大自然中美丽的错误

曼诗琳

大自然中美丽的错误。矿物是在大自然中生成的，需要经过很长的时间才能成长为够大的晶体。然而在生长过程中难免会遇到一些状况，使得晶体内部出现一些不完美的缺陷。有时候，大自然的缺陷反而是种美丽的错误，造就了宝石特别漂亮的颜色。在矿物中，当离子被不同价数的他种离子取代时，阴阳离子间的电性平衡就会受到破坏。这时，矿物通常会强迫增加或减少结构内的电子，以便回到电中性的状态，紫水晶便是这样的例子。水晶的成分是二氧化矽，也是大自然中含量最丰富的矿物。当二氧化矽在自然环境中缓慢结晶时，会形成无色透明的六角柱状结晶。但如果生长过程中不小心夹杂三价铁离子（Fe3+），水晶就会从无色透明变成美丽的淡紫色。
淡紫色的形成是因为带有四价正电的矽被带着三价正电的铁离子取代，使得电价出现失衡。这时带有二价负电的氧离子会牺牲自己，释放一个电子，以达到电性中和。当氧离子失去一个电子时，会留下一个电子空洞，称为「电洞」。剩余的另一个电子会受到电洞影响，变成较不稳定的电子，若接收到适当的能量，就会被激发到较高的能阶上。由于吸收现象是由电洞造成的，因此称它是「色心」。受到铁离子介入所形成的电洞，会吸收波长较长的可见光，只剩下波长较短的紫色光未被吸收。如果电洞是因铝离子（Al3+）的取代所造成的，电子的跃迁就会变成吸收大部分的可见光，使得水晶的颜色变成黑色，这就是常见的烟水晶、碧玺石等。若电洞的数量较少，光的吸收量也会变少，这时整体颜色看起来就接近棕色，因此称作「茶晶」。
（文章图片等转自：news.*.com/jianding/）

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使得水晶的颜色变成黑色，这就是常见的烟水晶、碧玺石等。