Thành phần hóa học của đá quý

Như trong những phần trước, khi tất cả chúng ta khám phá về những khái niệm cơ bản của đá quý, đa phần đá quý đều là những khoáng vật. Đó là hợp chất hóa học tự nhiên, tạo thành trong vỏ toàn cầu, có thành phần hóa học, cấu trúc tinh thể và những đặc thù vật lý xác lập, khác với những khoáng vật khác .
Các khoáng vật là những hợp chất từ một hoặc một số nguyên tố hóa học .Tài trợ nội dung
Thành phần hóa học của đá quý 2

Chúng ta biết rằng các nguyên tố hóa học là các chất đồng nhất, tạo nên hoàn toàn từ một loại nguyên tử và mỗi nguyên tử là một đơn vị nhỏ nhất của nguyên tố đó mà vẫn giữ đầy đủ các tính chất của nguyên tố. Cho đến nay trên trái đất người ta đã phát hiện ra được 92 nguyên tố hóa học (không kể các nguyên tố do các nhà vật lý tạo ra) có tính chất thay đổi có quy luật như trong Bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học.

Nguyên tử có cấu trúc giống như hệ mặt trời gồm hạt nhân nguyên tử ở bên trong và những điện tử quay xung quanh ( đám mây điện tử ). Hạt nhân nguyên tử chiếm hầu hết khối lượng của nguyên tử được tạo nên bởi những hạt proton ( có điện tích dương ) và những hạt nơtron ( không mang điện tích ). Điện tích dương của proton đã làm cho hạt nhân nguyên tử hút quanh nó những hạt mang điện tích âm – electron. Các electron này hoạt động xung quanh hạt nhân theo những quỹ đạo ứng với những mức nguồn năng lượng xác lập, được ký hiệu là K, L, M, N .
Bình thường, những nguyên tử phải trung hòa về điện tích, vì thế số proton và electron phải bằng nhau. Nếu nguyên tử cho đi hoặc nhận thêm điện tử ( electron ) chúng trở thành những ion, trong đó cation ( mang điện tích dương ) tạo thành khi nguyên tử cho đi điện tử và anion ( điện tích âm ), khi nguyên tử nhận thêm điện tử .
Khi những nguyên tử phối hợp với nhau, chúng tạo nên những phân tử. Phân tử là phần nhỏ nhất của một chất hoàn toàn có thể sống sót bền vững và kiên cố độc lập. Khi những phân tử tạo nên do sự phối hợp nguyên tử của những nguyên tố hóa học khác nhau thì gọi là hợp chất. Ngay những nguyên tử của cùng một nguyên tố cũng chỉ bền vững và kiên cố khi chúng link với nhau thành phần tử. Ví dụ như oxy hoặc hydro thường link thành cặp ( O2, H2 ) và chúng được gọi là những nguyên tố hai nguyên tử. Trong khi đó lại có nhiều nguyên tố khác như He ví dụ điển hình, trọn vẹn bền vững và kiên cố ở trạng thái một nguyên tử, nghĩa là chúng vừa là nguyên tử vừa là phân tử. Những nguyên tố này được gọi là nguyên tố đơn nguyên tử .
Các chất trong tự nhiên hoàn toàn có thể được tạo thành theo hai phương pháp :

  1. Trộn lẫn một cách cơ học hai hay nhiều nguyên tố với nhau. Lúc này chúng được gọi là một hỗn hợp chất (khác với hợp chất). Các chất tạo thành theo cách này thường có tỷ lệ các nguyên tố rất khác nhau, có thành phần không ổn định và không có cấu trúc rõ ràng. Chúng thường là các chất vô định hình.
  2. Kết hợp theo các liên kết hóa học khác nhau, tạo nên các hợp chất hóa học. Các chất này (khoáng vật) có cấu trúc không gian ba chiều (cấu trúc tinh thể) rõ ràng, có thành phần hóa học xác định. Chúng là các chất kết tinh.

Các liên kết hóa học, hóa trị

Các nguyên tử được kết nối với nhau để tạo thành hợp chất bằng những link hóa học. Liên kết hóa học là tác dụng của sự tương tác giữa những điện tử nằm cạnh nhau và gồm những dạng sau :
Liên kết ion : xảy ra khi có sự cho nhận điện tử trong những nguyên tử để tạo thành những ion. Các ion trái dấu nhau sẽ hút nhau và tạo nên những hợp chất. Các hợp chất tạo thành theo link hóa học này đặc biệt quan trọng phổ cập trong tự nhiên. Ví dụ là hợp chất clorua natri – muối ăn .
Liên kết cộng hóa trị : khi không có sự cho – nhận điện tử mà là sự góp chung những điện tử .
Liên kết sắt kẽm kim loại : trong những sắt kẽm kim loại, những nguyên tử kết nối với nhau nhờ sự góp chung những điện tử ở vành ngoài cùng, nhưng những điện tử này lại hoạt động tự do từ nguyên tử này sang nguyên tử khác .
Liên kết hydro : là một link yếu, Open khi có sự phân cực của những nguyên tử hoặc phân tử .
Trong những link trên, link ion và đồng hóa trị có vai trò quan trọng nhất so với sự hình thành những khoáng vật đá quý .
Ví dụ về những loại đá quý tạo thành theo link ion là corindon, spinel, hematit … những đá quý nổi bật nguyên tử link với nhau bằng link đồng hóa trị là kim cương ( C ) và thạch anh ( SiO2 ) .
Các nguyên tử hoàn toàn có thể tham gia vào link hóa học là những điện tử vành ngoài của nguyên tử. Chúng được gọi là điện tử hóa trị. Chúng đóng vai trò chủ yếu trong việc quyết định hành động những đặc thù hóa lý của nguyên tử. Số điện tử hoàn toàn có thể cho, nhận hoặc cùng tham gia để tạo nên những hợp chất được gọi là hóa trị .

Thành phần của một hợp chất (khoáng vật quý) được thể hiện bằng công thức hóa học. Ví dụ: 2 cation nhôm Al3+ liên kết hóa học với 3 anion oxy O2- tạo nên hợp chất có công thức hóa học là Al2O3. Ở trạng thái tinh khiết Al2O3 không màu và có tên gọi là corindon, nếu lẫn một phần rất nhỏ (từ 0,0n-0,n%) các nguyên tố tạo màu như (Cr,Fe,Ti…) nó sẽ có các màu khác nhau. Nếu có màu đỏ thì gọi là ruby, có màu xanh thì gọi là sapphire.

Chỉ có những nguyên tố hóa học chính ( còn gọi là nguyên tố cấu trúc ) mới ghi trong công thức hóa học. Các nguyên tố tạp chất không ghi trong công thức. Ví dụ, công thức hóa học của cả ruby và sapphire đều là Al2O3, mặc dầu trong chúng hoàn toàn có thể chứa nhiều nguyên tố tạp chất khác nhau như Cr, Ti, Fe, V …
Đa số đá quý đều là những hợp chất silicat ( do sự link của những axit silic với những sắt kẽm kim loại ) và những oxit ( hợp chất của những sắt kẽm kim loại với oxy ). Chỉ một lượng nhỏ những đá quý thuộc những dạng hợp chất khác :

  • Carbonat: là các muối tạo thành do phản ứng giữa axit carbonic với các kim loại
  • Phosphat: các muối tạo thành do phản ứng giữa axit phosphoric với các kim loại.
  • Các đơn chất: kim cương, lưu huỳnh.

Thành phần hóa học của đá quý hoàn toàn có thể được xác lập bằng nhiều chiêu thức khác nhau như nghiên cứu và phân tích hóa, nghiên cứu và phân tích quang phổ, nghiên cứu và phân tích microsond …
Thành phần hóa học có ảnh hưởng tác động nhất định đến những đặc thù vật lý của đá quý, trong đó có biểu lộ rõ nhất là độ bền của chúng. Dưới góc nhìn này, Peter G Read đã chia đá quý thành bốn nhóm chính :

  1. Các oxyt: thường là các chất bền vững và có khả năng chống lại các tác động hóa học. Như spinel, corindon, chrysoberyl, ,thạch anh…
  2. Các carbonat: thường mềm và dễ bị các axit tác dụng. ví dụ như Rhodochrosit, malachit
  3. Các phosphat: mềm và ít chống lại các tác dụng của axit, như apatit, bizura..
  4. Các silicat: rất cứng và bền vững. những ví dụ điển hình về các đá quý trong nhóm silicat là jadeit, topaz, zircon, peridot…

Tuy nhiên, đặc thù của những khoáng vật đá quý nhờ vào nhiều vào sự sắp xếp của những nguyên tử trong cấu trúc tinh thể hơn là vào thực chất hóa học của hợp chất. Về phần mình, sự sắp xếp này lại phụ thuộc vào nhiều vào size tương đối ( nửa đường kính hiệu dụng ) của những nguyên tử .
Thành phần hóa học giúp ta hiểu biết về đá quý nhưng lại rất ít khi được sử dụng để giám định đá quý, vì hầu hết những chiêu thức xác lập thành phần hóa đều gây ra hủy hoại mẫu và khá đắt tiền .
Daquyvietnam s. t ,

Chia sẻ:

Like this:

Like

Đang tải …

0 0 votes
Article Rating
Subscribe
Notify of
guest
0 Comments
Inline Feedbacks
View all comments
0
Hãy cùng bình luận và nêu quan điểm cho vui nhé!x
()
x