakő molekulájából. A molekulát felépítő elemek szabják meg az egyes drágaköveknek fajsúlyát, fénytörését, szóval mindazon legjellemzőbb sajátosságukat, melyek alapján az illető drágakövet könnyen és biztosan meghatározhatjuk.
Azonban fenti képletnek megfelelő korund és berill színtelen vegyületek. A rubin, a zafír, a smaragd, az akvamarin pompás színüket molekuláiknak nem lényeges alkotórészét képező idegen anyagoknak köszönhetik. Mint ahogy egy szemernyi analinfesték egy kád vizet varázsol színessé, úgy festhetik idegen anyagok roppant kis mennyiségei különböző színűre az eredetileg színtelen ásványi vegyületeket. Mindazok a drágakövek, amelyek különböző színű változatokban fordulnak elő, idegen anyagoktól teljesen mentes állapotban mindig színtelenek, s mivel különböző színeiket idegen anyagoknak köszönhetik, idegen színűeknek (allokróm drágakövek) nevezzük őket. A drágakövek túlnyomó része idegen színű, változatos színskálájukat éppen ennek köszönhetik. Az idegen színű drágakövek pora azonban mindig fehér.
Vegytani összetétel kimutatása, spektroszkópia:
Míg a drágakő molekulát felépítő elemeket az elemző vegytan mind minőségileg, mind mennyiségileg pontosan ki tudja mutatni, a molekulához nem tartozó idegen anyagok kimutatása, rendkívül csekély voltuk miatt, igen nehéz, nem egy esetben az elemző vegytan módszereivel kivitelezhetetlen feladat. Pedig kimutatásuk fontos, hiszen jelenlétüktől függ a drágakő színe és különösen fontosak lettek újabban a mesterséges drágakövek előállítása kapcsán.
Ahol az elemző vegytan módszerei többé-kevésbé csődöt mondanak, sikerre vezet az úgynevezett spektroszkópia. A spektroszkópia a modern drágakőkutatás egyik legjelentősebb fejezete. Segítségével nemcsak minőségét tudjuk kimutatni az idegen, színező anyagoknak, de ennek mennyiségére is következtethetünk. Az eljárás lényege, hogy minden anyag, amellyel bizonyos formában energiát közlünk, bizonyos hullámhosszúságú, tehát meghatározott színű sugarakat bocsát ki. A vegyület kibocsátotta sugárzást prizma segítségével színeire bontják és vagy fényérzékeny lemezre veszik fel, vagy optikai készülék révén teszik láthatóvá. A drágakövek spektroszkópiai kutatása és elemzése elengedhetetlen folyamat a modern drágakő meghatározás területén.
Ilyen nézőpontból mindenekelőtt a legjelentősebb drágaköveket vizsgálták meg. A zafírban vasat és titánt azonosítottak, de titánt jóval kisebb mennyiségben mint a mesterséges zafírokban. A rubin pompás vörös színét a króm adja, a vörös spinellekben szintén krómot és még vanádiumot találtak, de a színt a króm adja. Króm okozza a smaragd gyönyörű zöld színét is, míg a nem zöld színű berillek ezt az elemet nem tartalmazzák. Króm mellett kevés vanádiumot tartalmaznak a smaragdok, ez az elem tehát szívesen kíséri a krómot. A rózsaszínű berillekben céziumot mutatott ki a spektroszkópos vizsgálat és a rózsás szín teltsége a cézium mennyiségétől függ. Színtelen, vagy más színű berillekből viszont ez az elem mindig hiányzik. A sárga topáz színét krómtartalmával, a kéket vastartalmával hozzák összefüggésbe, de utóbbiban krómot nem találtak. A narancssárga topázok, melyek hevítve rózsaszínűekké válnak, vanádiumot tartalmaznak. A vanádium színezőképességét a gyakorlat a narancsvörös mesterséges korund, az úgynevezett „padparadsa” előállításánál hasznosította. Szembetűnő a krómnak, mint színező elemnek rendkívül nagy szerepe az idegen színű ásványokban, illetőleg drágakövekben.
(A smaragd gyönyörű, összetéveszthetetlen zöld színét a krómnak köszönheti. Smaragdkristály, Ural, Oroszország, 65*25 mm, AlleGem gyűjtemény.)
(A rózsaberill, azaz a morganit berill rózsaszínét a cézium okozza, ez a példány anyakőzetben aggregátumot alkot, füstkvarccal, albittal, Afganisztán. A kristály 30*20 mm. AlleGem gyűjtemény.)
Földünk drágakőül használt ásványi vegyületei általában nem tartoznak a ritkaságok sorába. A korund átlátszatlan szürke kristályait nem egy pegmatitból ismerjük, a fehéres, vagy piszkos zöld berill mázsás kristályokban is előfordul, az aprószemcsés, sárga topáz és a vaskos barna gránát szirteket, sziklákat épít fel. Ritkák azonban ezen ásványoknak szépen színezett, kifogástalanul átlátszó és drágakőül használható változatai, amelyeket „nemes” szóval jelölünk. Így a rubin és zafír „nemes korundok”, a smaragd és az akvamarin „nemes berillek” stb.
