彩色钻石与无色钻石有什么区别

钻石的世界其实不仅仅只有一种颜色，也是色彩纷呈的。大多数的人都认为钻石颜色越白越好，其实彩色钻石的经济价值和收藏价值也是很高的，因为她比白色更稀有更珍贵造就了彩色钻石非凡的魅力。

首先：彩色钻石与无色钻石的颜色等级划分不同

无色钻石的颜色等级由GIA钻石4C制定，由D-Z的顺序排列，一共23个颜色等级，其中D色为无色钻石最高颜色等级，Z色为无色钻石最低等级；而彩色钻石的颜色级别则根据颜色的浓艳程度来定，依次是Faint（微）、Very

Light（很淡）、Light（淡）、Fancy

Light（淡彩）、Fancy（中彩）、Fancy

Dark（暗彩）、Fancy

Intense（浓彩）、Fancy

Deep

（深彩）、Fancy

Vivid（艳彩）共计9个颜色等级，其中Fancy

Vivid（艳彩）为彩色钻石最高颜色等级，Faint（微）为彩色钻石最低等级。

其次：彩色钻石与无色钻石的价格方面相差较大

无色钻石虽然昂贵，市面上一般钻石价格在几千到几千万之间，但是彩色钻石因为其稀缺性，导致彩色钻石的价格一般都是同级别的无色钻石的好几倍到几十倍，甚至有些罕见颜色的钻石比同等级无色钻石贵几千上万倍。

最后：彩色钻石与无色钻石对待荧光参数的态度不同

在购买无色钻石时，大部分消费者会避免买荧光钻石，并且在其他因素等级相同的情况下，有荧光的钻石要比无荧光钻石便宜很多；彩色钻石则不然，有时强烈荧光对彩钻有加分作用使颜色呈现更加完善。强烈的蓝色荧光对无色钻石通常产生减分作用而使售价减少，但如果一颗蓝色钻石具有强烈的蓝色荧光，在荧光色的带动下将使体色的更加饱满，反而是不可多得的珍品。

钻石素有"宝石之王"的美誉，是高档宝石中的最珍贵者。由于在西方国家，钻石的原石是由位于伦敦贸易中心附近的中央统售机构（CSO）来进行分类和估价，并进而由该组织对其销售进行控制的，因此与其他宝石不同，国际上对宝石钻石有较统一的分级系统，因而它是独立于其它宝石之外。钻石的矿物名称为金刚石，其英文名称diamond,来源于希腊文adamas，意为最硬的东西。人类利用钻石已有悠久的历史。早在古代，人们就相信钻石有神奇的力量，因而佩带它就成最勇敢和坚强的象征。许多国家的人民都把钻石戒指作为定婚和结婚的信物，相信它能给人带来幸福。国际宝石界也普遍把钻石定为四月生辰石，它是纯洁无瑕的象征。在古代，钻石是权力地位的象征。一些著名的钻石--库利南Ⅰ，就被镶嵌在英帝国国王的权杖上，用以显示英王在世界上享有至高无上的权力。

近百年来，宝石由王宫、寺院进入民间以后，钻石首饰也就成了人们十分向往的一种珍贵装饰品。在日本，就有近半数的公民喜欢购买钻石首饰，而在美国，则更有大约三分之二的已婚女性酷爱钻石品。人们都普遍认为，佩带钻石首饰能给人以一种精神上美的享受，因而被认为是物质文明的一种标志。此外，钻石是一种高档宝石，因而还具有很高的商业价值。由于历年来高档宝石价格一直在持续稳定地上升，因此，目前世界各国把钻石等高档宝石作为硬通货币的趋势已越来越明显了。在我国，金刚石俗称钻石，又称金刚钻。由于金刚石色彩艳丽、光彩夺目、晶莹透明，因此，重量有025克拉以上的优质金刚石，被人们视为宝石。为与一般的金刚石相区别，人们就把能作宝石用的金刚石，称为宝石金刚石。但是，金刚石是矿物学名称，而钻石是宝石学名称。因此，严格地说，钻石应当是经过琢磨做成了首饰的金刚石宝石，而没有经过加工具宝石价值的金刚石原石则称为宝石金刚石。但是，由于一般人已经把金刚石称作钻石叫成了习惯。因此人们也就把金刚石与钻石混为一谈了。

钻石，又称金刚钻，矿物名称为金刚石。英文为Diamond，源于古希腊语Adamant，意思是坚硬不可侵犯的物质。

钻石的化学成分是碳，这在宝石中是唯一由单一元素组成的。属等轴晶系。晶体形态多呈八面体、菱形十二面体、四面体及它们的聚形。纯净的钻石无色透明，由于微量元素的混入而呈现不同颜色。强金刚光泽。折光率2417，色散中等，为0044。均质体。热导率为035卡/厘米·秒·度。用热导仪测试，反应最为灵敏。硬度为10，是目前已知最硬的矿物，绝对硬度是石英的1000倍，刚玉的150倍，怕重击，重击后会顺其解理破碎。一组解理完全。密度352克/立方厘米。钻石具有发光性，日光照射后 ，夜晚能发出淡青色磷光。X射线照射，发出天蓝色荧光。钻石的化学性质很稳定，在常温下不容易溶于酸和碱，酸碱不会对其产生作用。

钻石与相似宝石、合成钻石的区别。宝石市场上常见的代用品或赝品有无色宝石、无色尖晶石、立方氧化锆、钛酸锶、钇铝榴石、钇镓榴石、人造金红石。合成钻石于1955年首先由日本研制成功，但未批量生产。因为合成钻石要比天然钻石费用高，所以市场上合成钻石很少见。钻石以其特有的硬度、密度、色散、折光率可以与其相似的宝石区别。如：仿钻立方氧化锆多无色，色散强（0060）、光泽强、密度大，为58克/立方厘米，手掂重感明显。钇铝榴石色散柔和，肉眼很难将它与钻石区别开。所以，选购时要牢记钻石的鉴定特征，以免造成不必要的损失。

莫桑钻：和钻石极为相似，是最新的钻石模仿品--合成碳化硅。是美国C3公司投资4500万美元开发、研究，1998年6月推出的世界专利产品。其化学成分为SiC，近于无色，折光率256-269，色散0104，双折射率0043，硬度925，密度322克/立方厘米。检测方法：热导仪区分不开钻石和莫桑钻，必须用美国C3公司590型无色碳化硅/钻石检测仪鉴别。用二碘甲烷（密度332克/立方厘米）液测，莫桑石上浮，钻石下沉。还可以用放大镜观察包裹体和火烧法进行辅助鉴定。

钻石的评价与选购，应从以下四个方面考虑：

（1）颜色：以无色为最好，色调越深，质量越差。具有彩色的钻石，如：红、粉红、绿、蓝色等，又属于钻石中的珍品，价格昂贵。

（2）瑕疵：应在十倍显微镜下仔细观察钻石洁净程度，瑕疵越多，所在位置越明显，则质量越差，价格也相应地要降低。

（3）重量：钻石的价格与重量的平方成正比，重量越大，价值越高。

（4）切工：应按标准比例切磨而成标准圆钻型。比例不合适，钻石会不出“火“，则价格下降。如果表面有琢磨的细纹和人工损伤，其价格也会下降。

钻石居世界五大珍贵高档宝石之首，素有“宝石之王”、“无价之宝”的美誉。国际宝石界定钻石为“四月诞生石”。世界上最早发现金刚石的国家是四大文明古国之一的印度。世界上最大的钻石是1905年1月21日在南非比勒陀利亚城发现的库里南钻石，呈淡天蓝色，重量3106克拉，近似一个男人的拳头。被琢磨成大小不等的105粒钻石，其中最大的一粒“非洲之星”重5302克拉，镶在英王爱德华七世的权杖上。我国最著名的一颗大钻石叫“常林钻石”，重量15878克拉，1977年12月21日，山东省临沭县岌山镇常林村的一位女社员魏振芳，在耕地时发现的。

什么是钻石？

——揭开钻石的神秘面纱

钻石在几亿年前地球形成之初形成于地层深处。是纯碳在极高温、极高压下结晶形成的纯净或近乎纯净的碳化物。

钻石的珍贵之处：

一、其形成的自然条件无法重现。

二、寻找和开采钻石是极为艰苦的工程且花费巨大。

三、钻石与其他宝石相对而言非常稀少。

钻石蕴含的非凡特质：

一、钻石对光线具有一种独一无二的反射能力。当钻石被切割至适当的比例时，它能把光线聚集并反射出耀目的光彩。

二、钻石是唯一不含其他元素的精华矿物，是地球上最纯净的宝石。

三、钻石是人类所知最坚硬物质。但由于其独特的内部结构，假若受到撞击，它肯定会受损。钻石的“4C”：4C是评定钻石价值的四要素即Color(颜色)、Clarity(净度)、Cut(切工)、Carat(重量)。

COLOR颜色：

颜色的因素对钻石很重要，因为越接近无色的钻石就越稀有、价值就越高。仅是一个成色等级的差异，相若大小的钻石就可有不同的价格差别。

CLARITY净度：

净度是用来衡量钻石所含杂质的数量、位置、种类、颜色及明显度。当一颗钻石在专业人士使用十倍放大镜也找不到杂质或表面痕迹的情况下，这颗钻石可被冠为“完美钻”。但是，毫无瑕疵的钻石是极其罕有的，事实上，几乎所有钻石都内含结晶状、羽毛状和云状的微细物质，亦是所谓的杂质。

CUT切工：

钻石璀璨耀眼的光彩源自精确的切工。为了使一颗钻石能够散发最佳的光彩钻石切割师必须将钻石的每个切割面及角度，以精确的几何数巧妙的排列，其作用犹如光线反射镜一样。例如，一颗圆形切割钻石。就需要准确排列五十七或五十八个切割面。

CARAT重量：

钻石的重量用克拉表示。一克拉等于02克。亦可分为100分。单是注重钻石的大小是毫无意义的，必须同时考虑它的净度、颜色及切工。一颗钻石如果欠缺亮度、净度、高成色和光彩，即使是重量再大也是价值不高。相反，素质好的钻石重量越大就越罕有，价值也就越高。

4C要素是顾客在购买钻饰时判断钻石价值和珍贵程度的全球通用标准。

百科宝石（用于贵重首饰的矿石）是指经过琢磨和抛光后，可以达到珠宝要求的石料或矿物装嵌。宝石（也称宝石）是岩石中最美丽和贵重的一类石头。它们颜色鲜艳，质地晶莹，光泽灿烂，坚硬耐用。稀缺。可用于首饰。如钻石、水晶、祖母绿、红宝石、蓝宝石和金绿宝石（变石、猫眼）绿帘石等；也少数是天然单矿物聚合体，如冰彩玉髓、欧泊。还有少数几种有机质材料，如珀、珍珠、珊瑚、煤精和象牙也包括在光泽宝石内。玉石也是宝石之美。但也有鲜艳的色彩，坚硬细腻的质地，抛光后具有美丽的光泽等特点。宝石为什么是五颜六色的？宝石一直被认为是五彩缤纷和光芒四射的。经过化学分析和光谱鉴定，发现宝石“装扮”出来的原来是某种金属。不同的宝石中有多有少的金属元素，有些只有一种金属元素，有些则含有几种金属元素。有些宝石的颜色与它们的原子排列有关。青金石的蓝色和翠榴石的黄绿色是由其晶体内原子的分布规律决定的。还有一些漂亮的宝石，用人工染色的方法获得五颜六色。诞生石从1月到12月有代表每个月的宝石。代表你出生月份的宝石，就是你的诞生石。传说中，拥有诞生石能消灭灾难，减轻灾难。1月(石榴石)，2月(紫石英)，3月(海蓝宝石)，4月(钻石)，5月(祖母)，6月(珍珠)，8月(红宝石)，9月(蓝宝石)，10月(蛋白石)，11月(黄玉)，12月(黄玉)，15日(海蓝宝石)，17日(黄玉)

Ⅰ型钻石多是无——浅黄——**系列，对于Ⅰa型钻石可以用色心理论来解释其颜色成因；而Ⅰb型钻石用能带理论可以做出更好的解释。

根据色心理论，Ⅰa型钻石中不同聚合态形式的N可形成不同的结构缺陷，从而形成不同的色心，对可见光产生不同的吸收，钻石的颜色是由多个色心共同作用的结果。如果Ⅰa型钻石中N以原子对形式（又称为ⅠaA型）取代相邻C原子的位置，引起晶格畸变形成N2心，造成了蓝区478nm、452nm、439nm的吸收；若N以3个原子围绕空穴组合在一起（又称为ⅠaAB型），形成N3心，造成了蓝紫区415nm以及423nm、435nm、465nm、475nm的吸收。由于N3、N2心吸收了可见光中的紫光和蓝光，从而使钻石呈现**。

根据能带理论，Ⅰb型钻石中，N原子比C原子结构多一个电子，这个多余电子在带隙内形成一个杂质能级，它的存在使带隙能降低22eV。所以只要大于22eV的任何光量子都能把多余电子激发到导带中，并由此引起紫光——蓝光范围内的光被吸收，其他光透过，钻石呈现**。合成钻石多属此类。 Ⅱb型钻石含有硼，B原子比C原子少一个电子，因此当B替代C进入钻石晶格时，就形成一个空穴色心。每100万个C原子中有一个或几个B原子时，它难呢过把从红外至500nm（绿光边缘）的光吸收，钻石可产生诱人的蓝色。

最新发现不含B、不导电的灰蓝色钻石，它们的晶体中含有H，因此普遍认为H的存在使导致灰色、灰蓝色钻石呈色的主要原因。 黑色钻石的颜色可能因为其为多晶体集合体、大量黑色内含物（石墨多）和裂隙造成的。

一、传统宝石学颜色成因

传统宝石学主要基于宝石的化学成分和外部构造特点，将宝石颜色划分为自色、他色和假色。

1自色

由作为宝石矿物基本化学组分中的元素而引起的颜色，这些致色元素多为过渡金属离子，如铁铝榴石、绿松石、孔雀石、蓝铜矿等。

2他色

由宝石矿物中所含杂质元素引起的颜色。他色宝石在十分纯净时呈无色，当其含有微量致色元素时，可产生颜色，不同的微量元素可以产生不同的颜色。如尖晶石，其化学成分主要是Mg Al2O4，纯净时无色，含微量的Co元素时呈现蓝色，含微量Fe元素时呈现褐色，而含微量Cr元素时呈现红色。另外同一种元素的不同价态可产生不同的颜色，如含Fe3＋常呈棕色，含Fe2＋则呈现浅蓝色。同一元素的同一价态在不同的宝石中也可引起不同的颜色，如Cr3+在刚玉中产生红色，在绿柱石中产生绿色。

3假色

假色与宝石的化学成分和内部结构没有直接关系，而与光的物理作用相关。宝石内常存在一些细小的平行排列的包裹体、出溶片晶、平行解理等。它们对光的折射、反射等光学作用产生的颜色就是假色。假色不是宝石本身所固有的，但假色能为宝石增添许多魅力，这一方面的具体内容已在宝石的特殊光学效应一节里进行了较详细的叙述。

二、近代科学宝石颜色的成因

随着科学的发展，人们发现宝石的颜色不仅仅取决于其化学组成，更重要的是取决于其内部结构。近代科学颜色成因理论打破了传统颜色成因理论中的自色、他色的界限，从晶体场理论、分子轨道理论和能带理论等的角度揭示了宝石颜色成因的本质。

（一）离子内部的电子跃迁呈色（晶体场理论）

晶体场理论研究的对象是处于宝石晶体结构中的过渡金属元素和某些镧系、锕系元素。它把晶体场看成一种正负离子间的静电作用，将带有正电荷的阳离子称为中心离子，把带有负电荷的阴离子和络阴离子统称为配位离子，或简称配位体。晶体场理论与其他理论的区别在于，它把配位体处理为一个点电荷，点电荷作用的实质是产生静电势场力，这种静电势电场又被称之为晶体场。晶体场跃迁包括d-d跃迁和f－f跃迁。元素周期表中第四、五周期的过渡金属元素分别含有3d和4d轨道，镧系和锕系元素分别含有4f和5f轨道。在配位体的存在下，过渡元素五个能量相等的d轨道和镧系元素七个能量相等的f轨道分别分裂成几组能量不等的d轨道和f轨道。当它们的离子吸收光能后，低能态的d电子或f电子可以分别跃迁至高能态的d或f轨道，这两类跃迁分别称为d-d跃迁和f－f跃迁。由于这两类跃迁必须在配位体的配位场作用下才可能发生，因此又称为配位场跃迁。

过渡金属元素的d-d电子跃迁引起宝石颜色变化的最好例子是红宝石、祖母绿及变石，图1-4-11为三者的紫外可见吸收光谱。

图1-4-11 红宝石、祖母绿及变石的UV吸收光谱

A——红宝石；B——变石C——祖母绿

红宝石中致色离子为Cr3＋，从Cr3+的3d3电子组态导出的自由离子谱项为：基谱项为4F，激发谱项为4P、2G、2D等。八面体场中，由基谱项4F分裂为三个能级，即4A2、4T2、4T1。红宝石的吸收光谱特征表明，在可见光区域内，出现两个强而宽的吸收带，分别由4A2→4T2、4A2→4T1能级之间的跃迁所致。d电子在4A2→4T2、4A2→4T1能级间跃迁的过程中，分别吸收225和302e V能量，其余吸收后的残余能量组合成红宝石的颜色（见图1-4-12）。

祖母绿吸收光谱特征表明（见图1-4-13），在可见光区域内，出现两个强而宽的吸收带，分别由4A2→4T2、4A2→4T1能级之间的跃迁所致。d电子在4A2→4T2、4A2→4T1能级间跃迁的过程中，分别吸收204和292e V能量，其余吸收后的残余能量组合成祖母绿的颜色。

图1-4-12 红宝石的UV吸收光谱

图1-4-13 祖母绿的UV吸收光谱

变石的化学式组成（BeAl2O4）介于红宝石和祖母绿之间，影响铝氧八面体的金属离子只有Be一种，因此Cr3＋离子与周围配位体电场强度低于红宝石而高于祖母绿，它的金属氧离子之间化学键的性质也介于红宝石和祖母绿之间。变石中Cr3＋离子4A2→4T2跃迁吸收的能量为216eV，介于红宝石（225eV）和祖母绿（204eV）之间，而4A2→4T1跃迁所吸收的能量（298eV）与红宝石和祖母绿相差不大。在可见光区域内，变石中红光和蓝绿光透过的几率近于相等，于是外部环境的光源条件（色温）就决定了变石的颜色。例如，色温较高的日光灯中蓝绿色成分偏多，导致变石中蓝绿色成分的叠加，而呈现蓝绿色。反之，白炽灯光源中色温偏低，导致变石中红色成分的叠加，而呈现红色（见图1-4-14）。

图1-4-14 变石的UV吸收光谱

（二）离子间的电荷迁移呈色（分子轨道理论）

分子中单个电子的状态函数称为分子轨道。根据分子轨道模型，认为一个分子中所有的轨道都扩展至整个分子上。占据这些轨道的电子不是定域在某个原子上，而是存在于整个分子之中。根据分子轨道理论，电子可以从这一个原子轨道上跃迁到另一个原子轨道上去，这种电子跃迁称为电荷迁移。

某些分子既是电子给体，又是电子受体，当电子受辐射能激发从给体外层轨道向受体跃迁时，就会产生较强的吸收，这种光谱称为电荷迁移光谱。伴随电荷转移，在吸收光谱中产生强吸收带，如果电荷转移带出现在可见光范围内，则产生相应的颜色。电荷迁移有多种形式，它可以发生在同核原子价态之间，也发生在异核原子价态之间。

1金属—金属原子间的电荷迁移

金属—金属原子间的电荷迁移可分为同核原子价态之间的电荷迁移和异核原子价态之间的电荷迁移。

（1）同核原子价态之间的电荷迁移

同核原子价态之间的电荷迁移来自不同价态的同一过渡元素的两个原子之间的相互作用，当两个不同价态的同核原子分布在不同类型的格点中，且两者之间有能量差时，电子可发生转移，并产生光谱吸收带，从而使宝石呈现颜色。堇青石的蓝紫色的产生是这种情况的典型实例。在堇青石中，Fe3+和Fe2+分别处于四面体和八面体位置中，两个配位体以共棱相接，当可见光照射到堇青石时，其Fe2+的一个d电子吸收一定能量的光跃迁到Fe3+上，此过程的吸收带位于17000cm-1（相当于黄光），使堇青石呈现蓝色。蓝色、绿色电气石和海蓝宝石也是由于Fe2+-Fe3+间的电荷迁移而呈的色。

（2）异核原子价态之间的电荷迁移

图1-4-15 蓝宝石的UV吸收光谱

异核原子价态之间的电荷迁移的典型实例是蓝宝石（见图1-4-15），在蓝宝石中Fe2+与Ti4+分别位于相邻的以面相连接的八面体中，Fe、Ti离子的距离为0265nm，二者的d轨道沿结晶轴重叠，当电子从Fe2+中跑到Ti4+中时，Fe2+转变为Fe3+，而Ti4+转变为Ti3+，即Fe2++Ti4+→Fe3++Ti3+。电荷迁移的这一过程，伴随着的光谱吸收能为211eV，吸收带的中心位于588nm，其结果是在蓝宝石的c轴方向只透过蓝色，呈现蓝色。当两个八面体在垂直c轴方向上以棱相连接时，这时电荷转移吸收带略向长波方向位移，使蓝宝石在非常光方向上呈现蓝绿色。异核原子价态之间的电荷迁移，也是蓝色黝帘石、褐色红柱石呈色的原因。

2其他类型的电荷迁移

除了上述两种类型的电荷迁移外，还有非金属与金属原子之间的电荷迁移和非金属与非金属原子之间的电荷迁移。

宝石中常见的非金属与金属原子之间的电荷迁移为O2-→Fe3+。02-与Fe3+之间的电荷迁移对可见光光谱中紫色、蓝色光强烈吸收，导致宝石呈金**。金**绿柱石、金**蓝宝石的颜色均由02-→Fe3+之间的电荷迁移引起。

（三）能带间的电子跃迁呈色（能带理论）

能带理论是研究宝石材料的一种量子力学模式，是分子轨道理论的进一步发展。它较好地解释了天然彩色钻石的呈色机理及其金刚光泽的产生原因。能带理论认为：固体中电子并非束缚于某个原子上，而为整个晶体所共有，并在晶体内部三维空间的周期性势场中运动。电子运动时的能量具一定的上下限值，这些电子运动所允许的能量区域就称之为能带。它与晶体场理论和分子轨道理论的区别是：晶体场理论和分子轨道理论主要适用于局部离子和原子团上的电子，电子是定域的，是局部态之间的跃迁；能带理论则与之相反，它认为电子是不定域的，是非局部态之间的电子跃迁。能带又可分为：①导带（又称空带），由未填充电子的能级所形成的一种高能量带。②带隙（又称禁带），价带最上部的面（又称为费米面）与导带最下部面之间的距离，禁带的宽度随矿物键性的不同而不同；③价带（又称满带），由已充满电子的原子轨道能级所构成的低能量带，当自然光通过宝石时，宝石将吸收能量使电子从价带跃迁至导带，所需的能量取决于带隙的宽度，即价带顶部与导带底部间的能量差，又称能量间隔，一般用ΔEg表示。不同的宝石由于能量间隔不同而呈现不同的颜色。与晶体场理论一样，电子从导带返回至价带的过程中，其吸收的能量仍以光的形式发射出来。例如，Ⅱa型钻石带隙的能量间隔（ΔEg=54e V）大于可见光的能量，即电子从价带跃迁至导带时吸收的能量为54e V，故吸收主要发生在紫外光区，对可见光能量无任何吸收，故理论上，IIa钻石为无色（见图1-4-16）；由于Ⅰb型钻石中含有微量的孤氮原子，氮原子外层电子（1s22s22p3）比碳原子（1s22s22p2）多一个，额外的电子则在禁带中生成一个杂质能级（氮施主能级），由此缩小了带隙的能量间隔，电子从杂质能级跃迁至导带所吸收的能量为22e V（564nm），故该类钻石显橙**（见图1-4-17）。

（四）晶格缺陷呈色

宝石晶体结构中的局部范围内，质点的排列偏离其格子状构造规律（质点在三维空间作周期性的平移重复）的现象，称为晶格缺陷。其产生原因与宝石晶体内部质点的热振动、外界的应力作用、高温高压、辐照、扩散、离子注入等有关。

例如，在上地幔的高温高压环境中结晶出的金刚石晶体，被寄主岩浆（金伯利岩岩浆或钾镁煌斑岩岩浆）快速携带到近地表时，温压条件的迅速改变和晶体与围岩物质的相互碰撞，则易导致侵位金刚石晶体的结构局部发生改变，并诱发晶格缺陷，使一部分原本无色的金刚石的颜色发生改变，从而形成褐黄、棕**及粉红色金刚石。

图1-4-16 Ⅱa型钻石中电子跃迁图示

图1-4-17 Ⅰb型钻石中电子跃迁图示

色心作为晶格缺陷的一种特例，泛指宝石中能选择性吸收可见光能量并产生颜色的晶格缺陷。属典型的结构呈色类型。色心的种类十分复杂，但最常见的为电子心（F心）、空穴心（V心）及杂质离子心。

1电子心（F心）

电子心（F心）是由宝石晶体结构中阴离子空位引起的。就整个宝石晶体而言，当阴离子缺位时，空位就成为一个带正电的电子陷阱，它能捕获电子。如果一个空位捕获一个电子，并将其束缚于该空位，这种电子呈激发态，并选择性吸收了某种波长的能量而呈色。因此，电子心是由一个阴离子空位和一个受此空位电场束缚的电子所组成的。例如，紫色萤石晶体中的氟离子离开正常格位，而形成一个阴离子空位（缺少负电荷），该结构位显示正电性，形成一个带正电的电子陷阱。为了维持晶体的电中性，阴离子空位必须捕获一个负电子，由此产生了颜色。

2空穴心（V心）

空穴心（V心）是由晶体结构中阳离子缺位引起的。从静电作用考虑，缺少一个阳离子，等于附近增加了一个负电荷，则附近一个阴离子必须成为“空穴”才能保持静电平衡。因此，空穴心是由一个阳离子空位捕获一个“空穴”所组成的。例如，烟晶中以类质同象形式替代Si4+的Al3+杂质，在晶格位中形成正电荷不足的位置（正电荷陷阱），为了维持暂时的电中性，Al3+离子周围必须有相应的正一价阳离子存在。当水晶受到辐照后，与最近邻的O2-将失去一个多余的电子，而残留下一个空穴，形成空穴心（V心）。利用辐照源的带电粒子（加速电子、质子）、中子或射线辐照宝石，通过带电粒子、中子或Y射线与宝石中离子、原子或电子的相互作用，最终在宝石中形成电子－空穴心或离子缺陷心。如辐照处理钻石、蓝黄玉等，辐照的本质是提供激活电子、格位离子或原子发生位移的能量，从而形成辐照损伤心。

图6-2 三颗分别为**、紫红色调粉红色和蓝色的人工合成钻石，其中粉红色钻石经过改色处理

（刘严摄影/刘严收藏）

人工合成钻石的颜色多数是**，产生**的原因是由于空气中的氮气混入合成钻石的原料和设备之中，也可能是有意在合成钻石的过程中添加氮以获得**钻石。如果在合成钻石的原料中和设备中加入硼元素，合成钻石就呈蓝色。由于加入硼的合成钻石原料中还可能有氮的残留，或者是有意将硼和氮按一定的比例添加到合成钻石中，使合成钻石晶体内同时存在硼和氮，所产生的颜色为蓝绿色或绿蓝色，甚至为绿色。合成彩色钻石的价格基本取决于成本和加工费。

图6-2所示为著者收藏的三颗合成彩色钻石。