В чем разница между сапфиром и рубином?

Вы задали сложный научный вопрос, точного ответа на который в современной научной литературе пока нет. Есть гипотезы и дискуссии. Да, действительно, формула рубина и сапфира одинаковая – это формула корунда AL2O3. Все дело в примесях, которые окрашивают эти камни. Такие примеси образуют так называемые «центры окраски». В кристаллах рубина центры красной окраски образует хром, в сапфире - железо. Наиболее естественное объяснение более высокого кристаллического совершенства сапфира по сравнению с рубином заключается в том, что атомы (ионы) хрома искажают решетку корунда гораздо больше, чем атомы (ионы) железа. Это приводит к возникновению различных структурных дефектов в процессе монокристаллического роста кристаллов рубина. Такое предположение позволяет также объяснить феномен рубинов Тундуру-Сонгеа из Танзании. Эти рубины являются наиболее яркими красными природными корундами интернет ссылка на наши самые красивые рубины Сонгеа. Кроме того, они же являются наиболее совершенными рубинами. Известно также, что количество хрома в рубинах Сонгеа минимально, а яркий красный цвет обусловлен другими центрами окраски, напрямую с хромом не связанными. Таким образом, нет хрома – нет дефектов.

Уважаемый господин Аметистов!

Простите за "школярский" вопрос. Никак не могу уложить в голове два факта.

Красный цвет рубина обусловлен хромом, и из-за него же рубин вырастает менее совершенным, чем сапфир.

Зеленый цвет изумруда обусловлен (часто) хромом, и из-за него же изумруд вырастает менее совершенным, чем зеленый берилл без хрома.

Рубин в ультрафиолете отсвечивает красным из-за хрома, изумруд я видела в ультрафиолете розовым (?), хотя не уверена в последнем факте.

Хром (примеси в этих минералах) какой-то похожий и разный одновременно. Речь идет о об ионах хрома разной валентности?

Спросила – и тут же ответ случайно нашелся. Наверное. Википедия говорит, что оксид (III) у хрома зеленый (и соответствующие соли тоже), а оксид (VI) красный (а соответствующие соли желтые или оранжевые).

Ответ нашелся, но не правильный. Центр окраски это примесь (обычно переходного металла) с измененной энергией внешних электронных оболочек. Изменяются они за счет окружающей атом (ион) решетки. Изменяются по-разному. Так что к цвету оксидов, это имеет слабое отношение. Одна и та же примесь в разных кристаллических решетках может образовывать центры окраски разного цвета. Иногда центры окраски могут "подавляться" - за счет комплексообразования, например. Именно такой механизм влияния диффузии легких элементов (Be или Li) на цвет корундов. В науке о центрах окраски много интересного. Однако, пока все.