2016年11月13日 星期日

碧玺为什么叫“电气石”

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  在中国,“碧玺”这个词语最早出现在清朝,是一品和二品官员的顶戴花翎的材料之一,也用来制作他们佩戴的朝珠。同时,碧玺也是慈禧太后的最爱,因此在慈禧太后时代,碧玺在中国受到了前所未有的重视。清朝慈禧太后的殉葬品中,有一朵用碧玺雕琢而成的莲花,重量为36两8钱,以及一个西瓜碧玺做成的枕头,当时就值75万两白银。
碧玺为什么叫“电气石”
  言归正传,碧玺是矿物中唯一会产生电气的矿石,在受热时会带上电荷,这种现象称为热释电效应,碧玺这一特性的秘密在于结晶的形状。
  电气石的结晶呈柱状形,两端的三个面以一百二十度的角度结合,上方的角度为一百二十度,下方的角度为一百八十度。
  为什麽会呈现这种形状呢? 硅酸盐矿物基本形状是四面体,电气石则为四面体积端部分朝上,形成六个相连的六角型。
  基本形状为上端稍尖,下侧稍平坦。尖的部分为阳极带电,平坦处则为阴极带电。
  宝石中的祖母绿和海蓝宝同样都是四面体,六个相连,不过上下对称。虽然成分相似,但不具有电极。只有电气石形成阳极与阴极带电形状的结晶。
  此形状原本是不可能产生电气的。但是电气石结晶中,井然有序排列的正电子和负电子,加热过后,电子会到达结晶的两极,而产生正电与负电,此现象称为焦电。
  另外,电子分别传到两极,在承受压力或张力时,会产生正电与负电,称为压电现象。电气石即藉由上述两种方法产生电气。
  在此,我们再详细探讨一下焦电。前文曾提及,电气时的结晶一端是尖的,加热过后,会产生正电,另一端则产生负电。
  两端加热,可吸引灰尘和纸片。使用相同的碧玺,做相同的实验,会得到相同的结果。居里兄弟即利用此法,确认电气的发生。
  由此可知,电气石具有永久电极,灰尘和纸片会附著,就是因为产生电气,释放出会吸附在电气石表面的离子造成的结果。
  电气石的焦电,不只可以利用高温加热,只要在低温时产生热变化,就会发生。如果是採用加热的方法,则不加热至一百度,就不会产生焦电。冷却时,电子才会开始分极。加热发生膨胀、歪斜,产生电压后,电气方会生成,称为二次焦电。
  电气石在低温时,只需要稍微加温,就会产生焦电,称为原生焦电。即使是些许的温度差,都会发生反应,所以用途更为广泛。
  电气石的结晶由于郑电子与负电子井然有序的排列,因此,加诸压力,形成歪斜现象时,结晶表面会带电。压电是只有在结晶形成非对称的情况下才会发生。所以除了电气石外,另有会产生电压的矿物,但是实际上会产生压电的矿物,目前确认只有电气石。
  一旦朝电气石结晶纵方向加诸压力时,就会朝纵方向极化(偏振化)。此外,朝横方向加诸压力时,具有朝纵横两方向极化的优点。
  而水晶则必须朝横方向加诸压力,才会极化,朝纵方向则否。
  碧玺朝纵横方向加诸压力都会极化,产生电气,因此,若欲加工产生电压,碧玺是一种很好的矿物。
  加温中的电气石,冷却时会产生焦电。在压力减弱,恢复原状时,或者相反的加诸拉扯的张力时,也会产生电压。加诸一个能量,却得到双重的结果,即碧玺具有的一大优点。
  来源: 华夏收藏网