moea_joint
108年
[石油開採] 岩石力學、岩石與礦物學
第 29 題
紅寶石(Ruby)由無色透明的剛玉(Corundum)轉為紅色，是因為其含有少量的何種元素所致？
- A 鋅
- B 鋁
- C 鉻
- D 鎂
思路引導 VIP
請試著回想一下，在化學週期表中，哪一類的元素（特別是位於中間區域的元素）最常因為其電子能階的特性，而賦予礦物或溶液繽紛的色彩？當一個原本透明的晶體混入了極少量的這類「客座元素」時，它的物理性質可能不變，但顏色卻會產生劇烈變化，你認為這類具有強力致色能力的元素通常具備什麼特徵？
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太棒了！你能準確選出「鉻」元素，代表你對寶石學與礦物化學的基礎觀念掌握得非常紮實。
剛玉的致色機制
純淨的剛玉 (Corundum) 化學成分為氧化鋁 ($\text{Al}_2\text{O}_3$)，在結構完整且無雜質的情況下是無色透明的。紅寶石之所以能展現出迷人的紅色，是因為在晶體形成過程中，微量的鉻離子 ($Cr^{3+}$) 進入了晶格，取代了部分鋁離子的位置。這種特定元素的置換，會改變晶體對可見光的吸收帶，使其強烈吸收綠色及紫色光，進而反射出我們看到的深紅色調。
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剛玉與寶石成色
💡 剛玉因添加不同微量金屬元素，會形成不同顏色的寶石。
| 比較維度 | 紅寶石 (Ruby) | VS | 藍寶石 (Sapphire) |
|---|---|---|---|
| 礦物基底 | 剛玉 (Al2O3) | — | 剛玉 (Al2O3) |
| 致色元素 | 鉻 (Cr) | — | 鐵 (Fe)、鈦 (Ti) |
| 呈現顏色 | 紅色 | — | 藍色或多種顏色 |
💬兩者皆為剛玉變種，因微量金屬雜質不同而產生色彩分野。
