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碧璽為什么叫“電氣石”

2019-9-24 9:07:09 來源:中國礦業報 作者:珍寶

在我國,“碧璽”這個詞語最早出現在清朝,是一品和二品官員的頂戴花翎的材料之一,也用來制作他們佩戴的朝珠。同時,碧璽也是慈禧太后的最愛,因此在慈禧太后時代,碧璽在中國受到了前所未有的重視。清朝慈禧太后的殉葬品中,有一朵用碧璽雕琢而成的蓮花,重量為36兩8錢,以及一個西瓜碧璽做成的枕頭,當時就值75萬兩白銀。

言歸正傳,碧璽是礦物中唯一會產生電氣的礦石,在受熱時會帶上電荷,這種現象稱為熱釋電效應,碧璽這一特性的秘密在于結晶的形狀。

電氣石的結晶呈柱狀形,兩端的三個面以120度的角度結合,上方的角度為120度,下方的角度為180度。

為什么會呈現這種形狀呢? 硅酸鹽礦物基本形狀是四面體,電氣石則為四面體積端部分朝上,形成6個相連的六角型。

基本形狀為上端稍尖,下側稍平坦。尖的部分為陽極帶電,平坦處則為陰極帶電。

寶石中的祖母綠和海藍寶同樣都是四面體,6個相連,不過上下對稱。雖然成分相似,但不具有電極。只有電氣石形成陽極與陰極帶電形狀的結晶。

此形狀原本是不可能產生電氣的。但是電氣石結晶中,井然有序排列的正電子和負電子,加熱過后,電子會到達結晶的兩極,而產生正電與負電,此現象稱為焦電。

另外,電子分別傳到兩極,在承受壓力或張力時,會產生正電與負電,稱為壓電現象。電氣石即藉由上述兩種方法產生電氣。

在此,我們再詳細探討一下焦電。前文曾提及,電氣時的結晶一端是尖的,加熱過后,會產生正電,另一端則產生負電。

兩端加熱,可吸引灰塵和紙片。使用相同的碧璽,做相同的實驗,會得到相同的結果。法國物理學家居里兄弟即利用此法,確認電氣的發生。

由此可知,電氣石具有永久電極,灰塵和紙片會附著,就是因為產生電氣,釋放出會吸附在電氣石表面的離子造成的結果。

電氣石的焦電,不只可以利用高溫加熱,只要在低溫時產生熱變化,就會發生。如果是采用加熱的方法,則不加熱至100攝氏度,就不會產生焦電。冷卻時,電子才會開始分極。加熱發生膨脹、歪斜,產生電壓后,電氣方會生成,稱為二次焦電。

電氣石在低溫時,只需要稍微加溫,就會產生焦電,稱為原生焦電。即使是些許的溫度差,都會發生反應,所以用途更為廣泛。

電氣石的結晶由于正電子與負電子井然有序的排列,因此,加諸壓力,形成歪斜現象時,結晶表面會帶電。壓電是只有在結晶形成非對稱的情況下才會發生。所以除了電氣石外,另有會產生電壓的礦物,但是實際上會產生壓電的礦物,目前確認只有電氣石。

一旦朝電氣石結晶縱方向加諸壓力時,就會朝縱方向極化(偏振化)。此外,朝橫方向加諸壓力時,具有朝縱橫兩方向極化的優點。

而水晶則必須朝橫方向加諸壓力,才會極化,朝縱方向則否。

碧璽朝縱橫方向加諸壓力都會極化,產生電氣,因此,若欲加工產生電壓,碧璽是一種很好的礦物。

加溫中的電氣石,冷卻時會產生焦電。在壓力減弱,恢復原狀時,或者相反的加諸拉扯的張力時,也會產生電壓。加諸一個能量,卻得到雙重的結果,即碧璽具有的一大優點。△

網站編輯:宮莉

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