通常我們最常見到的氧化鋁（Al?O?）確實是白色的，比如砂紙上的磨料、陶瓷刀具、耐火材料等。但氧化鋁并不只有白色一種形式。它的顏色會因其純度、晶型結(jié)構(gòu)以及所含的微量雜質(zhì)而發(fā)生顯著變化。

簡單來說，高純度的氧化鋁是白色的，而含有不同微量金屬雜質(zhì)或具有特殊結(jié)構(gòu)的氧化鋁會呈現(xiàn)各種顏色。

以下是幾種不同顏色的氧化鋁及其成因：

1. 紅色 - 紅寶石 (Ruby)

• 成因：這是有名的例子。紅寶石的本質(zhì)就是摻入了微量鉻（Cr3?）離子的α-氧化鋁單晶。

• 科學原理：鉻離子取代了氧化鋁晶格中的部分鋁離子，這些鉻離子對可見光的吸收特性發(fā)生了改變，選擇性地吸收了青光和黃光，從而使寶石呈現(xiàn)出鮮艷的紅色。

2. 藍色 - 藍寶石 (Sapphire)

• 成因：藍色的藍寶石同樣是α-氧化鋁單晶，其顏色來源于鐵（Fe）和鈦（Ti）離子的共同作用。

• 科學原理：鐵和鈦離子以一定比例共存于晶格中，它們之間的電荷轉(zhuǎn)移過程吸收了特定波長的光（如紅、黃光），從而呈現(xiàn)出藍色。

3. 其他顏色

除了紅藍寶石，通過添加不同的過渡金屬離子，還可以制備出其他顏色的氧化鋁基晶體（通常都稱為藍寶石）：

• 紫色：含釩（V）或鉻（Cr）離子（含量低于紅寶石）。

• 黃色：含鐵（Fe）離子。

• 綠色：含鈷（Co）、釩（V）或鎳（Ni）離子。

• 粉色：含鉻（Cr）離子（含量低于紅寶石）。

4. 棕色或灰色 - 工業(yè)剛玉

• 我們?nèi)粘９I(yè)中使用的許多氧化鋁磨料或耐火材料可能呈現(xiàn)棕色、灰色或土黃色。

• 成因：這通常不是因為添加了著色劑，而是因為其純度較低，含有一些天然的硅、鐵、鈦等雜質(zhì)元素。

總結(jié)與歸納

所以，下次當您看到白色的氧化鋁陶瓷時，可以想到它其實擁有一個“五彩斑斕”的家族。顏色的變化不僅賦予了它作為寶石的美麗，也為科學家提供了研究其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和雜質(zhì)狀態(tài)的重要線索。