saphir

saphir
Corindon-244277.jpg
Saphirs bruts de différentes couleurs de Ratnapura, Sri Lanka
Généralités et classement
Autres noms

Safir

formule chimique Al 2 O 3
Classe minérale
(et éventuellement département) 		voir corindon
Minéraux similaires Cordiérite , benitoite , kyanite , indigolite (minéral du groupe de la tourmaline ), spinelle , tanzanite , topaze , zircon
Données cristallographiques
Système de cristal trigone
classe de cristal ; symbole ditrigonal-scalénoédrique; 3  2 / m
Propriétés physiques
Dureté de Mohs 9
Densité (g / cm 3 ) 3,95 à 4,03
Clivage non
Pause ; Ténacité en forme de coquille, éclatant, cassant
Couleur bleu; au sens large toutes les couleurs sauf le rouge
Couleur de la ligne blanc
transparence transparent à opaque
briller Verre brillant
Optique cristal
Indices de réfraction n ω  = 1,767 à 1,772
N ε  = 1,759 à 1,763
Biréfringence = 0,008 à 0,009
Caractère optique uniaxial négatif
Pléochroïsme uniquement du saphir de couleur orange fort (jaune-brun-orange à incolore), autres couleurs faibles à claires
Autres propriétés
Comportement chimique insoluble dans l'acide

Saphir (débat [zaːfiɐ̯] ou [zafiːɐ̯] ), et Safir , une variété de corindon minéral . Toutes les variétés incolores et aux couleurs vives sont attribuées au saphir, à l'exception du rubis rouge . Dans un sens plus étroit, le terme désigne aujourd'hui les variantes bleues, qui vont du bleu ciel au bleu foncé qui passe au noir et peut varier en couleur en fonction de l'incidence de la lumière.

étymologie

Le mot saphir (au 13ème siècle terme pour le bleu des pierres précieuses , en particulier pour les lapis lazuli ) Peut être largement tracée: latin tardif sapphirus , latin sappirus , grec ancien σάπφειρος sappheiros , probablement de l' araméen sampîr (araméen Saphira =, la Belle « ) ou Hebrew סַפִּיר saphir et avec l' arabe صفير, DMG ṣafīr est lié. Certains linguistes suggèrent d'autres dérivations : le vieil iranien sani-prijam et le sanskrit शनिप्रिय shanipriya - composé de शनि Shani « Saturne » et “ priya « aimé » - ce qui signifie « aimé / adoré par Saturne ».

Les noms commerciaux suivants sont trompeurs et périmés : aigue-marine orientale (saphir bleu verdâtre), jacinthe orientale (saphir rose), émeraude orientale (saphir vert) et topaze orientale (saphir jaune).

Propriétés

Comme tout le corindon, le saphir cristallise aussi dans le système cristallin rhomboédrique avec la composition chimique Al 2 O 3 et se développe principalement à double face, en forme de tonneau, pyramidale à six faces et prismatiques cristaux . La résistance chimique est également typique du corindon. Entre autres choses, le saphir est insoluble dans l'acide et ne fond qu'à une température de 2050 ° C.

A 25°C, la conductivité thermique est de 41,9 W/(m·K) et la capacité calorifique est de 754 J/(kg·K). Cette conductivité thermique, qui est comparativement élevée pour les matériaux isolants , augmente fortement à basse température et diminue à haute température - à 1200 ° C jusqu'à un dixième de la valeur à température ambiante.

Couleur et effets optiques

Saphir étoilé taille cabochon de 183 ct (Étoile de Bombay)

En tant que substances qui contribuent à la coloration, les saphirs contiennent de petits mélanges de Fe 2+ et Ti 4+ ou Co 2+ (bleu), Fe 3+ (jaune et vert), Cr 3+ (selon la concentration rouge (par définition un rubis) ) au rose), Ti 3+ (rose) et/ou V 4+ (violet, avec le chrome et l'orange fer). Le saphir leuco incolore , en revanche, ne contient aucun adjuvant.

Le classique de pierres précieuses saphir est un bleu intense , mais pas trop sombre ( « saphir du Cachemire »). Les saphirs trouvés dans le canyon Yogo Gulch au Montana sont principalement d'un bleu profond. Une spécialité parmi les saphirs pierres précieuses est le soi-disant Padparadscha , qui vient principalement d'Asie , une variante de couleur rose à orange, dont le nom est dérivé du mot cinghalais pour fleur de lotus . Les Padparadschas viennent à l'origine du Sri Lanka , mais sont maintenant souvent colorés et peuvent alors venir du monde entier.

Les Saphirs étoiles , qui ont reçu l' astérisme effet optique, sont aussi en grande demande . En raison des aiguilles de rutile incrustées orientées , une réflexion plus ou moins parfaite en forme d'étoile à six rayons peut être observée .

Éducation et emplacements

Saphir taille brillant de Yogo Gulch, Montana

Pour les conditions d'enseignement, voir Korund # Bildung und Fundorte .

Jusqu'à récemment, les plus importants producteurs de saphirs étaient le Sri Lanka et l' Inde , aujourd'hui les pierres précieuses proviennent également des États - Unis , en particulier du Montana, où l'on trouve des saphirs à Yogo Gulch, en Australie et au Nigeria . Les saphirs de Madagascar , plus précisément d' Ilakaka , sont considérés comme de très haute qualité, mais sont généralement déclarés comme provenant du Sri Lanka car ils atteignent des prix plus élevés. La production en Australie a considérablement diminué ces dernières années.

Le plus grand saphir du monde trouvé jusqu'à présent, le soi-disant «étoile d'Adam», pèse 1 404 carats et a été découvert au Sri Lanka. Sa valeur est estimée à environ 90 millions d'euros.

Production synthétique et traitement chimico-technique

Dès le Moyen Âge, il y a eu des tentatives pour fabriquer artificiellement ou imiter la « pierre de saphir ».

Les saphirs synthétiques sont fabriqués dans une qualité parfaite, dans différentes couleurs et dans des tailles presque illimitées depuis 1910. Par exemple, le nom commercial désormais obsolète « Amaryl » désigne un saphir synthétique vert clair. Les saphirs synthétiques incolores sont parfois commercialisés sous le nom commercial trompeur de « Diamandite » ou « Diamondite » et servent d' imitations de diamant .

La plupart des saphirs disponibles dans le commerce en tant que "naturels" sont traités thermiquement, le traitement thermique étant utilisé à la fois pour changer la couleur et pour augmenter la clarté d'un saphir. Avec un traitement thermique léger, les structures microscopiques telles que les aiguilles de rutile (« soie ») sont conservées ; lorsqu'elles sont chauffées à haute température (environ 1800°C) ces micro-inclusions naturelles se dissolvent et le saphir devient clair. Si le saphir se refroidit à nouveau très lentement, les micro-inclusions peuvent se reformer. De cette façon, un saphir synthétique riche en Ti peut être transformé en saphir étoilé (ou rubis). Les fissures superficielles ou les petites bosses sont souvent recouvertes en faisant fondre du borax et du verre cristal au plomb ou en les traitant avec de l'huile.

Les saphirs bleus en particulier peuvent également être obtenus par un procédé de diffusion , la couche bleue n'étant que très fine et superficielle. Depuis environ 2000, les saphirs sont souvent chauffés à 1800 ° C avec de la poudre de béryllium afin de supprimer les tons bleus. Cela crée des saphirs jaune intense à orange. Des fournisseurs connus utilisent également des saphirs traités, incluant parfois le traitement de diffusion controversé, mais sans déclaration individuelle ( p . ex. Tiffany & Co. ).

Saphirs synthétiques incolores

Le cristal de saphir (synonyme de flux de saphir ) décrit des plaques plates, pour la plupart incolores, en corindon synthétique . Entre autres, ils sont utilisés en horlogerie comme verres de montre . Le nom est trompeur car le verre saphir n'est pas un verre . Le cristal de saphir a une structure cristalline et non vitreuse ( amorphe ). Avec une dureté Mohs de 9, le saphir est le quatrième plus dur de tous les matériaux transparents après la moissanite , le nitrure de silicium cubique et le diamant et est donc particulièrement apprécié dans cette application pour sa résistance aux rayures. Le cristal de saphir est un saphir synthétique de haute pureté (monocristallin), fabriqué à partir d' oxyde d' aluminium fondu . La formule chimique est Al 2 O 3 .

Le verre saphir est légèrement moins sensible aux chocs que le verre de quartz ou le verre minéral conventionnel et a un très haut niveau de transmission et de réfraction de la lumière . Néanmoins, même le verre saphir brise les objets tranchants et durs sous une forte pression. L'opinion populaire selon laquelle les verres en saphir sont absolument inrayables est exagérée : si d'autres matériaux très durs (par exemple le granit ) et une forte pression (par exemple un impact) agissent sur le verre saphir, de fines rayures peuvent également se produire ici , mais se produisent très rarement. L'abrasion de l'aluminium, que l'on appelle à tort « rayures » et qui peut se produire lorsqu'il heurte des surfaces en aluminium, peut souvent être observée. Ces abrasions sont une liaison matérielle durable, mais peuvent être facilement éliminées avec une gomme .

Propriétés physiques du cristal de saphir synthétique :

À l'aide d'un appareil de test de diamant électronique , utilisé pour la détermination fiable des diamants taillés naturellement dans l'industrie de la bijouterie, vous pouvez différencier de manière fiable le verre saphir du verre ordinaire en raison de sa conductivité thermique nettement plus élevée.

Il existe différents procédés de fabrication à partir de la masse fondue (en plus d'autres procédés techniquement insignifiants à partir du fondant (fusion des sels métalliques) ou hydrothermaux) :

Dans le procédé Verneuil, la poudre d'oxyde d'aluminium est fondue sur un petit morceau de saphir dans une chambre à des températures supérieures à 2050 °C à l'aide d'une flamme oxhydrique , de sorte qu'elle se transforme en une poire de cristal de 3 à 4 cm de diamètre et de 11 à 14 cm de longueur. Ce verre saphir est coupé en tranches à l'aide de disques diamantés, qui sont ensuite meulés et polis jusqu'à ce que des disques transparents en verre saphir à surface brillante soient créés. Selon les spécifications du client, les vitres sont également dotées d'un biseau poli . La connaissance de la production efficace de verres en saphir de haute qualité et en particulier la production des machines et équipements nécessaires à cette fin a longtemps été un secret commercial bien gardé.

Le verre saphir étant extrêmement résistant aux rayures en raison de sa dureté élevée, il est souvent utilisé dans les montres de haute qualité, mais des montres avec verres en saphir peuvent également être trouvées sur le marché à moins de 60 euros. Pour quelques marques horlogères de fabrication suisse de très haute qualité , l'ensemble du boîtier de la montre est en saphir. En outre, il existe même des mouvements mécaniques produits en série , dont toutes les plaques sont en verre saphir pour donner un aperçu de l'intérieur de la mécanique. Un très petit nombre de fabricants et de transformateurs de verre saphir synthétique domine le marché mondial, notamment en raison de son traitement complexe dans des formes particulièrement complexes. Les fabricants sont basés en France , en Suisse, en Pologne et en Chine / Hong Kong , à l' Ile Maurice et au Japon .

Sont systématiquement à haute Saphiruhrgläsern revêtements spéciaux tels. B. revêtement antireflet pour réduire la réflexion de la lumière. Dans le passé, un reflet bleuté pouvait être observé chez certains fabricants. Fabriqués avant 2000, ces revêtements antireflet ne sont généralement pas suffisamment résistants aux rayures. Ces derniers temps, cependant, ces revêtements n'ont pour la plupart plus été amovibles ni effacés, et un tel revêtement ne peut généralement être reconnu que par l'effet que le spectateur ne peut plus voir aucun cristal. Cette caractéristique est particulièrement prononcée dans les verres saphir avec un revêtement antireflet sur les deux faces ; le spectateur pense qu'il regarde une horloge sans verre. Avec un simple test, le verre saphir peut être distingué des autres verres de montre. Grâce à la structure cristalline, une goutte d'eau perle à la surface très lentement et sans trace lorsque le verre saphir est maintenu en biais. En comparaison directe, la goutte descend visiblement plus vite sur le verre minéral ou le verre plastique et laisse une fine traînée.

La vitre de protection des téléphones portables à prix élevé de certains fabricants est en verre saphir. Le verre de protection de l' écran à cristaux liquides se compose généralement d'un verre de protection spécial pour les écrans (par exemple, le verre Gorilla ). Le verre saphir peut également être utilisé comme écran anti-rayures dans les smartphones .

Utiliser comme pierre précieuse

Saphir Logan du Musée national d'histoire naturelle de Washington DC

Les saphirs sont principalement transformés en pierres précieuses . Les pierres transparentes de haute qualité (le moins d'inclusions possibles) sont taillées en facettes , les pierres opaques, et surtout celles avec astérisme , sont transformées en cabochons pour souligner l'effet étoile.

Le plus gros saphir jamais taillé est le « Star of India » avec un poids de 563,35  carats (112,67 grammes). La pierre trouvée au Sri Lanka , vieille d'environ 2 milliards d'années, a été offerte au Musée américain d'histoire naturelle en 1901 par John Pierpont Morgan et peut y être vue.

  • Saphir, Padparadscha, taille antique, 2,28 ct

  • Saphir bleu, taille coussin, 2,08 ct

  • Saphir bleu, taille rayonnante, 1,15 ct

  • Saphir avec changement de couleur 1,40 ct

  • Saphir jaune-vert, non traité, 0,67 ct

  • Saphir violet, 2,48 ct

  • Saphir violet, taille poire, 3,20 ct

  • Saphir rose, octogone, 1.17ct

  • Saphir jaune, navette ou marquise, 6,87 ct

Autres utilisations

En plus de son utilisation comme pierre précieuse , le saphir a été utilisé dans les platines des années 1950 et 1960 comme matériau pour le stylet de ramassage et a conduit au nom familier de saphir pour ce stylet.

En raison de sa dureté élevée et de sa résistance à l'abrasion, le saphir est également utilisé comme guide, entre autres. utilisé pour l' électroérosion à fil et les machines textiles. Par rapport au diamant plus solide , il offre des avantages de coût considérables malgré sa durée de vie plus courte.

Les disques de saphir monocristallin synthétique sont le matériau de substrat le plus important pour la croissance artificielle ( hétéroépitaxie ) du nitrure de gallium monocristallin , le matériau des diodes électroluminescentes bleues, blanches et vertes ainsi que des diodes laser bleues .

Dopé de titane en tant qu'ion laser actif, le saphir synthétique sert de cristal hôte au titane : laser saphir - un laser qui fonctionne dans la gamme de longueurs d'onde de 700 à environ 1000 nanomètres .

Des saphirs synthétiques d'un diamètre allant jusqu'à 75 centimètres sont utilisés pour les hublots des avions de reconnaissance, des missiles anti-aériens ou des engins spatiaux exposés à des charges extrêmes.

Dans des cas particuliers, le saphir est également utilisé dans les instruments scientifiques des voyages spatiaux, par exemple dans la mission Genesis .

En raison de sa conductivité thermique élevée de 40 W / (m · K) à une température de 25 ° C par rapport à d'autres matériaux isolants, les disques fabriqués dans ce matériau sont utilisés dans des expériences scientifiques, par exemple lorsqu'un refroidissement efficace ou un contrôle précis de la température est requis l'observation doit être faite à travers un support transparent. Au fur et à mesure que la température augmente, la conductivité thermique diminue et est toujours de 12 W/(m·K) à 400°C et seulement de 4 W/(m·K) à 1200°C. Une baisse de température, en revanche, provoque une forte augmentation de la conductivité thermique, qui atteint une valeur de 10 000 W/(m · K) à une température de -200°C, rendant le saphir très adapté aux expériences à basse température.

Dans la technologie dite silicium sur saphir , les circuits intégrés sont réalisés à l' aide de couches de silicium sur saphir réalisées de manière hétéroépitaxiale .

Médecine ésotérique et monastique

La variante bleu ciel est généralement associée à des qualités telles que le calme, la pureté et la paix. Il n'y a aucune preuve scientifique des effets physiques ou psychologiques allégués. Le saphir a également été mentionné dans les ouvrages de médecine médiévale.

Voir également

Littérature

  • D. Schwarz, S. Greiff, R. Schlüssel, K. Schmetzer, A. Peretti, H.-J. Bernhardt, P. Rustenmeyer, RE Kane, A. Weerth, CP Smith, G. Bosshart, Ch. Bank, J. Kanis, BJ Neville, F. c. Gnielinski, R. Hochleitner, HH Hänni : rubis, saphir, corindon. Beau, dur, rare, précieux (= Christian Weise [Hrsg.] : ExtraLapis . Band 15 ). Weise, Munich 1998, ISBN 3-921656-45-1 .
  • Matthias Bodenhöfer : Ilakaka - capitale du saphir. Une étude politico-écologique de l'extraction du saphir à Madagascar . Université Albert Ludwig, Fribourg i. Br. 2004 ( freidok.uni-freiburg.de [consulté le 3 octobre 2020] Travaux scientifiques).
  • Petr Korbel, Milan Novák: Mineral Encyclopedia (=  Villager Nature ). Edition Dörfler in Nebel-Verlag, Eggolsheim 2002, ISBN 978-3-89555-076-8 , p. 82 .
  • Walter Schumann : Pierres précieuses et pierres précieuses. Toutes sortes et variétés. 1900 pièces uniques . 16e édition revue et corrigée. BLV Verlag, Munich 2014, ISBN 978-3-8354-1171-5 , p. 102-105 .

liens web

Commons : Sapphire  - collection d'images, de vidéos et de fichiers audio

Preuve individuelle

  1. ^ Wilhelm Ganzenmüller : Contributions à l'histoire de la technologie et de l'alchimie . Verlag Chemie, Weinheim an der Bergstrasse 1956, p.  169–176 , doi : 10.1002 / jpln.19560750107 ( disponible en ligne sur publikationsserver.tu-braunschweig.de [consulté le 3 octobre 2020]).
  2. ↑ saphir. Dans : duden.de. Duden en ligne , consulté le 3 octobre 2020 .
  3. ↑ Karl Lokotsch : Dictionnaire étymologique des mots européens (germaniques, romans et slaves) d'origine orientale (=  bibliothèque indo-germanique . Volume  2 ). 2e édition inchangée. Librairie de l'Université Carl Winters, Heidelberg 1927, p. 145 , 1830. Sskr. Saniprija ( disponible en ligne sur archive.org  - Internet Archive ).
  4. ↑ saphir . Dans : Kluge : Dictionnaire étymologique de la langue allemande .
  5. ↑ Inscription sur oxyde d'aluminium / corindon. Dans : Römpp Online . Georg Thieme Verlag, consulté le 21 mai 2016.
  6. ↑ Propriétés matérielles du saphir synthétique sur oskar-moser.de ( Memento du 4 mars 2016 dans Internet Archive )
  7. ↑ Carl Arnold : Repetitorium der Chemie, avec une attention particulière aux composés importants pour la médecine ainsi que la « Pharmacopoeia for the German Empire » et d'autres pharmacopées . 7e édition. Leopold Voss, Hambourg et Leipzig 1896, p.  213 (première édition : 1884).
  8. ^ Daniel Lingenhöhl : Minéraux : Jusqu'à présent, le plus grand saphir du monde a été excavé. Spektrum.de , 8 janvier 2016, consulté le 3 octobre 2020 .
  9. ^ Anton Trutmann : Pharmacopée. (Hs. XI. 61 de la Burgerbibliothek Berne). Édition par Rainer Sutterer : « Pharmacopoeia » d'Anton Trutmann, Partie I : Texte. Thèse de médecine Bonn 1976, fiche 56 ("Nim urinam [...] in it solvier alun et leig christallum purum pendant 7 jours, Darnoch [...] sud in lasûr, donc héberge un saphir").
  10. ↑ Le grand lexique d'art par PW Hartmann - Amaryl. Dans : beyars.com. Consulté le 3 octobre 2020 .
  11. ↑ Pierres précieuses - synthèses, imitations et faux noms commerciaux. Dans : carat-online.at. 18 mars 2020, consulté le 3 octobre 2020 .
  12. ↑ John L. Emmett, Kenneth Scarratt, Shane F. McClure, Thomas Moses, Troy R. Douthit, Richard Hughes, Steven Novak, James E. Shigley, Wuyi Wang, Owen Bordelon, Robert E. Kane : Beryllium Diffusion of Ruby and Sapphire . Dans : Gemmes & Gemmologie . enregistrer 39 , non. 2 , 2003, p. 84-135 (anglais, gia.edu [PDF; 3.9 Mo ; consulté le 3 octobre 2020]).
  13. ^ Johann Georg Krünitz , Friedrich Jakob Floerken , Heinrich Gustav Flörke , Johann Wilhelm David Korth : Encyclopédie économique . enregistrer  136 , 1824, p. 431 ( aperçu limité dans Google Recherche de Livres [consulté le 3 octobre 2020]).
  14. ↑ DESY News : Fenêtres super dures en céramique transparente. 17 mars 2017, consulté le 3 septembre 2020 .
  15. ↑ Cristaux artificiels. Dans : Mineralienatlas Lexikon. Stefan Schorn et al., Consulté le 3 octobre 2020 .
  16. ↑ Oxyde d' aluminium pour saphir sur finepowder.de ( Memento du 28 août 2013 dans Internet Archive )
  17. ↑ La particularité du verre saphir - check : comment reconnaître le verre saphir ? Vild, 24 septembre 2018, consulté le 3 octobre 2020 .
  18. ↑ Andreas Müller : Smartphones : verre saphir au laboratoire. Dans : notebookcheck.com. 11 juillet 2014, consulté le 3 octobre 2020 .
  19. ↑ Star of India. Dans : amnh.org. Musée américain d'histoire naturelle , consulté le 3 octobre 2020 .
  20. ↑ Fiche technique du saphir monocristallin. (PDF 82 Ko) Dans : sappro.de. GWI Sapphire, 2 mai 2019, consulté le 3 octobre 2020 .
  21. ^ Raimund Struck : Hildegardis De lapidibus ex libro simplicis medicinae : Édition critique comparant d'autres lapidaires . Université de Heidelberg, Marbourg 1985, p. 24-29, 100 (thèse de médecine).
  22. ^ Marie-Louise Portmann : Hildegard von Bingen - Le pouvoir de guérison de la nature "Physica" . Pattloch Verlag, Augsbourg 1991, ISBN 3-629-00567-5 , p. 306-309 .