藍寶石的化學奧秘

新年，然然的媽媽買了一條鑲嵌藍寶石的項鏈。然然覺得藍寶石與化學課上看到的硫酸銅晶體顏色差不多，那么藍寶石的成分是什么？和硫酸銅晶體有沒有關系呢？然然查閱了資料。原來，藍寶石晶體的化學成分為氧化鋁（α-Al2O3），是由三個氧原子和兩個鋁原子以共價鍵結合而成的，其晶體結構為六方晶格結構。在自然界中，當藍寶石在生長時，晶體內含有鈦離子（Ti3+）與鐵離子（Fe3+）時，會使晶體呈現藍色，而成為藍色藍寶石；當晶體內含有鉻離子（Cr3+）時，會使晶體呈現紅色，而成為紅寶石；當晶體內含有鎳離子（Ni3+）時，會使晶體呈現黃色，而成為黃色藍寶石。就顏色而言，單純的氧化鋁結晶是呈現透明無色的，因不同顯色元素離子滲透于生長中的藍寶石，而使藍寶石顯出不同的顏色。

藍寶石晶體具有規則的幾何形狀，是因為其內部原子的排列十分規整嚴格。晶體是固態物質存在的一種基本形式，很多物質的晶體都很漂亮。比如藍色的硫酸銅晶體、無色透明的硫酸鋁鉀晶體、無色透明的氯化鈉晶體、紫色的硫酸鉻鉀晶體、橙色的重鉻酸鉀晶體、淺綠色的硫酸亞鐵晶體、深綠色的硫酸鎳晶體等。然然也想擁有一款屬于自己的晶體。于是，他請教了老師，并在老師的指導下進行了如下實驗：

實驗目的：制作紫色晶體。

實驗用品：托盤天平、大燒杯（500 mL）、玻璃棒、漏斗、濾紙、燒杯、錐形瓶、藥匙、培養皿、鑷子、魚線、透明筆芯、502膠水、無色指甲油、卸甲水、厚紙片、硫酸鋁鉀、硫酸鉻鉀、80℃的蒸餾水。

實驗步驟：1.用天平稱量100 g硫酸鋁鉀放入燒杯，稱量12 g硫酸鉻鉀放入燒杯。

2.在燒杯內放入400 mL的80℃的蒸餾水，用玻璃棒攪拌，直至固體全部溶解。

3.在燒杯上蓋好厚紙片，靜置幾天。注意燒杯內溶液不能振動。

4.將燒杯內液體倒入錐形瓶，將燒杯底部固體放入培養皿，選取最漂亮的紫色晶體作為晶種。

5.用502膠水將紫色晶體粘在魚線上，將魚線綁在透明筆芯上。

6.將錐形瓶中的溶液過濾，濾液倒入燒杯，將紫色晶體浸入飽和溶液中，透明筆芯橫放在燒杯上。靜置，等待晶體生長。

7.在晶體生長期間，將燒杯中晶種以外的晶體移除，以免影響晶體的生長。同時，要避免極端的溫度和污染溶液。

8.一個月后，拉出魚線，將長大的晶體取出，用紙巾擦去表面的溶液，用無色指甲油涂在晶體表面，指甲油干透后，就可以用手觸摸了。

硫酸鋁鉀晶體是一種無色正八面體形狀的晶體，有玻璃光澤。硫酸鉻鉀晶體是紫紅色到黑色的正八面體形狀的晶體，晶體幾乎不透明。硫酸鋁鉀（明礬）和硫酸鉻鉀的混合溶液析出的晶體，透光后看上去是純紫色，透光性也比較好，非常漂亮。

實驗注意事項：明礬和硫酸鉻鉀都是有毒的物質，實驗時要特別注意安全。