DEĞERLİ TAŞLARDA RENK MERKEZLERİ BİR

Bilindiği gibi saf kuvars taşı renksizdir.Fakat biliyoruz ki kuvars minerali başta “MOR,K.RENGİ,SİYAH,SARI “ gibi pek çok renge sahiptir.Ayrıca bu renklere göre farklı adlar aldığını da  biliyoruz ( AMETİST,SİTRİN,DUMANLI KUVARS VB.)

Değerli taşlardaki renk,pek çok nedene bağlıdır.Bu yazıda esas olarak “Renk Merkezleri” nedir ve nasıl renklenmeye sebep olur bu tip konulara bakacağız.

Baştan yazalım ki , mineraller sadece renk merkezleri nedeni ile renklenmezler başka faktörlerde vardır.Mesela ; bazı minerallerin renklenme nedeni taş oluşurken kristal yapıya giren elementler ve ya  mineraller olabilmektedir.Bu duruma bir örnek verelim, yakut taşı neden kırmızı renklidir? Bilindiği gibi yakut taşı “Korund” denilen grubun üyesidir ( Al2 03 ) işte uygun sıcaklık ve basınçta ( ki bu yüzeyin oldukça altına tekabül eder) korund oluşurken oluştuğu yerde Krom Oksitleri varsa   ve yukarıda yazdığımız gibi basınç ve sıcaklık uygunsa bu krom oksitler kristal yapı oluşurken bünyeye dahil olurlar bu durumda aslında renksiz olan korund kristali o sevilen kırmızı rengi alır.

Çoğu kişiye garip gelecek ama aynı krom zümrütün o yeşil renginde sebebidir! Bunun nedeni aslında çok basittir. Çünkü her iki krom oksit kimyasal olarak aynı değerlilikte değildir. Biri +2 değerlilikte ise diğer +3 değerlilikte olması gibi…Şu bilgiyi de eklersek pek sorun kalmayacaktır ; maddenin rengi dediğimiz şey aslında o maddenin ( mineralin,bileşiğin,elementin) son yörüngesindeki elektron sayısı ile ilgilidir ( kafaları karıştırmak istemiyorum ama çoğu metalin gri veya beyaz renkte olmasının nedeni de budur çünkü bütün metallerin serbest elektronları bulunur zaten bu nedenle elektriği iyi iletirler)  kimyasal olarak farklı değerlikte olmak demek farklı sayıda elektron demektir.

Benzer durum pratikte pek çok kafa karşıklılığına neden olup durmakta,neden? Çünkü arkadaşlar doğada özellikle sarı renk tonlarında bolca kuvars bulup bunları SİTRİN ile karıştırmakta …Oysa sitrinde tıpkı yakut gibi oluşur yani bünyeye giren elementler nedeni  ile renklenir fakat arkadaşların bulduklarında kristal yapıya giren element yoktur sadece buldukları kuvars oluştuktan çok sonra kırık ve çatlaklardan içeri sızan demir bileşikleri nedeni ile bir renk oluşmaktadır eğer bu taşlar ışık altında incelenirse rengin eşit dağılmadığını bazı yerlerde yoğunlaştığını göreceklerdir.Taş parlatmak için işlem yapıldığında içindeki sıvı akıp gidecek ve taş renksizleşecektir. Oysa gerçek sitrinde bu böyle sonuçlanmaz.

Peki yukarıdakiler dışında başka renklenme çeşitleri var mıdır?  Elbette vardır.  Fakat biz bu yazıda esas olarak “Renk Merkezi” ne yoğunlaşacağız.( yinede yazarsak; ilk akla gelen “radyasyon ile renk kazanmadır” nitelim bazı elmaslar bu şekilde bazı renklere sahip olur.

Tekrar ana konuya dönersek; Renk Merkezi deyimi Almanca “ FARBZENTRUM” sözcüğünden gelir.”FARBE” Almancada “renk “ demektir.

Aslında bu renklenme bir “KRİSTOLAGRAFİK” bozukluğu nedeni ile olur.Mesela normal kuvarsta ; merkezde Silisyum ( Si) ve ona dört taraftan bağlı olan oksijen ( O) dan oluşan bir kristal yapıdır.Bu yapı bir nedenle bozulursa ( sebep radyasyon olabilir veya ısı veyahut basınç) kısacası bu dört oksijenden biri bu yapıdan koparsa kristal yapının elektrik yükü dengesiz hale gelir .

Olayı daha iyi kavramak için önce bir ön açıklama yapalım ; Renk Merkezi yolu ile renklenme iki şekilde olur.

1-) Elektronlar ile meydana gelen renk merkezleri

2-) Elektron eksikliği ile olanlar ( delik renk merkezleri) 

Önce birinciye bakalım; burada örnek olarak “ Florit Minerali” ele alınacak. Normal olarak florit kristali oluştuğu zaman , florit de renksizdir. Bir florit kristalinde ortada kalsiyum ( Ca +2) ve etrafında ise flor ( eksi değerlikli) iyonlar ile güçlü şekilde birbirine bağlıdır. ( Not: İYON, BİR molekül elektrik değeri nötr değilse ki bu iki şekilde olabilir elektron almışsa eksi yüklü vermişse artı yüklü kabul edilir) 

Saf bir florit kristali hem elektrik yükü yönünden nötrdür hemde renksizdir. Ancak doğadan biliyoruz ki çoğu zaman florit minerali renkli olmaktadır. Fakat burada bir başka özellik devreye girmektedir.  Flor elementinin “FLORESAN özelliği” ,şimdi bu özelliğe bakalım.

FlORESAN  ; soğuk cisimlerde moleküllerin fotonları ( ışık tanecikleri) yutulması (soğurulması) sonucu daha uzun dalga boyunda başka fotonları ( ışık yayması) yayılmasını tetiklemesi ile gerçekleşen bir ışıma olayına verilen isimdir. Soğurulan veya  yayımlanan fatonlar arasındaki enerji farkı ya titreşim ya da ısı olarak dengelenir. Konu ile daha geniş bir yazım var arkadaşlar o yazıya bakabilir ( FLORESAN MİNERALLERİ) 

Esasında birçok arkadaşın bu ilginç olayı gözlediğini tahmin ediyorum çünkü doğada bulduğumuz bazı mineralller UV ışık altında bu özelliği sergiler.Bu minerallerin çoğu sık bulunan cinsten olması tanınmasını kolaylaştırmıştır ( bu mineraller: kalsit , jips , florit vb.) 

İşte bu floresan özelliği farklı renklere sebep olur.Özetle; florit mineraline uzaydan gelen ( yeraltından da gelebilir elbette altta radyoaktif elementler veya mineraller mevcutsa) .Kozmik ışınlarca uzun yıllar bombardımana tutulan florit minerali içindeki sağlam yapıyı bozar ve bir elektronu dışarı atar bu durumda o yapıda dengesizlik oluşur.Stabiliteyi ( elektrik dengesini) korumak için kristal yapı etrafındaki bir elektronu yakalar ve hapseder.Bu durumda elektrik dengesi tekrar sağlanmış olur.İşte yakalanan bu elektron floritin MOR renginden sorumludur.İşte bu olaya  ve olduğu yer ile birlikte “ Renk Merkezi “ denir.

Diğer farklı olaya ise “ DELİK RENK MERKEZİ” demiştik.Şindi bu olguyu inceleyelim.Bu durum için ise herkesin bildiği “Dumanlı Kuvarsı” örnek olarak ele alacağız.

Dumanlı kuvars aslında ilk oluştuğunda bir kristal kuvars tır ( Kaya kuvarsı da denir) Tabiki bu durumda renksizdir.Ancak ya doğal yolla binlerce yıl boyunca ışınlamaya uğrar veyahut insanlar tarafından özellikle radyasyona tabi tutulur.Burada ise sistem şu şekilde işler; 

• Normal kuvars da ortada bir silisyum ve onu dört yönden bağlı oksijen bulunur.İşte bu durumda olan kuvars yukarıda yazdığım gibi ya uzaydan ya da radyoaktif maddelerin yaydığı ışın ile veyahut bizzat laboratuvarda insanlarca ışınlama yapılır ve sonuç olarak oksijen atomlarının bir elektronu dışarı atılır elbette bu durumda elektriksel denge bozulur.Bu durumda dengeyi sağlamak için her 10.000 silisyum atomu yerine bir adet ALÜMİNYUM atomu yerini alır.( AL +3 değerliklidir) Netice olarak”  (Al O4 ) -5 “ değerlikli yapı “ ( Al O4)-4 “ dönüşerek tabiri caiz ise burada bir delik oluşur… Ancak bu arada kristal yapıya bir hidrojen atomu ( H +) girer.Bu hidrojen atomu ise yakın çevreden elde edilir. Elektriksel denge için mecburen bir elektronluk boşluk oluşur. Fakat hidrojen atomu üzerine gelen ışığı ( fatonu) soğuramaz ( ememez) fakat oluşmuş olan “ ( Al 0 4”) ise gelen ışığı soğurarak kahverengi ve ya  siyahımsı renk olarak insan gözüne yansıtır ( renk verir) Kısacası sonuç olarak normal kuvarsın dumanlı kuvarsa  dönüşmesine sebep olan şey bünyeye giren Alüminyum dur.

Bu durumun bir benzeri de TOPAZ taşı için geçerlidir.

Doğada topaz taşı [ Al 2 Si O4) ( F, OH 3 ] benzer şekilde doğal renk merkezine sahiptir. Bu renk merkezinin yarattığı renk ise ; sarı,turuncu, k.rengidir. Ayrıca bu renk de kalıcıdır.( Ancak dayanıklı olmasına rağmen değiştirilemez de değildir) Bu durumda aslında renksiz olan doğal topaz da ışınlama yolu ile renk kazandırılabilir fakat stabil değildir.Güneş ışığına tabi kaldığında bu renk bozulmaya uğrar.Ancak MAVİ TOPAZ ( gerek doğal olanı gerekse sentetik olanı ) stabil ( dayanıklı) renk merkezine sahip olduğundan rengi kalıcıdır.

NOT: Üzerinde biraz  düşünülürse , renk merkezi yolu ile yeni renk kazanmış bir taşın ( mineralin) yeteri kadar ısıtıldığında var olan rengin değiştirilebileceği görülür.Çünkü araya giren elektron yeterli enerji verilirse girmiş olduğu tuzaktan ( hapisden) kurtarılabilir.Bu durumda renk merkezi ortadan kalkar .

Gerek Ametist gerekse dumanlı kuvars gün ışığına karşı dayanıklıdır ( yani bozulmaz) fakat 300-500 derece ısıtıldığında renk merkezi kaybolur.Şayet aşırı ısıtılmadı  ise renk merkezi ışınlama yolu ile tekrar oluşturulabilir.