Kategoria granatu IX : krzemiany | |
Surowy kryształ granatu. | |
Generał | |
---|---|
numer CAS | |
Klasa Strunz |
9.AD.25
9 Niesklasyfikowane KRZEMIANY Strunza ( germaniany ) |
Wzór chemiczny | X 2+ 3 Y 3+ 2 [SiO 4 4– ] 3 |
Identyfikacja | |
Kolor | zmienne: czerwono-brązowy, ciemnozielony, czarny |
Klasa kryształu i grupa przestrzenna | heksakizoktaedryczny, Ia 3 d |
System kryształów | sześcienny |
Sieć Bravais | to |
Złamać | muszlowe lub nieregularne |
Skala Mohsa | 6-7,5 |
Linia | Biały |
Blask | szklisty do iglastego |
Właściwości optyczne | |
Właściwości chemiczne | |
Gęstość | 3,5-4,3 |
Właściwości fizyczne | |
Magnetyzm | ferromagnetyczny |
Radioaktywność | każdy |
Jednostki SI i STP, chyba że określono inaczej. | |
Granat oznacza rodzinę minerałów z grupy neokrzemianów krystalizujących w sześciennym (lub izometrycznym) układzie kryształów . Granaty o jakości klejnotów to drobne kamienie .
Użyty samodzielnie termin granat jest prawie synonimem piropo-almandynu . Większość granatów ma rzeczywiście pośredni skład ( stały roztwór ) między tymi dwoma gatunkami (czyste bieguny).
Skała utworzona prawie wyłącznie z granatu nazywana jest granetytem . Granat jest również ważnym składnikiem niektórych skał metamorficznych ( eclogites , paragneiss ), w którym to pozwala zrekonstruować historię ich ciśnienia i temperatury.
Granaty były znane od bardzo długiego czasu od Theophrastus (C 372 -. C. 287 pne ) już nazwał je wąglik (czyli węgiel ). Następnie zostały opisane przez Pliniusza Starszego , przyrodnika początku naszej ery (23-79 ne ), który nazwał granat almandine carbunculus (po francusku: ognisty węgiel ), w korelacji z jego najbardziej rozpowszechnionym kolorem.
Nazwa „granat” jest nowsza, ponieważ pochodzi z 1270 roku . Po raz pierwszy użył go niemiecki teolog i filozof Albert Wielki (1193-1280), który nazwał go od łacińskiej nazwy malum granatum ( ziarno jabłka , granatu ), ze względu na kolor lub od granum ( ziarno ) ze względu na swój kształt.
Granaty są używane w biżuterii od tysięcy lat. W tamtych czasach nazywano je karbunkułami lub czerwonym klejnotem.
Historycznie znaczenie odmian granatu nie będących kamieniami szlachetnymi wynika z faktu, że kamień ten, znacznie mniej rzadki niż szafir czy rubin, był używany do grawerowania agatów, jaspisów, kości słoniowej itp. W postaci proszku ściernego granat był używany do szorstkowania i polerowania tych samych kamieni po niższych kosztach, zwłaszcza kwarcu, który jest mniej twardy. Wobec braku nieszlachetnego korundu użyto bardzo powszechnego granatu. Był to zatem historyczny punkt odniesienia pod względem dostępności i twardości.
W starożytności niektóre granaty ze względu na brak określonej metodologii identyfikacji kamieni szlachetnych (niezbyt rygorystyczne testy empiryczne) były czasami, podobnie jak spinele , mylone z rubinami, zwłaszcza w różnych rodzajach granatów. Ale ogromna różnica w twardości między tymi kamieniami, a także w rozszczepieniu pozwoliła z łatwością uniknąć oszustwa.
Firma Garnet przeżyła szczególny rozkwit podczas upadku Cesarstwa Rzymskiego, kiedy to „barbarzyńscy” jubilerzy przyjęli styl bizantyjski, dodając swoją wiedzę cloisonné i inne techniki typowe dla tych regionów. Na przykład w Muzeum Zabytków Narodowych w Saint-Germain-en-Laye lub w Muzeum w Cluny można zobaczyć biżuterię Merowingów składającą się z granatów, w szczególności fibulae . Granaty są tam systematycznie grubo polerowane i nigdy nie fasetowane, aby jak najlepiej zachować początkową objętość surowego kamienia.
W 1892 roku Hunzowie użyli pocisków wykonanych z granatów przeciwko wojskom brytyjskim w Kaszmirze , wierząc, że ich śmiertelne działanie jest lepsze od ołowianych kul.
Granaty powstają z trzech grup krzemianowych związanych z dwuwartościowymi i trójwartościowymi kationami metali o wzorze ogólnym X 3 Y 2 (SiO 4 ) 3lub:
W ten sposób definiujemy całą rodzinę minerałów, które rozkładamy według tych pierwiastków. Anglosasi, od czasów Winchella w 1933 roku, wolą rozbić rodzinę granatów z pierwiastków biwalentnych, których głównym składnikiem jest wapń . Istnieją zatem dwie grupy granatów:
seria | ugrandite | piralspit | |||
Y = | X = | Ca 2+ | Fe 2+ | Mg 2+ | Mn 2+ |
Al 3+ | granaty glinowe | brutto | almandyna | pirop | spessartite |
Fe 3+ | żelazne granaty | andradyt | rwa kulszowa | khoarite | kalderyt |
Cr 3+ | chromowane granaty | uvarovite | - | zapalenie rogówki | - |
Ti występuje do 1% w almandyn i 5% w melanitach, czarnych odmianach andradytu (można osiągnąć nawet 20% Ti). Itr może być zaangażowany w inne granaty, takie jak spessartiny, które mogą zawierać do 5% Y 2 O 3 lub Zn.
Granaty to krzemiany, a dokładniej neokrzemiany , pochodzące z greckiego nesos (wyspy), ponieważ powstają z izolowanych [SiO 4 ] tetraedrów , niezwiązanych ze sobą. Struktura składa się z trójwymiarowej sieci ośmiościanów i czworościanów, które mają wspólne wierzchołki i składają się z atomów tlenu. Wszystkie tlenki są takie same, a każdy z nich jest wierzchołkiem ośmiościanu i czworościanu. W przestrzeni pomiędzy tymi wielościanami znajdują się wgłębienia w postaci trójkątnych dwunastościanów , w których umieszczone są dwuwartościowe kationy koordynacyjne 8. Wnęki te można określić jako tetragonalne antypryzmaty zdeformowane w taki sposób, że wierzchołki nie są już współpłaszczyznowe. Siatka ma bardzo duże rozmiary, ponieważ zawiera nie mniej niż 96 atomów tlenu. Nie zaobserwowano rozszczepienia.
Granaty to minerały izomorficzne , grupa 4 / m32 / m układu sześciennego, o formach pochodnych:
Ze względu na dużą liczbę różnych pierwiastków chemicznych, które je tworzą, granaty mają szeroką gamę kolorów, od żółtego do czerwonego poprzez zielony i czarny, tylko kolor niebieski nie jest reprezentowany.
Chociaż dominujący idiochromatyczny kolor granatów (tj. Odpowiadający głównym pierwiastkom minerału) jest czerwonawo-brązowy ze względu na obecność żelaza w granatach piralspitów, granatów ugrandytowych lub granatów wapniowych, są one na ogół tylko słabo czysto zabarwione i dlatego są szczególnie wrażliwe na zanieczyszczenia pierwiastki (barwniki allochromatyczne).
Uwarowit , ale należących do grupy ugrandites jest znanym przykładem idiochromatic zabarwienia. Jego ciemnozielony kolor ma to samo pochodzenie co szmaragd: jest spowodowany obecnością chromu III w miejscu oktaedrycznym w kowalencyjnym wiązaniu z tlenem.
Pewne drugorzędne pierwiastki chemiczne w sieci granatów można zastąpić kationami, aby nadać im kolor allochromatyczny (w stosunku do zanieczyszczeń). Jony Cr 3+ , V 3+ i Ti 3+ , 4+ mogą nadać granatom zupełnie nowy wygląd i rozgłos. Tak więc, można wymienić odmiany Tsavorite granat, Grossular granat zabarwionej zielonej w obecności wanadu i Demantoid granat, której szczególna zielony kolor jest spowodowany obecnością chromu andradyt, andradyt sam zwany melanit gdy są zabarwione na czarno przez obecność tytanu pod wpływem przejścia elektronicznego Fe 3+ - Ti 4+ , które również barwi szafirowo na niebiesko. Na koniec nie zapominajmy o granatach malezyjskich, które, jeśli są bogate w wanad, reagują na promieniowanie UV, a następnie emitują w świetle białym kolory inne niż barwy emisji.
Niektóre granaty są czasami oznaczone gwiazdkami. Granat nazywany jest „gwiazdą”, gdy drobne igiełkowe i równoległe inkluzje tworzą optyczne zjawisko asteryzmu, zjawisko załamania światła w różnych kierunkach, co powoduje pojawienie się gwiazdy. Gwiazda ta często ma cztery gałęzie, rzadziej sześć.
Twardość granatów (7-7,5) często sprawia, że są stosowane w przemyśle jako środki ścierne (w szczególności większą gęstość pyropes ponieważ formowane są pod wysokim ciśnieniem), ale trudniej jest korundem korzystne (9).
Granaty są również badane przez geologów jako geotermobarometr. Umożliwiają określenie temperatury i / lub ciśnienia formacji skalnej. Geolodzy wykorzystują tę właściwość, aby określić, czy skała przeszła sprzyjające warunki ciśnienia i temperatury, aby zawierać diamenty lub ropę.
Granaty syntetyczne otrzymuje się w temperaturze 500 ° C i ciśnieniu wody 500 barów, przy czym woda pod ciśnieniem umożliwia obniżenie temperatury formowania.
Minerały z rodziny granatów występują w szerokiej gamie kolorów:
Struktura krystalograficzna granatów została rozszerzona z prototypu o związki chemiczne o wzorze ogólnym A 3 B 2 ( C O 4 ) 3 . Zamiast krzemu w miejscu C umieszczono wiele pierwiastków , w tym german , gal , glin , wanad i żelazo .
Jako syntetyczny kamień szlachetny zastosowano granat itrowo-glinowy (YAG), Y 3 Al 2 (AlO 4 ) 3 . Ze względu na dość wysoki współczynnik załamania światła, YAG był używany jako imitacja diamentu w latach 70. XX wieku, aż do opracowania metod produkcji bardziej realistycznej imitacji cyrkonu sześciennego w ilościach handlowych. Te granaty YAl, domieszkowane neodymem (Nd 3+ ), mogą być stosowane jako środek wzmacniający w laserach .
Ciekawe właściwości magnetyczne uzyskuje się stosując odpowiednie pierwiastki. W granacie żelazo-itrowym (YIG), Y 3 Fe 2 (Fe O 4 ) 3 , pięć jonów żelaza (III) zajmuje dwa miejsca oktaedryczne i trzy miejsca tetraedryczne , przy czym jony itru (III) są skoordynowane z ośmioma jonami tlenu w nieregularny sześcian. Jony żelaza w dwóch miejscach koordynacyjnych mają różne spiny , co powoduje zachowanie magnetyczne . Materiał yig jest ferrimagnetyczne o temperaturze Curie 550 K .
Innym przykładem jest granat gadolinowo-galowy , Gd 3 Ga 2 (GaO 4 ) 3, który jest syntetyzowany do stosowania jako podłoże do epitaksji w fazie ciekłej magnetycznych folii granatu do pamięci pęcherzykowych i filmów magnetooptycznych .
Granaty są używane w biżuterii do wyrobu różnorodnej biżuterii.
Przemysł biżuterii z granatów istniał od połowy XIX wieku w Roussillon , z minerałów, których proweniencja prawdopodobnie nie jest lokalna. Jest dynamicznie rozwijającym się na przełomie XIX th century , czasu ani biżuterii Garnet nabierają symbolicznego wartości regionalist, które wskazują na pochodzenie katalońskiej kultury i osoby, która go nosi. Po szaleństwie w pierwszej połowie XX wieku po wojnie produkcja spadła i została wznowiona w latach 90. przez profesjonalistów. . Od listopada 2018 r. Biżuteria „ Perpignan granat ” posiada etykietę z oznaczeniem geograficznym .
Sztuczne granaty mają inne zastosowania niż w biżuterii. Na przykład granaty żelazowo-itrowe (YIG) mają właściwości magnetyczne i są używane jako czujniki, serwomechanizmy i jako podłoże mikrofalowe.
Większość sztucznych granatów nie jest krzemianami, ale YAG (granat itrowo-glinowy) Y 3 3+ Al 5 3+ O 12 2- i jest domieszkowany, aby był silnie fluorescencyjny. Tlenek itru jest stosowany w specjalnej ceramice do tworzenia itru (YAG) in situ w reakcji z tlenkiem glinu. Obecność itru tworzy puste przestrzenie na powierzchni ziaren tlenku glinu, które mogą migrować do rdzenia tlenku glinu i ułatwiać jego spiekanie .
Naturalne granaty są również szeroko stosowane jako materiały ścierne ( pirop ).
Szczególnie granat almandynowy, szeroko stosowany w cięciu wodnym strumieniem ściernym.
Współcześnie geotermalobarometria , zastosowana do naturalnych granatów, pozwala na określenie warunków ciśnieniowych i temperaturowych, w jakich formowała się skała, a tym samym określenie możliwości znalezienia tam ropy czy diamentu.
Wielką wagę przywiązują do tego różne wierzenia:
Granat jest również uważany za święty kamień przez wiele plemion Indian amerykańskich.
Uważa się, że granat chroni przed obrażeniami i trucizną, zatrzymuje krwawienie, symbolizuje prawdę i lojalność oraz zapewnia dobrobyt.
Jest to zwłaszcza kamień półszlachetny tradycyjnie kojarzony przez jubilerów w styczniu w związku z urodzeniami.