Рубин — драгоценный камень розовато-красного или кроваво-красного цвета , разновидность минерала корунда ( оксида алюминия ). Рубин — один из самых популярных традиционных ювелирных камней, очень прочный. Другие разновидности корунда ювелирного качества называются сапфирами . Рубин — один из традиционных кардинальных камней , наряду с аметистом , сапфиром , изумрудом и алмазом . [3] Слово «рубин» происходит от ruber , латинского слова «красный». Цвет рубина обусловлен элементом хромом .
Некоторые драгоценные камни, которые в народе или исторически называются рубинами, например, рубин Черного принца в Британской императорской государственной короне , на самом деле являются шпинелями . Когда-то они были известны как «рубины Баласа».
Качество рубина определяется его цветом, огранкой и чистотой, которые, наряду с весом в каратах , влияют на его стоимость. Самый яркий и самый ценный оттенок красного, называемый кроваво-красным или голубиной кровью, имеет большую надбавку по сравнению с другими рубинами аналогичного качества. После цвета следует чистота: подобно бриллиантам, чистый камень будет иметь надбавку, но рубин без каких-либо игольчатых рутиловых включений может указывать на то, что камень был обработан. Рубин является традиционным камнем июля и обычно более розовым, чем гранат , хотя некоторые родолитовые гранаты имеют похожий розоватый оттенок, как и большинство рубинов. Самым ценным рубином в мире, проданным на аукционе, является Sunrise Ruby , который был продан за 34,8 миллиона долларов США. [4]
Рубины имеют твердость 9,0 по шкале Мооса твердости минералов . Среди природных драгоценных камней только муассанит и алмаз тверже, причем алмаз имеет твердость по Моосу 10,0, а муассанит находится где-то между корундом (рубином) и алмазом по твердости. Сапфир, рубин и чистый корунд представляют собой α-глинозем, самую стабильную форму Al2O3 , в которой 3 электрона покидают каждый ион алюминия , чтобы присоединиться к правильной октаэдрической группе из шести соседних ионов O2− ; в чистом корунде это оставляет все ионы алюминия с очень стабильной конфигурацией без неспаренных электронов или незаполненных энергетических уровней, и кристалл совершенно бесцветный и прозрачный, за исключением изъянов.
Когда атом хрома заменяет случайный атом алюминия, он также теряет 3 электрона, чтобы стать ионом хрома 3+ для поддержания зарядового баланса кристалла Al 2 O 3. Однако ионы Cr 3+ больше и имеют электронные орбитали в других направлениях, чем алюминий. Октаэдрическое расположение ионов O 2− искажено, и энергетические уровни различных орбиталей этих ионов Cr 3+ слегка изменены из-за направлений к ионам O 2− . [6] Эти различия в энергии соответствуют поглощению в ультрафиолетовой, фиолетовой и желто-зеленой областях спектра.
Если один процент ионов алюминия заменить на хром в рубине, желто-зеленое поглощение приведет к красному цвету драгоценного камня. [6] Кроме того, поглощение на любой из указанных выше длин волн стимулирует флуоресцентное излучение красного света с длиной волны 694 нанометра, что добавляет его красному цвету и воспринимаемому блеску . [7] Концентрацию хрома в искусственных рубинах можно регулировать (в процессе выращивания кристаллов), чтобы она была в десять-двадцать раз меньше, чем в натуральных драгоценных камнях. Теодор Майман говорит, что «из-за низкого уровня хрома в этих кристаллах они демонстрируют более светлый красный цвет, чем драгоценный рубин, и называются розовыми рубинами ». [8]
После поглощения коротковолнового света, есть короткий промежуток времени, когда кристаллическая решетка рубина находится в возбужденном состоянии, прежде чем произойдет флуоресценция. Если 694-нанометровые фотоны проходят через кристалл в течение этого времени, они могут стимулировать больше флуоресцентных фотонов, которые будут испускаться в фазе с ними, тем самым усиливая интенсивность этого красного света. Располагая зеркала или другие средства для многократного пропускания испускаемого света через кристалл, рубиновый лазер таким образом производит очень высокую интенсивность когерентного красного света.
Все натуральные рубины имеют недостатки, включая цветные примеси и включения рутиловых игл, известных как «шелк». Геммологи используют эти игольчатые включения, обнаруженные в натуральных рубинах, чтобы отличить их от синтетических, имитаторов или заменителей. Обычно необработанный камень нагревают перед огранкой. В наши дни почти все рубины обрабатывают тем или иным способом, причем наиболее распространенной практикой является термическая обработка. Необработанные рубины высокого качества имеют большую наценку.
Некоторые рубины демонстрируют трех- или шестиконечный астеризм или «звезду». Эти рубины огранены в кабошоны, чтобы правильно отобразить эффект. Астеризмы лучше всего видны при использовании одного источника света и перемещаются по камню по мере движения света или вращения камня. Такие эффекты возникают, когда свет отражается от «шелка» (структурно ориентированных игольчатых включений рутила ) определенным образом. Это один из примеров, когда включения увеличивают стоимость драгоценного камня. Кроме того, рубины могут показывать изменения цвета — хотя это случается очень редко — а также переливчатость или эффект «кошачьего глаза».
Как правило, корунды ювелирного качества всех оттенков красного, включая розовый, называются рубинами. [9] [10] Однако в Соединенных Штатах для того, чтобы называться рубином, необходимо соблюдение минимальной насыщенности цвета; в противном случае камень будет называться розовым сапфиром . [9] Проведение различия между рубинами и розовыми сапфирами является относительно новым, возникшим где-то в 20 веке. Часто различие между рубином и розовым сапфиром нечеткое и может быть предметом споров. В результате сложности и субъективности таких различий торговые организации, такие как Международная ассоциация цветных драгоценных камней (ICGA), приняли более широкое определение рубина, которое охватывает его более светлые оттенки, включая розовый.
Исторически рубины добывались в Таиланде, в округах Пайлин и Самлоут в Камбодже , а также в Афганистане , Австралии , Бразилии , Колумбии , Индии , Намибии , Японии и Шотландии. После Второй мировой войны месторождения рубинов были обнаружены на Мадагаскаре , в Мозамбике , Непале, Пакистане, Таджикистане , Танзании и Вьетнаме . [11]
Республика Северная Македония — единственная страна в континентальной Европе, где есть природные рубины. В основном их можно найти вокруг города Прилеп . Македонские рубины имеют уникальный малиновый цвет. [12]
Несколько рубинов были найдены в американских штатах Монтана , Северная Каролина , Южная Каролина и Вайоминг . [13]
Шпинель , другой красный драгоценный камень, иногда встречается вместе с рубинами в том же самом гравии или мраморе. Красные шпинели могут быть ошибочно приняты за рубины теми, кто не имеет опыта работы с драгоценными камнями. Однако самые лучшие красные шпинели, которые сейчас пользуются большим спросом, могут иметь стоимость, приближающуюся ко всем, кроме лучших образцов рубина. [14] [15] Долина Могок в Верхней Мьянме (Бирма) на протяжении столетий была основным мировым источником рубинов. Этот регион производил некоторые исключительные рубины; однако в последние годы было найдено мало хороших рубинов. В центральной Мьянме область Монг-Хсу начала производить рубины в 1990-х годах и быстро стала основным мировым районом добычи рубинов. Последнее найденное месторождение рубинов в Мьянме находится в Намья (Намязейк), расположенном в северном штате Качин . [16]
В пакистанском Кашмире имеются огромные разведанные запасы миллионов рубинов стоимостью до полумиллиарда долларов. [17] Однако по состоянию на 2017 год существовала только одна шахта (в Читта Катха) из-за отсутствия инвестиций. [18] В Афганистане рубины добывают в Джегдалеке. [19] В 2017 году в Гренландии начала работу шахта Ааппалутток. [20]
Рубины в Гренландии считаются одними из старейших в мире, им около 3 миллиардов лет. Шахта Ааппалутток в Гренландии расположена в 160 километрах к югу от Нуука, столицы Гренландии. Рубины можно проследить от шахты до рынка. [21]
Рубиновый рудник Монтепуэс на северо-востоке Мозамбика расположен на одном из самых значительных месторождений рубинов в мире, [22] хотя рубины были обнаружены здесь впервые только в 2009 году. Менее чем за десятилетие Мозамбик стал самым производительным в мире источником рубинов ювелирного качества. [23] [24]
Рубины, как и другие драгоценные камни, оцениваются по критериям, известным как четыре C, а именно: цвет, огранка, чистота и вес в каратах. Рубины также оцениваются на основе их географического происхождения.
При оценке цветных драгоценных камней цвет является наиболее важным фактором. Цвет делится на три компонента: оттенок , насыщенность и тон . Оттенок относится к цвету, как мы обычно используем этот термин. Прозрачные драгоценные камни встречаются в чистых спектральных оттенках красного, оранжевого, желтого, зеленого, синего, фиолетового. [25] В природе редко встречаются чистые оттенки, поэтому, говоря об оттенке драгоценного камня, мы говорим о первичных и вторичных, а иногда и третичных оттенках. Рубин определяется как красный. Все другие оттенки драгоценного камня корунда называются сапфиром. Рубин может демонстрировать ряд вторичных оттенков, включая оранжевый, пурпурный, фиолетовый и розовый.
Поскольку рубины содержат много включений, их чистота оценивается по размеру включений, количеству, расположению и видимости. Рубины с наивысшими степенями чистоты известны как «чистые на глаз», потому что их включения наименее заметны невооруженным глазом. [26] Рубины также могут иметь тонкие пересекающиеся включения, называемые шелком. Шелк может рассеивать свет, делая внешний вид драгоценного камня ярче, а наличие шелка также может показать, подвергался ли рубин ранее термической обработке, поскольку сильный нагрев разрушает шелк рубина.
Улучшение качества драгоценных камней путем их обработки является обычной практикой. Некоторые виды обработки используются почти во всех случаях и поэтому считаются приемлемыми. В конце 1990-х годов большой запас недорогих материалов вызвал внезапный всплеск предложения термически обработанных рубинов, что привело к снижению цен на рубины.
Используемые усовершенствования включают изменение цвета, повышение прозрачности путем растворения включений рутила, заживление трещин или даже их полное заполнение.
Наиболее распространенной обработкой является применение тепла. Большинство рубинов в нижнем ценовом сегменте рынка подвергаются термической обработке для улучшения цвета, удаления фиолетового оттенка , синих пятен и шелка. Эти термические обработки обычно происходят при температуре около 1800 °C (3300 °F). [27] Некоторые рубины подвергаются процессу низкого нагрева трубки, когда камень нагревается над углем при температуре около 1300 °C (2400 °F) в течение 20-30 минут. Шелк частично разрушается, и цвет улучшается.
Другая обработка, которая стала более распространенной в последние годы, — заполнение свинцовым стеклом . Заполнение трещин внутри рубина свинцовым стеклом (или аналогичным материалом) значительно улучшает прозрачность камня, делая ранее непригодные рубины пригодными для использования в ювелирных изделиях. [28] Процесс выполняется в четыре этапа:
Если необходимо добавить цвет, стеклянный порошок можно «улучшить» с помощью оксидов меди или других металлов, а также таких элементов, как натрий, кальций, калий и т. д.
Второй процесс нагрева можно повторить три-четыре раза, даже применяя разные смеси. [30] Когда ювелирные изделия, содержащие рубины, нагреваются (для ремонта), их не следует покрывать борной кислотой или любым другим веществом, так как это может разъесть поверхность; их не нужно «защищать», как алмаз.
Лечение можно определить, отметив пузырьки в полостях и трещинах с помощью 10-кратной лупы. [31]
В 1837 году Годен получил первые синтетические рубины, сплавляя калиевые квасцы при высокой температуре с небольшим количеством хрома в качестве пигмента. В 1847 году Эбельмен получил белый сапфир, сплавляя глинозем в борной кислоте. В 1877 году Эдмон Фреми и промышленный стеклодув Шарль Файль изготовили кристаллический корунд , из которого можно было резать небольшие камни. В 1887 году Фреми и Огюст Вернейль изготовили искусственный рубин, сплавляя BaF 2 и Al 2 O 3 с небольшим количеством хрома при красном калении .
В 1903 году Верней объявил, что он может производить синтетические рубины в коммерческих масштабах, используя этот процесс пламенного плавления, позже также известный как процесс Вернейля . [32] К 1910 году лаборатория Вернейля расширилась до производственного предприятия с 30 печами, а годовой объем производства драгоценных камней в 1907 году достиг 1000 килограммов (2000 фунтов).
Другие процессы, в которых могут быть получены синтетические рубины, включают процесс вытягивания Чохральского , процесс флюсования и гидротермальный процесс . Большинство синтетических рубинов получают путем плавления в пламени из-за низких затрат. Синтетические рубины могут не иметь дефектов, видимых невооруженным глазом, но при увеличении можно обнаружить изогнутые полосы и пузырьки газа. Чем меньше их количество и чем менее очевидны дефекты, тем ценнее рубин; если только нет никаких дефектов (т. е. идеальный рубин), в этом случае его будут подозревать в искусственности. В некоторые изготовленные рубины добавляют легирующие примеси , чтобы их можно было идентифицировать как синтетические, но большинству требуется геммологическое тестирование для определения их происхождения.
Синтетические рубины имеют как технологические, так и геммологические применения. Стержни из синтетического рубина используются для изготовления рубиновых лазеров и мазеров . Первый рабочий лазер был создан Теодором Х. Майманом в 1960 году. [33] Майман использовал твердотельный синтетический рубин с накачкой светом для получения красного лазерного света на длине волны 694 нанометра (нм). Рубиновые лазеры все еще используются.
Рубины также используются в приложениях, где требуется высокая твердость, например, в местах, подверженных износу в механических часовых механизмах, или в качестве сканирующих зондовых наконечников в координатно-измерительной машине . [ необходима цитата ]
Также продаются имитации рубинов. Красные шпинели , красные гранаты и цветное стекло ложно выдавались за рубины. Имитации восходят к временам Римской империи, и уже в 17 веке были разработаны методы окрашивания фольги в красный цвет — путем сжигания алой шерсти в нижней части печи — которая затем помещалась под имитацию камня. [34] Торговые термины, такие как балас рубин для красной шпинели и рубеллит для красного турмалина, могут ввести в заблуждение ничего не подозревающих покупателей. Поэтому такие термины не рекомендуются к использованию многими геммологическими ассоциациями, такими как Комитет по гармонизации лабораторных руководств (LMHC).
