Faszination Farbe Über die Farben von Edelsteinen und deren Ursachen. Dr. Ulrich Henn Deutsche Gemmologische Gesellschaft Idar-Oberstein

Transkript

1 Faszination Farbe Über die Farben von Edelsteinen und deren Ursachen Dr. Ulrich Henn Deutsche Gemmologische Gesellschaft Idar-Oberstein

2 Was ist Farbe? Farbe ist eine Sinnesempfindung Farbe ist keine physikalische Eigenschaft von Gegenständen Ursachen von Farben

3 Wovon hängt Farbe ab? Das Farbsehen des Menschen hängt hauptsächlich von 3 Faktoren ab: 1. der Farbe des Objekts (Körperfarbe) 2. der Farbe der Lichtquelle 3. dem individuellen Farbempfinden jedes Menschen

4 Farbe von Edelsteinen Die Farbe ist das wichtigste Bewertungskriterium von Edelsteinen. Dies beruht darauf, dass das menschliche Auge Farbe bzw. Farblosigkeit am stärksten wahrnimmt.

5 Farbbestimmung bei Edelsteinen Grundfarbe Farbintensität/Farbsättigung Farbtönung Farbverteilung/ -zonierung Pleochroismus

6 Subjektives Farbempfinden Farbe = Sinneseindruck Individueller Geschmack Mode - Trends

7 Farbmessung C.I.E. Munsell

8 Farbbestimmung

9 Farbursachen 1. Färbung durch Absorption 1.1 Übergangsmetallionen 1.2 Ionen der Seltenen Erden 1.3 Farbzentren 1.4 Ausscheidungen/Einschlüsse 2. Färbung durch metallische Reflexion 3. Färbung durch Lichtbeugung

10 Absorption lat. absorbere = verschlingen = Schwächung der Lichtintensität beim Durchdringen von Materie Dabei wandelt sich die Strahlungsenergie im allg. in Wärmeenergie um. Bei fehlender bzw. geringer Absorption erscheint der Stein je nach Transparenz farblos oder weiß. Bei starker bzw. vollkommener Absorption erscheint der Stein schwarz. Die Absorption ist abhängig von der Wellenläge und Frequenz. Wird Licht ausgewählter Wellenlängen absorbiert (= selektive Absorption), so entsteht eine Farbe, die den nicht absorbierten oder aufgehobenen Wellenlängen entspricht.

11 Absorption Spektrum des Lichts - Spektralfarben Absorptionsspektrum des Rubins

12 Übergangsmetallionen Titan Vanadium Chrom Mangan Eisen Kobalt Nickel Kupfer Durch Lichtenergie anregbare Außenelektronen

13 Abhängigkeit von der Struktur Beispiel: Cr3+

14 Abhängigkeit von der Konzentration des farbgebenden Ions Idiochromatische Färbung = eigengefärbt das farbgebende Ion ist Bestandteil der chemischen Formel Allochromatische Färbung = fremdgefärbt die Farbe wird durch Spurenelement oder Farbzentren verursacht

15 Abhängigkeit von der Konzentration des farbgebenden Ions Je höher die Konzentration des farbgebenden Ions, desto intensiver die Farbe. Farboptimum Farbmaximum

16 Titan Rosenquarz Ti3+

17 Vanadium Tsavolith V3+ Tansanit V3+ V4+

18 Chrom Spinell- Cr3+ Rubin Cr3+ Alexandrit Cr3+ Smaragd Cr3+

19 Mangan Rubellit Mn3+ Rhodochrosit Mn2+ Spessartin Mn3+ Kunzit Mn3+ Morganit Mn3+

20 Eisen Peridot Fe2+ Aquamarin Turmalin Fe2+ Fe2+/Fe3+ Rhodolith Fe2+

21 Kobalt Spinell Fe2+ + Co2+

22 Nickel Chrysopras Ni-Minerale

23 Kupfer Türkis Cu2+ Malachit Cu2+ Malachit-Azurit Cu2+

24 Eisen + Titan Blauer Saphir Fe2+/Ti4+

25 Chrom + Eisen Rubin Cr3+ (+ Fe2+/Ti4+ oder Fe3+)

26 Chrom + Vanadium oder Eisen Smaragd Cr3+ (+V3+ und/oder Fe2+/Fe3+)

27 Kupfer + Mangan Paraiba-Turmalin Cu2 + + Mn3+ > Temperatur < Mn3+ grün

28 Farbveränderungen Temperatur oder ionisierende Strahlung Änderung der Wertigkeit der farbgebenden Ionen Änderung der selektiven Absorption

29 Ionen der seltenen Erden Zirkon Uran + REE (Neodym) Apatit Neodym, Praseodym

30 Farbzentren Elektronische Defekte = Gitterfehler Leerstelle verursachen selektive Absorption Farbe Ersatz Zwischengitterplatz

31 Entstehung und Stabilität von Farbzentren Stabilität Temperatur- und Lichtempfindlichkeit Farbe bleicht aus Entstehung: Ionisierende Strahlung Alpha-, Beta- oder Neutronenstrahlung Gamma-Strahlung Herkunft: radioaktive Minerale in den Bildungsgesteinen oder in benachbarten Gesteinen.

32 Farbzentren bei Diamant Kohlenstoff - C 4 Außenelektronen 4 e- Gelbe, orange und braune Diamanten: Stickstoff N 5 Außenelektronen 5 eblaue Diamanten: Bor B 3 Außenelektronen 3 e-

33 Farbzentren bei Diamant Pinkfarbige Diamanten: Plastische Deformationen des Kristallgitters

34 Gammastrahlen Rauchquarz [DO4/M+]+ + [AO4]- Bergkristall [DO4/M+]0 + [AO4]0 D = Elektronendonator ersetzt Si: Al C A = Elektronenakzeptor ersetzt Si: Ge, Ti M = Li, H Erhitzen Aluminium-haltige Quarze Lemonquarz partielle Ausheilung [DO4]0 + [AO4/M+]0

35 Farbverteilung - Farbzonierung

36 Ausscheidungen von Mineralen z.b. Hämatit (Fe2O3) Citrin gebrannter Amethyst Achat

37 Einschlüsse z.b. Hämatit (Fe2O3) Feldspat: Oregon Sunstone Erdbeerquarz

38 Färbung durch metallische Reflexion Bevorzugte Reflexion des Lichts in einem Teil des Spektralbereichs verleiht einem Metall oder einer metallischen Verbindung seine charakteristische Farbe. Gold Pyrit

39 Färbung durch Lichtbeugung Beugung + Interferenz

40 Die Farbe ist das wichtigste Bewertungskriterium von Edelsteinen. Die Ursachen der Farben sind vielfältig Farbenvielfalt Kombinationen führen zu verschiedenen Farbtönen innerhalb einer Edelsteinart. Das Farbempfinden ist subjektiv und von verschiedenen Faktoren abhängig. Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit