宝石居然属于溶液？无处不在的固溶体

提到溶液，你的大脑里浮现的是什么？一杯食盐水？一瓶饮料？还是一罐可乐？它们无一例外都是液体。

不过，如果告诉你，钢铁和宝石也是“溶液”，你会相信吗？真的，它们确实是“溶液”，只不过是“固体溶液”。

固溶体是怎么形成的？

只要两种固体间达到分子或原子水平上的混合，它们也能形成“溶液”。这种在分子或原子水平上均匀混合的固体混合物称作固体溶液，简称固溶体。那这个过程是如何实现的呢？

首先，像金属、金属氧化物、陶瓷这类物质都是以晶体形式存在的，所谓晶体就是构成它们的原子或分子，以一种有规律的、整齐的方式堆砌在一起所形成的物质。

晶体的微观结构

当所有参与堆砌的组分只是一种单质或者是一种化合物的时候，该晶体就是纯净物。如果这时候有另外一种物质参与进来，占据了原有原子所在位置，并且不破坏原有的结构，那这就是固溶体。原来的组分就相当于溶剂，外来的组分就相当于溶质。

固溶体

和溶液一样，固溶体中溶质在溶剂中的溶解也是存在溶解度的。当一个较大的原子取代原有的原子，由于空间有限，它会挤压周围的原子；当一个较小的原子取代原有的原子，周围的原子就会朝里面压缩。

外来原子占据的位置越多，晶体畸变越严重，当溶质原子达到一定数量时，它就无法再稳定地存在于晶体结构中，最终以另一种状态析出，形成第二相。

晶体结构变形

影响固溶体溶解度的因素很多，包括元素价态、原子尺寸、晶体结构等物理化学因素，两者的性质越是接近，溶解度就越大，甚至可以相互无限溶解，就如同水和酒精能够任意比例相互溶解；如果两者性质相差太大，就无法形成固溶体，就如同水和油互不相溶。

固溶体也是奢侈品！

钻石、红宝石、蓝宝石、祖母绿、金绿猫眼被认为是世界五大珍贵宝石，是市场上昂贵的奢侈品。不过，它们其实也是固体溶液。

红宝石和蓝宝石都是氧化铝Al2O3的晶体，但是纯净的氧化铝是无色的，若溶解了微量铬元素，它就会显现红色，这就是红宝石；若溶解了微量的铁元素、钛元素而呈现蓝色或者其他颜色，这就是蓝宝石。这就如同无色的纯净水，加入铜离子显现蓝色，加入亚铁离子显现淡绿色一样。

蓝宝石和红宝石