Сапфир

У этого термина существуют и другие значения, см. Сапфир (значения).

Сапфи́р (от др.-греч. σάπφειρος (sappheiros) — синий камень, возможно от ивр. ספּיר‎ (sapir) или персидского названия с тем же значением) — драгоценный камень различных оттенков, одна из разновидностей корунда. В минералогии сапфирами называются корунды исключительно синего цвета, в ювелирной промышленности — любых цветов, кроме сиренево-красного (такие камни называются рубинами). Синий окрас сапфира обуславливается присутствием примесей титана (Ti) и железа (Fe). В старину сапфир (или сафир), как и другие ценные минералы синей окраски, назывался (баусом).

Сапфир
Необработанный сапфир
Формула	Al2O3
Примесь	Fe^2+, Fe^3+, Ti
Физические свойства
Цвет	Синий и голубой различных оттенков; бесцветный, розовый, оранжевый, жёлтый, зелёный, фиолетовый, чёрный
Цвет черты	Белый
Блеск	Стеклянный
(Прозрачность)	Прозрачный до непрозрачного
Твёрдость	9
(Спайность)	Отсутствует
(Излом)	Неровный до раковистого
Плотность	3,95—4,00 г/см³
Кристаллографические свойства
Сингония	(Тригональная)
Оптические свойства
Показатель преломления	1,766—1,774
Медиафайлы на Викискладе

Огранённый синий сапфир

(Астеризм) в (кабошоне) из звёздчатого сапфира

Существуют синтетические сапфиры, широко используемые в технике и ювелирном деле. Синтезируют как оптически прозрачные бесцветные химически чистые сапфиры (лейкосапфиры), так и окрашенные разнообразными примесями. Искусственные сапфиры были впервые синтезированы в 1904 году французским химиком ^[англ.].

Сапфир является (оксидом алюминия) (химическая формула Al₂O₃).

Свойства и разновидности

Разновидности сапфира

Сапфир характеризуется высокой твёрдостью (9 по Моосу) и сильным (блеском). Показатель преломления света 1,762—1,778. Температура плавления 2040 °C. Плотность 3,93 г/см³. Прозрачен в инфракрасной области до длины волны 6500 нм. Оптически (анизотропен). Диэлектрик.

Ювелирные сапфиры

Сапфиры имеют богатую цветовую гамму: кроме камней классического синего цвета, встречаются также и цветные (так называемые «фантазийные») сапфиры — экземпляры корунда ювелирного качества оранжевого, розово-оранжевого (цвета лотоса, так называемые «(падпараджа)»), гранатово-красного (с эффектом (плеохроизма)), жёлтого, зелёного и розового цветов, а также бесцветные камни (лейкосапфиры). Высоко ценятся «звёздчатые сапфиры» — разновидности камня с хорошо выраженным эффектом (астеризма). Однако более всего в сапфире ценится васильково-синий бархатистый цвет умеренной интенсивности. Тёмноокрашенный сапфир, в отличие от изумруда глубоких цветов, ценится меньше.

Синий цвет сапфира обусловлен примесями титана и железа в матрице Al₂O₃. Примесь хрома даёт розовый окрас, такие корунды зачастую называют рубинами. Ванадий окрашивает сапфиры в фиолетовый цвет. Железо без примеси титана — в жёлтые и зеленоватые тона.

Схожий с сапфиром по цвету минерал (кордиерит) иногда называют «водяным сапфиром» (устаревший термин).

Месторождения

Сапфиры часто присутствуют в магматических горных породах, прежде всего в (сиенитах), (пегматитах) и породах основных (бедных (кремнезёмом)) раздновидностей. Реже встречаются в кристаллических сланцах и (метаморфированных) карбонатах. Наиболее известные месторождения находятся на территории США (штаты Монтана и Северная Каролина), Австралии (Виктория, Квинсленд, Новый Южный Уэльс), Мадагаскара, ЮАР, Индии, Шри-Ланки, Бирмы, Таиланда и России. В России находки сапфира приурочены к проявлениям синего корунда, в которых встречаются в том числе и прозрачные, пригодные к огранке камни. Синий сапфир встречается на Урале и на Кольском полуострове ((Хибины)). Уральские сапфиры, как правило, имеют сероватый оттенок, кольские сапфиры обладают своеобразным зеленоватым оттенком при глубокой васильково-синей окраске.

Вероятно, что наиболее крупным голубым сапфиром, добытым в природе, стал камень, случайно найденный рентгенологом Стивом Майером в США в середине 1960-х годов^:102. Обследуя вместе с приятелем заброшенные карьеры вблизи городка ^[англ.] (штат Северная Каролина), он обнаружил крупный обломок голубоватого горного хрусталя. Майер принёс камень на работу, где стал использовать его в качестве (пресс-папье). Спустя несколько месяцев один из пациентов обратил внимание на камень и посоветовал Майеру показать его (геммологу) или ювелиру. К удивлению рентгенолога, специалисты определили, что простой «кусок хрусталя» оказался огромным кристаллом голубого сапфира массой чуть более 3500 карат.

История слова и камня

Ещё древние тамилы, жители Юго-Восточной Азии, нередко находили сероватые непрозрачные камни, отличавшиеся исключительной твёрдостью. Эти камни они называли «корунда́м». Отсюда пошло звучание индийского «каурунтаки» и санскритского «курувинда» — позднее перешедшее (через латынь) в современную минералогию в общеизвестной форме «корунд». Прозрачные красные камни получили название «рубин» (от латинского «рубенс» — краснеющий), а прозрачные синие — сапфир. Однако, древние евреи и греки (а вслед за ними и римляне) так называли не современный сапфир (синий корунд), а (лазурит) (ляпис-лазурь)^:11.

В средневековой Руси рубины и сапфиры были известны под общим названием «яхонты». Это слово образовалось из системы сложной к русскому языку. Примерный путь можно проследить примерно так: персидский «йакунд» — арабский «йакут» — славянский «яхонт». При этом рубин назывался «яхонтом червлёным», а сапфир чаще всего — «лазоревым».

Применение

• Синие прозрачные сапфиры используют в ювелирных изделиях. Наиболее прозрачные камни подвергают огранке, обычно бриллиантового типа. Менее прозрачные ювелирные образцы, в том числе так называемые звездчатые сапфиры, обрабатываются в форме (кабошона). На Востоке сапфиры, несмотря на их твёрдость, часто гравируют, вырезая изображения и буквы на их поверхности.
• Синтетические лейкосапфиры находят применение в качестве сырья для изготовления офтальмологических скальпелей и хрусталиков глаза; для производства высокопрочных оптически прозрачных элементов ((иллюминаторов) космических станций, защитных стёкол оптических средств ракет и самолётов, защитных стёкол экранов в мобильных телефонах, часах и фотоаппаратах высшего ценового сегмента), в производстве (бронестекла); как подложки в микросхемах; в стоматологии — для изготовления эстетичных брекетов, в промышленности — для изготовления сопел для гидроабразивных станков.
• В отличие от кварца, лейкосапфир не реагирует с парами щелочных металлов вплоть до самых высоких температур, поэтому из искусственного лейкосапфира массово изготавливаются горелки (натриевых ламп высокого давления). Лейкосапфиры также находят применение в различных областях лазерной техники.
• Синтетический сапфир, активированный ионами Ti³⁺, используется в качестве активных элементов в (титан-сапфировых лазерах).

Синтетические сапфиры

Сегодня сапфир востребован в технике и ювелирном деле. В первую очередь это касается оптически прозрачного сапфира — лейкосапфира. Благодаря выдающейся твердости и термостойкости его широко используют в качестве износостойких и термостойких окон, например в разнообразных мобильных гаджетах: наручных часах, сотовых телефонах. Также сапфировые подложки используют в полупроводниковой промышленности при изготовлении полупроводниковых микросхем и светодиодов по технологии (кремний на изоляторе) (en:Silicon on sapphire). Многие типы светодиодов изготавливаются на сапфировой подложке.

Упрощённая схема метода Вернейля

Искусственные сапфиры были впервые синтезированы в 1904 году французским химиком ^[англ.] (или Вернейлем, как его иногда называют на старый лад). Использованный им метод синтеза — капельное осаждение в кислород-водородном пламени — носит сейчас название (метод Вернейля). Сегодня этот метод также используется для промышленного синтеза сапфиров.

Позже был придуман (метод Чохральского) и его разновидности (метод Киропулоса, метод Степанова) — вытягивание кристалла из расплава с использованием затравочного кристалла. Сегодня по этому методу получают сапфиры массой до 300 килограммов.

В мире производится сотни тонн синтетических сапфиров в год, в основном в Китае, Японии, США и России. В России работает одно из крупнейших в мире предприятий по синтезу сапфиров — АО «Монокристалл» в Ставрополе.

Полученные сапфиры разрезают и полируют алмазными инструментами в размер заказчика.

Основные применения искусственных сапфиров:

• Ювелирное дело.
• Стойкая к удару, истиранию, температуре, ионизирующей и ультрафиолетовой радиации оптика. В том числе стёкла для гаджетов, бронестёкла военной техники.
• Подложки полупроводниковых микросхем по технологии (кремний на изоляторе) (en:Silicon on sapphire).
• Подложки для оптоэлектронных устройств на основе (нитрида галлия) (GaN). Этот процесс используется в том числе для производства синих светодиодов, на основе которых делается белое светодиодное освещение.
• Активированное добавками рабочее тело для твердотельных лазеров.
• Изоляторы со сверхмалыми токами утечки, например в электрометрии

Знаменитые сапфиры

• Крупнейший сапфир (весом в 1404,49 карата), получивший название «», был добыт на Шри-Ланке в августе 2015 года.
• (Чёрная звезда Квинсленда) (733 карата)
• (Звезда Индии) (563 карата)
• (Сапфир Логан) (423 карата)
• (330 карат)
• (195 карат)
• (Сапфир святого Эдуарда) (167 карат)
• (135 карат)
• (Сапфир Стюартов) (104 карата)

Галерея

• 423-каратный (85 г.) синий (сапфир Логан)
• Необработанный грубый жёлтый сапфир, найденный на Сапфировом руднике в Спокане, недалеко от Хелены, штат Монтана
• Каплевидный синий сапфир
• Тёмно-синий сапфир, вероятно австралийского происхождения, демонстрирует блестящий поверхностный блеск, типичный для огранённых корундовых драгоценных камней.
• Розовый сапфир
• Гранёный падпараджа
• Кристаллическая структура сапфира
• Кольцо с сапфиром, изготовленное в 1940 году
• Сапфир Його
• Сапфир из Мадагаскара
• Синтетический сапфир
• Синтетический звёздчатый сапфир
• (Ксеноновая дуговая лампа) Cermax с выходным окном из синтетического сапфира
• Монокристаллический сапфировый ком, выращенный методом Киропулоса. Приблизительно 200 мм в диаметре и около 30 кг. (Второй ком виден на заднем плане.)

См. также

• (Список минералов)

Примечания

1. Сапфир / (А. С. Марфунин) // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978.
2. Сафир // Толковый словарь живого великорусского языка : в 4 т. / авт.-сост. В. И. Даль. — 2-е изд. — СПб. : Типография М. О. Вольфа, 1880—1882.
3. Переломова Н. В. Сапфир // (Физический энциклопедический словарь) / Гл. ред. А. М. Прохоров. Ред. кол. Д. М. Алексеев, (А. М. Бонч-Бруевич), А. С. Боровик и др. — М.: Советская энциклопедия, 1983. — С. 654. — 928 с. — 100 000 экз.
4. Сапфир — статья из энциклопедии «Кругосвет»
5. Sapphire (англ.). Encyclopædia Britannica. Дата обращения: 18 марта 2024.
6. С.Ахметов. Беседы о геммологии. — М.: Молодая гвардия, 1989. — 237 с. — .
7.   (неопр.). Дата обращения: 19 февраля 2017. Архивировано из оригинала 20 февраля 2017 года.
8. Способ выращивания кристалла методом Киропулоса  (неопр.). Дата обращения: 19 февраля 2017. 20 февраля 2017 года.
9. Киропулоса метод  (неопр.). Дата обращения: 19 февраля 2017. 20 февраля 2017 года.
10. Метод Степанова  (неопр.). Дата обращения: 19 февраля 2017. 20 февраля 2017 года.
11. Российский «Монокристалл» крупнейший в мире производитель сапфировых стекол  (неопр.). Дата обращения: 19 февраля 2017. 20 февраля 2017 года.
12. Scheel, Hans Jr̲g; Fukuda, Tsuguo. Crystal growth technology (неопр.). — Chichester, West Sussex: , 2003. — . 5 сентября 2012 года.
13. Elena R. Dobrovinskaya; Leonid A. Lytvynov; Valerian Pishchik. Sapphire: Materials, Manufacturing, Applications (англ.). — Springer, 2009. — P. 3. — .
14. The sapphire industry: back to the future  (неопр.). Дата обращения: 20 февраля 2017. 21 февраля 2017 года.
15. «Gallium nitride collector grid solar cell» (2002) U.S. Patent 6 447 938
16. Status Of the Sapphire Industry.  (неопр.) Дата обращения: 20 февраля 2017. 21 февраля 2017 года.
17. На Шри-Ланке добыт крупнейший в мире сапфир весом в 1404,49 карата  (неопр.). Дата обращения: 6 января 2016. 6 января 2016 года.
18. Самый крупный сапфир за $175 млн добыли в Шри-Ланке  (неопр.). Дата обращения: 6 января 2016. 6 января 2016 года.

Литература

• Андерсон Б. Определение драгоценных камней. — М.: Мир, 1983.
• Киевленко Е. Я., Сенкевич Н. Н., Гаврилов А. П. Геология месторождений драгоценных камней. — М.: Недра, 1974.
• Пыляев М. И. Драгоценные камни. — М.: Стрелец, 1990.
• Рид П. Геммология. — М.: Мир, 2003.
• Ферсман А. Рассказы о самоцветах. — М.: Наука, 1974.
• Рубин и сапфир. — М.: Наука, 1974.

Ссылки

• Рубин и сапфир — свойства, разновидности, история использования
• Генезис и месторождения сапфиров
• Сапфир на сайте Mindat.org (англ.)
• Сапфир в атласе минералов (англ.) (нем.) (исп.)
• Сапфиры императорского дома Романовых (нем.)
• Сапфир как разновидность корунда (рус.).