為什麼礦石是彩色的？ 礦石顏色的秘密
時間：2016-11-22 09:17 來源：新華網科普頻道 責任編輯：沫朵
川北在線核心提示：原標題：為什麼礦石是彩色的？ 礦石顏色的秘密 如果你去爬山或者到丘陵地帶旅遊時，你可能會看到各種各樣的礦石，它們色彩斑斕，讓人愛不釋手。植物開出各種顏色的花朵是因為自身色素的合成作用，那麼石頭顏色的不同是因為什麼呢？今天讓我們來揭開礦石的顏色秘密。 首
原標題：為什麼礦石是彩色的？ 礦石顏色的秘密
如果你去爬山或者到丘陵地帶旅遊時，你可能會看到各種各樣的礦石，它們色彩斑斕，讓人愛不釋手。植物開出各種顏色的花朵是因為自身色素的合成作用，那麼石頭顏色的不同是因為什麼呢？今天讓我們來揭開礦石的顏色秘密。
首先，礦物所含的過渡金屬會形成各種顏色。在元素周期表上，第3列到第12列元素因為原子核外電子的填充方式與別的列的元素不同而被稱為過渡金屬元素，這些原子有一部分電子排列在d軌道上(所謂的d軌道是用來描述原子軌道的一個名稱)，這些電子都有能量較低的基態和能量較高的激發態，因為基態和激發態之間的能量差很小，普通的可見光的能量就足以讓電子從基態躍遷到激發態，當電子從激發態又回到基態時，就會把多餘的能量以電磁波的形式釋放出去，這些電磁波的波長如果適宜，就會使礦物質表現出不同的顏色，比如二價的鈷元素就會使礦物顯出粉紅色。
其次，色心致色。礦石都是一些化合物的晶體，而這些晶體有時候並不完美，偶爾這裡缺個陽離子，那裡缺個電子的，這些是點缺陷，點缺陷對或點缺陷群就會捕獲電子或空穴而構成一種導致可見光譜區的光被吸收的結構，稱為色心。當一個電子恰好處在這個色心處時，如果有可見光照射到它，它就會從基態躍遷到激發態，並同時對可見光產生選擇性吸收，進而使礦物整體表現出顏色，比如螢石就是因為吸收了紅、黃、綠、藍大部分光，僅允許紫光透過，螢石才呈現出紫色；還有一種可能是這個缺失是由丟了一個陽離子產生的，當某個地方少了一個陽離子時，它周圍的原子為了保證電價平衡，就會通過釋放電子的方式來提高自己的電價，使整體的電價保持不變，這個被丟棄的電子就會對可見光產生吸收從而表現出顏色，比如水晶族中的煙晶。
第三，電荷轉移致色。當原子形成分子後，電子就可以從一個軌道躍遷到另一個軌道上，這個過程稱為電荷轉移。電荷轉移需要外來的能量作為支持，這些能量就是從可見光中吸收來的。比如海藍寶石、藍晶石的成色機理就是這樣。
第四，能帶致色。有一種叫「能帶理論」的觀點認為，固體中的電子不是只屬於某個原子，而是在整個晶體中運動，這些電子帶有不同的能量，由已充滿電子的原子軌道所形成的低能量能帶稱為價帶，由未充滿電子的軌道所形成的能帶稱為導帶，而電子從價帶嚮導帶躍遷時也需要一定的能量，這些能量依舊取自可見光，礦石也就有了顏色。
最後，還有物理光學致色。這種致色原理不是因為電子躍遷需要能量，而是礦物晶體本身的結構導致了光在晶體裡發生了幹涉、衍射、散射、色散等物理現象，此外，某些礦石本身不夠純淨，有很多的包裹體，這些包裹體也會對礦物的顏色產生一定的影響，比如長石中的赤鐵礦，石英巖中的鉻雲母、藍線石等。
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