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A.ABREAL, Les Couleurs dans les Minéraux, J. of Pers. Mineralogist, vol.1, page 07-32, 2002Fe 2+octaédriquetourmaline verte Cu 2+octaédriqueAtacamiteFe 2+ cubique Grenat almandin AzuriteCo 2+octaédriqueErythrine- Le chrysobéryl (Al 2 BeO 4 )Sa structure est la même que celle de l’olivine, avec quelques ions ferriques Fe 3+ ensubstitution de l’aluminium en coordinence octaédrique. Le spectre d’absorption est alors trèsdifférent de celui de l’olivine. L’absorption intervient alors dans le domaine des fréquences dubleu-vert et le chrysobéryl est jaune pâle.- Le grenat almandin ( Fe 3 Al 2 Si 3 O 12 )L’ion ferreux Fe 2+ est dans un site de coordinence octuple, et décale le spectre d’absorptionvers le jaune, le bleu, et le vert, et un peu dans l’orange. Le grenat almandin apparaît doncavec une couleur rouge profond.3.1.2 Influence de la liaisonLa nature de la liaison a également une incidence sur la coloration des minéraux. Prenonsle cas typique de l’émeraude et du rubis. L’émeraude est un béryl (Be 3 Al 2 Si 6 O 18 ) et le rubis un- 16 -
A.ABREAL, Les Couleurs dans les Minéraux, J. of Pers. Mineralogist, vol.1, page 07-32, 2002corindon (Al 2 O 3 ) dans lesquels un ion Cr 3+ vient en substitution d’un Al 3+octaédrique distordue.en coordinence- Dans le rubis, la liaison est essentiellement ionique. L’oxygène ne partage pas son doubletélectronique avec le chrome Cr 3+ . Il y a donc une forte interaction électrostatique entre les orbitalesatomiques de l’oxygène et du chrome qui se manifeste par une répulsion des orbitales dirigéesselon les axes d x2-y2 et d z² . Il y a alors une forte dégénérescence des orbitales 3d, quis’accompagne d’un ∆E élevé et d’une absorption dans le vert. Le rubis devrait donc apparaîtrerose (mélange de bleu et de rouge).Si le rubis possède un tel éclat avec une couleur rouge très prononcée, c’est qu’au phénomèned’absorption du vert, se greffe le phénomène de fluorescence : le rubis a la particularité deréémettre la lumière absorbée sous la forme de lumière rouge.LIAISON IONIQUE : RUBISRépulsionélectrostatique⇒ déstabilisationE3d x2-y2 3d z2e gIon libre 3d∆E élevé = hνvert ⇒rouge3d xy 3d xz 3d yzt 2g- Dans l’émeraude, la liaison est covalente. L’oxygène partage son doublet électronique avecle chrome. Il y a ainsi recouvrement des orbitales mais surtout, les électrons de la liaison sont plusdélocalisés et le champ électrostatique plus faible. La dégénérescence entre les niveaux 3d estdonc plus faible et l’absorption intervient dans le rouge. L’émeraude est donc verte.LIAISON COVALENTE : EMERAUDEDélocalisationdes électronssur l’oxygèneE⇒ peu dedéstabilisationIon libre 3d3d x2-y2 3d z23d xy 3d xz 3d yzt 2ge g∆E faible = hνrouge ⇒vert- Il est intéressant de s’attarder sur le chrysobéryl, variété alexandrite. Sa liaison chromeoxygèneest intermédiaire entre celles du rubis et de l’émeraude, et son spectre d’absorption estégalement intermédiaire, dans le jaune.- 17 -
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