Saphir


Saphir

Der Titel dieses Artikels ist mehrdeutig. Weitere Bedeutungen sind unter Saphir (Begriffsklärung) aufgeführt.
Saphir
Corundum-244277.jpg
Verschiedenfarbige Rohsaphire aus Ratnapura, Sri Lanka
Chemische Formel

Al2O3

Mineralklasse siehe Korund
Kristallsystem trigonal
Kristallklasse; Symbol nach Hermann-Mauguin ditrigonal-skalenoedrisch; 3 2/m
Farbe blau; im weitesten Sinne alle Farben außer rot
Strichfarbe weiß
Mohshärte 9
Dichte (g/cm3) 3,95 bis 4,03
Glanz Glasglanz
Transparenz durchsichtig bis undurchsichtig
Bruch muschelig, splitterig, spröd
Spaltbarkeit keine
Habitus doppelseitig zugespitzt, tonnenförmig, sechsseitige Pyramiden, tafelig
Kristalloptik
Brechungsindex ω=1,767 bis 1,772 ε=1,759 bis 1,763
Doppelbrechung
(optischer Charakter)
δ=0,008 bis 0,009 ; einachsig negativ
Pleochroismus nur orangefarbener Saphir star (gelbbraun-orange bis farblos), andere Farben schwach bis deutlich
Weitere Eigenschaften
Schmelzpunkt 2040 °C[1]
Chemisches Verhalten säureunlöslich, nicht schmelzend
Ähnliche Minerale Cordierit, Benitoit, Kyanit, Indigolith (Mineral der Turmalingruppe), Spinell, Tansanit, Topas, Zirkon

Saphir ist eine Varietät des Minerals Korund. Dem Saphir zugerechnet werden alle farblosen und buntfarbigen Varietäten mit Ausnahme des roten Rubins. Im engeren Sinne bezieht sich der Begriff heute aber vor allem auf die blauen Varianten, die aber immer noch von Himmelblau bis zu einem ins Schwarze gehenden Dunkelblau reichen und je nach Lichteinfall auch im Farbton variieren können.

Etymologie

Das Wort "Saphir" leitet sich von lateinisch sapphirus und weiter "sappirus" aus dem griechischen "σάπφειρος" (sappheiros) aus dem Hebräischen "סַפִּיר" (Sappir) aus altiranischen "Sani-prijam", aus dem Sanskrit " Shanipriya (शनिप्रिय), von "Shani" (शनि) im Sinne von "Saturn" und "Priya" (प्रिय), Edelsteine ​​oder lieben, das heißt "heiß gelieb/hochverehrt zum Saturn" oder wörtlich "Liebe zum Saturn". Es gibt veraltet bzw. fälschliche Handelsbezeichnungen: Orientalischer Aquamarin (grünlichblauer Saphir), Orientalischer Huazinth (rosa Saphir), Orientalischer Smaragd (grüner Saphir) und Orientalischer Topas (gelber Saphir).

Besondere Eigenschaften

Wie alle Korunde kristallisiert auch der Saphir im trigonalen Kristallsystem mit der chemischen Zusammensetzung Al2O3 und entwickelt überwiegend doppelseitig zugespitzte, tonnenförmige, sechsseitige pyramidale und prismatische Kristalle. Ebenfalls korundtypisch ist die chemische Beständigkeit. So ist Saphir unter anderem säureunlöslich und schmilzt erst bei einer Temperatur von 2040 °C.[1]

Bei 25°C betragen die Wärmeleitfähigkeit 41,9 W/(m·K) und die Wärmekapazität 754 J/(kg·K).[2]. Diese für Isolierstoffe vergleichsweise hohe Wärmeleitfähigkeit steigt bei niedrigeren Temperaturen stark an und sinkt bei höheren Temperaturen ab - bei 1200°C auf 1/10 der Raumtemperaturwertes.

Farbe und optische Effekte

183 ct Sternsaphir im Cabochonschliff (Stern von Bombay)

Saphire enthalten als farbgebende Substanzen geringfügige Beimengungen von Fe2+ oder Ti3+ (blau), Fe3+ (gelb und grün), Cr3+ (rosa) und/oder V4+ (violett, zusammen mit Chrom und Eisen orange). Der farblose Leukosaphir enthält dagegen keine Beimengungen.

Der klassische Schmuckstein-Saphir ist von intensivem, aber nicht zu dunklem Blau ("Kashmir-Saphire"). Saphire, die in der Schlucht Yogo Gulch in Montana gefunden werden, sind überwiegend tiefblau. Als Besonderheit unter den Schmuckstein-Saphiren gilt der vorwiegend aus Asien stammende sogenannte Padparadscha, eine rosa- bis orangefarbene Variante, deren Bezeichnung auf das singhalesische Wort für Lotosblüte zurückgeführt wird. Padparadschas kommen ursprünglich aus Sri Lanka, werden aber mittlerweile häufig farbbehandelt und können dann aus der ganzen Welt stammen.

Ebenfalls begehrt sind die mit dem optischen Effekt Asterismus ausgezeichneten Sternsaphire. Aufgrund von orientiert eingelagerten Rutilnadeln zeigt sich eine mehr oder minder perfekte, sechsstrahlig-sternförmige Reflexion.

Bildung und Fundorte

Saphir aus dem Yogo Gulch, Montana, im Brillantschliff

Zu den Bildungsbedingungen siehe → Korund

Die bedeutendsten Produzenten von Saphiren waren bis vor kurzem Sri Lanka und Indien, heute kommen die Schmucksteine auch aus den USA, insbesondere Montana, wo unter anderem im Yogo Gulch Saphire gefunden werden, Australien oder Nigeria. Saphire aus Madagaskar, genauer gesagt Ilakaka, gelten als sehr hochwertig, werden jedoch in der Regel als aus Sri Lanka stammend deklariert, da sie so höhere Preise erzielen. Die Förderung in Australien hat in den letzten Jahren stark abgenommen.

Synthetische Herstellung und chemisch-technische Behandlung

Synthetische Saphire können seit 1910 in perfekter Qualität und in nahezu unbegrenzter Größe hergestellt werden. Farblose, synthetische Saphire werden dabei teilweise unter der irreführenden Handelsbezeichnung „Diamandit“ bzw. „Diamondit“ in Umlauf gebracht und dienen als Diamant-Imitation.[3]

Die im Handel als „natürlich“ angebotenen Saphire sind oft hitzebehandelt. Die Hitzebehandlung kann sowohl zur Farbänderung als auch zur Erhöhung der Klarheit eines Saphirs vorgenommen werden. Bei leichter Hitzebehandlung bleiben mikroskopische Strukturen wie Rutilnadeln („Silk“) erhalten; bei starker Erhitzung werden diese natürlichen Mikroeinschlüsse zerstört. Oberflächliche Risse oder kleine Unebenheiten werden oft durch Einschmelzen von Borax und Bleikristall-Glas oder durch Ölbehandlung überspielt.

Besonders blaue Saphire können darüber hinaus durch ein Diffusionsverfahren erzielt werden. Hier wird der Stein zusammen mit Berylliumpulver auf 1800 °C erhitzt[4]. Auch namhafte Anbieter verwenden behandelte Saphire, teilweise einschließlich der umstrittenen Diffusionsbehandlung, aber ohne Einzeldeklaration (zum Beispiel Tiffany & Co.).

Verwendung als Schmuckstein

Logan-Saphir aus dem National Museum of Natural History in Washington D.C.

Saphire werden überwiegend zu Schmucksteinen verarbeitet. Durchsichtige Steine von hoher Qualität (möglichst wenig Einschlüsse) erhalten dabei einen Facettenschliff, undurchsichtige und vor allem diejenigen mit Asterismus, werden dagegen zu Cabochons verarbeitet, um den Sterneneffekt hervorzuheben.

Der größte jemals geschliffene Saphir ist der „Stern von Indien“ mit einem Gewicht von 563,35 Karat (112.67 g). Der in Sri Lanka gefundene, etwa 2 Milliarden Jahre alte Stein wurde 1901 durch John Pierpont Morgan an das American Museum of Natural History übereignet und kann dort besichtigt werden.[5]

Andere Verwendungen

Neben seiner Verwendung als Schmuckstein wurde Saphir in Plattenspielern der 1950er und 1960er Jahre als Material für die Tonabnehmer-Abtastnadel eingesetzt und führte zur umgangssprachlichen Bezeichnung Saphir für diese Nadel.

Wegen seiner hohen Härte und Abriebsfestigkeit wird Saphir auch als Führung u.a. für Drahterodier- und Textilmaschinen verwendet. Gegenüber dem festeren Diamant bietet er, trotz kürzerer Lebensdauer, erhebliche Kostenvorteile.

Synthetische einkristalline Saphirscheiben sind das wichtigste Substratmaterial für das künstliche Aufwachsen (Heteroepitaxie) von einkristallinem Galliumnitrid, dem Material für blaue, weiße und grüne Leuchtdioden sowie blaue Laserdioden.

Mit Titan als aktivem Laser-Ion dotiert, dient synthetischer Saphir als Wirtskristall für den Titan:Saphir-Laser - einem im Wellenlängenbereich von 700 bis etwa 1000 Nanometern arbeitenden Laser.

Für die extremen Belastungen ausgesetzten Fenster von Aufklärungsflugzeugen, Flugabwehrraketen oder Weltraumflugkörpern werden synthetische Saphire von bis zu 75 Zentimeter Durchmesser eingesetzt.

In besonderen Fällen findet Saphir auch in wissenschaftlichen Instrumenten bei der Raumfahrt Verwendung, zum Beispiel bei der Genesis-Mission.

Wegen seiner im Vergleich zu anderen isolierenden Materialien hohen Wärmeleitfähigkeit von 40 W/(m • K) bei einer Temperatur von 25 °C greift man in wissenschaftlichen Experimenten zu Scheiben aus diesem Material, wenn etwa eine effektive Kühlung oder eine genaue Temperaturregelung durch ein zum Zwecke der Beobachtung durchsichtiges Medium hindurch erfolgen muss. Bei steigender Temperatur nimmt die Wärmeleitfähigkeit allerdings ab und beträgt bei 400 °C noch 12 W/(m • K) und bei 1200 °C nur noch 4 W/(m • K). Eine Temperatursenkung sorgt dagegen für einen starken Anstieg der Wärmeleitfähigkeit, die bei einer Temperatur von –200 °C einen Wert von 10.000 W/(m • K) erreicht[6], wodurch der Saphir für Tieftemperaturexperimente sehr gut geeignet ist.

Bei hochwertigen Armbanduhren werden Schutzgläser aus synthetischem Saphir eingesetzt. Sie werden als Saphirglas bezeichnet.

Bei der so genannten Silicon-on-Sapphire-Technologie werden mittels heteroepitaktisch auf Saphir erzeugten Siliciumschichten integrierte Schaltkreise erzeugt.

Esoterik

Die himmelblaue Variante wird gewöhnlich mit Eigenschaften wie Ruhe, Reinheit und Frieden in Verbindung gebracht. Wissenschaftliche Belege für die angeblichen physischen und psychischen Wirkungen gibt es nicht.

Siehe auch

Einzelnachweise

  1. 1,0 1,1 Crystal Systems – Sapphire : Physical & Mechanical Properties (englisch, PDF 56,6 kB)
  2. http://www.oskar-moser.de/index.php?id=99&lang=de Fa. Osar Moser: Eigenschaften des synthetischen Saphirs
  3. carat-online.at - Edelsteine - Synthesen, Imitationen und falsche Handelsnamen
  4. John L. Emmett, Kenneth Scarratt, Shane F. McClure, Thomas Moses, Troy R. Douthit, Richard Hughes, Steven Novak, James E. Shigley, Wuyi Wang, Owen Bordelon, Robert E. Kane: Beryllium Diffusion of Ruby and Sapphire. In: Gems and Gemology. 2003, S. 85–135
  5. www.amnh.org Star of India (Engl.). Aufgerufen am 30. März 2012.
  6. GWI Sapphire - Eigenschaften von Monokristall-Saphir (PDF 30,5 kB)

Literatur

  • Matthias Bodenhöfer: Ilakaka – Hauptstadt des Saphirs. Eine politisch-ökologische Untersuchung des Saphirbergbaus in Madagaskar. Wissenschaftliche Arbeit, Albert-Ludwigs-Universität, Freiburg i. Br. 2004 (Volltext)
  •  Petr Korbel, Milan Novák: Mineralien Enzyklopädie. Nebel Verlag GmbH, Eggolsheim 2002, ISBN 3-89555-076-0, S. 82.
  •  Walter Schumann: Edelsteine und Schmucksteine. 13. Auflage. BLV Verlags GmbH, 1976/1989, ISBN 3-405-16332-3, S. 102-105.

Weblinks

 Commons: Saphir – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
Vorlage:Commonscat/WikiData/Difference