Edelsteine & Perlen
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Farben von Quarz

 
Shardana
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Shardana

 ·  #1
Hallo Forum,

hier möchte ich mal einen kleinen Thread erstellen, der sich etwas detaillierter mit den Farben von Quarz, speziell natürlich Citrin, beschäftigt. Die Braun-, Gelb-, Orange-, Grün- und Rottöne lassen mir schon länger keine Ruhe und meine Wissensquellen geben dazu nicht das her was ich mir wünsche. Teilweise sind die Informationen sehr widersprüchlich und ich möchte das Thema endlich durchsteigen und abhaken.
Vor allem interessiert mich, wie man dieses knallige Rot-Orange ohne Braunton, wie man es bei hochwertigen Madeira-Citrinen findet, hinkriegt. Welcher Ausgangsstein muss wie lange wie hoch erhitzt werden? Hat es jemand vielleicht sogar schonmal probiert bzw. kennt wen?
Mir scheint es so als würde der Farbton durch das rote Eisen(III)-Oxid Fe2O3 zustande kommen. Da Fe3+ die letzte natürliche Oxidationsstufe von Eisen ist, wäre der Rotton dann umso stärker, je länger und wärmer die Behandlung. Müsste für einen Madeira also einfach ein kräftiger Amethyst sehr lange auf die entsprechende Temperatur (560°C) erhitzt werden bis alles Eisen als Fe2O3 vorliegt? Oder passiert dann etwas anderes?
Ich bitte ausdrücklich um Korrektur meiner Gedanken! :-) Freue mich über etwas Chemie-Nachhilfe.

Lieben Gruß
Shardana
Shardana
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Shardana

 ·  #2
Ein Mal will ich das hier noch pushen. Ich bin auch für private Nachrichten mit Ideen/Empfehlungen/Erfahrungen empfänglich.

Lieben Gruß
Shardana
Hunsrücker
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Hunsrücker

 ·  #3
Hallo Shardana,

Leider reagieren Amethyste beim brennen unterscheidlich. Es soll Material aus Brasilien geben das sich zu Mandarin Citrin
Brennen läßt. Das man Madeira Citrin durch brennen erzeugen kann, ist mir nicht bekannt.
Ich habe bisher kein Glück beim brennen von Quarz gehabt.

Ich dachte das Madeira Citrin deshalb teurer ist, weil er unbehandelt ist.

Wer kann dazu etwas fundiertes beitragen?
Bergkristall
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Bergkristall

 ·  #4
Ich hier in der Vergangenheit was zu den Farben der Quarze geschrieben. Da ich zu doof zum verlinken bin, füge ich das hier mal ein.



Das ist ein sehr komplexes Thema. Ich versuche das mal kurz anzureißen.

Es gibt zwei verschiedene Arten, wie die Farbe in Edelsteinen zustanden kommt.

Idiochromatisch - durch farbgebende Ionen oder
Allochromatísch - durch Gitterbaufehler oder Farbzentren

Beide Varianten können auch durchaus zusammen vorkommen. Bei den idiochromatischen Farben kann man durch eine reduzierende oder oxidierende Hitzebehandlung die farbgebenden Ionen verändern, was dann zu einer anderen Farbigkeit führen kann. Bei den Farben die auf Gitterbaufehlern und Farbzentren beruhen können diese durch Hitze oder radioaktive Strahlung aktiviert oder ausgeschaltet werden.

Beispiele
schmuck…arbzentren

oder an anderer Stelle


Um die Färbung der Farbquarze zu erklären, muss man sich vergegenwärtigen, dass in diesen Quarzen ein Teil des sichtbaren weißen Lichts absorbiert wird. Reiner Bergkristall erscheint durchsichtig, weil das Licht ihn in allen Frequenzen passieren kann. Bei den farbigen Quarzen geht ein Teil des passierenden Lichts verloren, es wird absorbiert und dadurch entsteht die Färbung. Dieser Effekt entsteht durch Störungen im Kristallgitter. Das kann z.B. der Einbau von Fremdionen sein, wie z.B. Eisen beim Amethyst. Das Eisenion wird an Stelle des Siliciumions eingebaut, passt aber nicht von der Größe und der chemischen Wertigkeit. Dadurch wird das regelmäßige Kristallgitter gestört, was dann wiederum durch die Lichtbrechung an dieser Störungsstelle zu der Lilafärbung führt. Diese Gitterbaufehler nennt man Farbzentren und je mehr davon in einem Kristall enthalten sind, um so intensiver wird die Farbe. Wenn man Amethyste erhitzt, fällt bei 450-500°C das Eisen als zweiwertiges Eisen aus, was die gelbe Färbung des gebrannten Amethysts ausmacht, der damit quasi ein Pseudocitrin ist. Bei natürlichem Citrin ist die Farbe durch den Einbau von Aluminiumionen in das Kristallgitter verursacht. Bei den Rauchquarzen findet man auch Aluminiumionen, die aber im Gegensatz zu denen in den Citrinen, erst einer Aktivierung bedürfen, um die typische rauchgraue Farbe zu entwickeln. Diese Aktivierung erfolgt durch ionisierende Strahlung, die entweder aus radioaktiven Nebengesteinen oder aus der natürlichen Höhenstrahlung stammt. Farbzentren für Citrine und Rauchquarze können auch nebeneinander vorkommen und dann braune Tönungen der Kristalle hervorrufen.

Zum Prasiolith - Eisen kommt zweiwertig und dreiwertig von. Zweiwertiges kann dabei auch blaue Farbtöne verursachen. Dreiwertiges Eisen ergibt Gelbtöne. Je nach dem Vorhandensein der Ionen, kann daher auch eine grüne Farbe beim Brennen erscheinen. Bei Mineralen, wie Korund und Spinell, verursacht das gleichzeitige Vorkommen von zwei- und dreiwertigem Eisen ebenfalls eine grüne Färbung.

Das Dumme ist halt nur, dass man sich da für jeden Stein kundig machen muss, welcher Wirkmechanismus zur Veränderung der Farbe führt.


Das bedeutet, dass die Farbveränderung nicht einfach über die Brenntemperatur gesteuert werden kann, sondern vom Bestand und der vorliegenden Wertigkeit der Ionen im Kristall abhängt.
Shardana
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Shardana

 ·  #5
Danke für die ausführliche und fachkundige Antwort.

Von den Aluminium-Lithium-Farbzentren des Rauchquarzes und Citrins habe ich auch gehört. Ich schätze, dass das Vorhandensein von starker Radioaktivität in Idar-Oberstein dafür gesorgt hat, dass alles was ein Citrin hätte werden können zu Rauchquarz wurde und man deshalb keine Citrine da gefunden hat. Das Fe4+ im Amethyst entsteht ja auch erst durch Radioaktivität aus dem Fe3+.

Ich habe in einem Paper auf der Seite der GIA auch gesehen, dass Amethyst durch sanftes Brennen zu gelbem Pseudocitrin (Das Wort werde ich übernehmen :-)) mutiert ist und danach durch Bestrahlung wieder zu Amethyst gemacht werden konnte wenn er nicht zu sehr erhitzt worden war. Wenn Fe3+ also wieder in Fe4+ umwandelbar ist muss es doch einen Grund geben, weshalb ab einer bestimmten Brenntemperatur die Rückumwandlung nicht mehr möglich ist, so wie man es im Allgemeinen von Pseudocitrin kennt. Greift dann ein anderer Mechanismus, der das Eisen irreversibel in Beschlag nimmt?

Die Amethyst-Drusenstücke, die mehrere Tage lang zu Citrin gebrannt werden sind ja auch nie gelb wie klassische Pseudocitrine, sondern eher orange bis Rotbraun. Als Kind fing es bei mir wie bei so Vielen mit Mineralien an, und einer meiner ersten Steine war der unten gezeigte Pseudocitrin. Derartige gibt es ja en masse. So scheint es mir eigentlich wahrscheinlich, dass das Rot-Orange (Man muss es ja nicht so dunkel brennen) aus vielen oder allen Amethysten zu bekommen ist. Ist der Gedanke ganz falsch?

Intuitiv würde es dazu passen, dass ich gelesen habe ab einer bestimmten Temperatur würde das Eisen des Amethyst mit Sauerstoff zu rotem Eisenoxid reagieren. Kann das wahr sein? In oxidierender Atmosphäre könnte ich es mir vorstellen. Auch dass das beliebteste Gelb von Pseudocitrin einen leichten Stich ins Orange hat könnte doch auf diese (beginnende) Oxidationsreaktion hindeuten.

So kam ich zu diesem Gedanken.

Zitat geschrieben von Bergkristall

Das Dumme ist halt nur, dass man sich da für jeden Stein kundig machen muss, welcher Wirkmechanismus zur Veränderung der Farbe führt.


Nach eben diesem Mechanismus für roten Citrin möchte ich fragen. :-) Das scheint manchmal fast sowas wie ein Geschäftsgeheimnis zu sein. Aus dem bekannten Mechanismus kann man dann ja ein Erhitzungsprotokoll ableiten und experimentell anpassen.

Lieben Gruß
Shardana
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Farben von Quarz
Shardana
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Shardana

 ·  #6
Zitat geschrieben von Hunsrücker

Hallo Shardana,

Leider reagieren Amethyste beim brennen unterscheidlich. Es soll Material aus Brasilien geben das sich zu Mandarin Citrin
Brennen läßt. Das man Madeira Citrin durch brennen erzeugen kann, ist mir nicht bekannt.
Ich habe bisher kein Glück beim brennen von Quarz gehabt.

Ich dachte das Madeira Citrin deshalb teurer ist, weil er unbehandelt ist.

Wer kann dazu etwas fundiertes beitragen?


Ja, der Fire Citrine. Ich würde aber schätzen, was den Fire Citrine orange macht, färbt auch den Palmeira und den Madeira. Vielleicht in unterschiedlicher Konzentration und mit anderer Umwandlungsrate...

In jedem Fall lässt sich ja durch Brennen Rot aus Amethyst gewinnen, wenn ich das richtig sehe. Wenn es nicht mit jedem Amethyst geht scheint es ja nicht das Eisen zu sein. Was ist es dann?

Edit: Was hast du denn genau probiert? :-) Würde mich sehr interessieren.

LG
Shardana
Bergkristall
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Bergkristall

 ·  #7
Die Farbzentren von Rauchquarz und Citrin unterscheiden sich durch die Art des Gitterdefekts. Sie können, müssen aber nicht, gemeinsam auftreten. Da die Strukturanomalie von Citrin-Farbzentren auf zusätzlichen Störungen beruht, kann man sich leicht vorstellen, dass es weniger Citrine als Rauchquarze gibt. Wenn beide vorkommen, kann es zudem durch verschieden intensive Überlagerung kommen.

Es gibt auch farblose Quarze mit nicht aktivierten Amethyst-Farbzentren. Die sind halt nie einer aktivierenden radioaktiven Strahlung ausgesetzt worden. Aktivieren kann auch Höhenstrahlung. Über 450 bis 500 Grad werden Amethystkristalle gelb-braun weil Fe3 ausgeschieden wird. Es gibt aber auch Amethyste einiger weniger Fundstellen, die über 350 Grad farblos und bei 400-500 Grad grün werden - also zu Prasiolith werden.

Mit einer oxidierenden Atmosphäre beim Brennen, wird man wohl kein Glück haben. Ich kann mir jedenfalls nicht vorstellen, wie der Sauerstoff dabei in den Kristall kommen soll.

Der Farbumschlag, der beim Brennen erzielt werden kann, ist wohl im Kristall schon bei dessen Entstehen festgelegt.
Bergkristall
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Bergkristall

 ·  #8
Wenn Du genauere Informationen dazu suchst, in der Quarzmonographie von Rudolf Rykart ist der Mechanismus genau beschrieben.
Shardana
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Shardana

 ·  #9
Ja, der genaue Mechanismus interessiert mich durchaus. Ich werde mal sehen wo ich das Buch ausleihen kann und ob ich den entscheidenden Farbstoff bzw. die Farbstoffe identifizieren kann.
Ich hatte überlegt ob der Sauerstoff hineindiffundieren kann wenn durch den Verbrauch bei der Reaktion im Kristall genug 'Sog' entsteht.

Soweit ich sehen konnte kosten rote Citrine nicht wesentlich mehr als gelbe.

Vielen Dank soweit. :-)

LG
Shardana
Bergkristall
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Bergkristall

 ·  #10
Durch so einen Sog würde der Kristall platzen.

Ryckart schreibt, dass die farbgebende Eisenverbindung in den gebrannten Citrinen bisher nicht bestimmt werden konnte.
Shardana
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Shardana

 ·  #11
Okay, das erklärt natürlich warum ich so große Probleme mit dem Finden einer eindeutigen Antwort auf diese spezielle Frage hatte. :happy:
Wenn es allgemein nicht bekannt ist werde wahrscheinlich auch ich nicht die Lösung finden ohne Gemmologie zu studieren und zu forschen. :-)

Vielen lieben Dank für die sehr informierten Beiträge.

Shardana
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