Quantitative Erfassung und Farbwirksamkeit von Chrom (III) und Vanadium (III) in Korund und Beryll

Abstract

UV/Vis/NIR-Absorptionsspektren von Mineralen stellen in der Regel eine Überlagerung von verschiedenen Effekten dar, beispielsweise Lichtstreuung an Partikeln, Reflexion an der Probenoberfläche, Kristallfeldübergänge der Übergangsmetalle und Lanthanoide, oder auch Ladungstransfers zwischen verschiedenen Metallionen und/oder Metallionen und den umgebenden Sauerstoffatomen. In dieser Arbeit wurde die Methode des Spectral Fittings verwendet, um Absorptionsspektren von Korunden und Beryllen mathematisch zu zerlegen und reproduzierbar zu beschreiben. Besonderes Augenmerk hierbei lag auf der Diskriminierung von Chrom (III) und Vanadium (III), deren Absorptionsbanden sich beinahe vollständig überlagern. Zur Auswertung der Absorptionsspektren wurden Modelle erstellt, welche eine Quantifizierung von Cr3+ und V3+ in Korunden und Beryllen ermöglichen, auch bei simultaner Anwesenheit beider Chromophore. Die Anwendbarkeit dieser Modelle wurde durch Rückkopplung mit der chemischen Zusammensetzung der Proben getestet. Auf dieser Basis wurden die Modelle anschließend für kolorimetrische Auswertungen verwendet, um die Farbwirksamkeit beider Chromophore sowie ihre gegenseitige Beeinflussung bei der Färbung von Rubinen und Smaragden zu demonstrieren. Hierbei konnte gezeigt werden, dass V3+ die Farbe von Rubinen intensiviert, jedoch violettere Farbtöne erzeugt. Im Falle von Beryll konnte gezeigt werden, dass V3+ allein zwar einen gelblicheren Grünton erzeugen würde, in Kombination mit Cr3+ jedoch die grünen Farben von Smaragden deutlich verstärkt.