O zafiro é unha pedra preciosa, que é unha variedade do mineral corindón, un óxido de aluminio (α-Al2O3). É tipicamente de cor azul, pero hai zafiros naturais amarelos, púrpuras, laranxas e verdes e de dúas ou máis cores. A única cor que os zafiros nunca teñen é a vermella, xa que o corindón vermello se denomina rubí. O corindón rosa pode ser clasificado como zafiro ou rubí dependendo da localidade. Esta variedade de cores que pode mostrar débese á presenza de cantidades traza de elementos como o ferro, titanio, cromo, cobre ou magnesio.
Normalmente, os zafiros naturais tállanse e púlense para formar xemas para xoiaría. Tamén se poden crear sinteticamente en laboratorios para usos industriais ou decorativos en grandes bolas cristalinas (boules, lingotes monocristalinos). Debido á súa gran dureza, que chega a 9 na escala de Mohs (é o terceiro mineral máis duro despois do diamante, que ten dureza 10, e a moissanita con 9,5), os zafiros tamén se utilizan en aplicacións non ornamentais, como compoñentes na óptica infravermella; en fiestras de alta duración; cristais de reloxos de pulso e outros aparellos; e en obleas semicondutoras para electrónica moi finas, que se usan como substratos illantes para propósitos especiais na electrónica do estado sólido (especialmente en circuítos integrados e LEDs baseados no uso de nitruro de galio, GaN).
O zafiro é a pedra correspondente aos nacidos no mes de setembro e a xema dos 45ºs aniversarios. O xubileu de zafiro ocorre pasados 65 anos.BBC News Queen's Sapphire Jubilee: Gun salutes mark 65 years on the throne 7 de febreiro de 2017
Zafiros naturais miniatura|esquerda|Un zafiro amarelo basto sen tallar atopado na Mina de zafiros Spokane preto de Helena, Montana
O zafiro é unha das variedades xema do corindón, a outra é o rubí (un corindón de tons vermellos). Aínda que o azul é a cor máis habitual dos zafiros, tamén poden ter outras cores, incluso a gris e a negra, e poden ser transparentes. As variedades rosas denomínanse padparadscha (véxase máis abaixo).
Encontráronse depósitos significativos de zafiros en Australia oriental, Tailandia, Sri Lanka, China (Shandong), Madagascar, África Oriental e en Norteamérica nunhas poucas localidades, principalmente en Montana. Os zafiros e os rubís encóntranse xeralmente nos mesmos xacementos xeolóxicos.
Todas as minas de zafiros producen unha gama de calidades e a orixe non é unha garantía de calidade. Os zafiros máis apreciados son os de Caxemira, aínda que en Birmania, Sri Lanka e Madagascar tamén se producen grandes cantidades de xemas de alta calidade.
O prezo dos zafiros naturais varía dependendo da súa cor, claridade, tamaño, talla e calidade global. Para as xemas de excepcional calidade, xeralmente a determinación independente da orixe feita por un laboratorio respectado como o GIA, AGL ou Gubelin engádelles valor.
Zafiro azul miniatura|upright|Zafiro azul con forma de bágoa
A cor das xemas pode describirse en termos de ton, saturación e luminosidade (claridade). O ton enténdese comunmente como a "cor" da xema. A saturación refírese á viveza ou brillo do ton, e a tonalidade é o grao en que a cor é escura ou clara. O zafiro azul pode ter varias mesturas dos seus tons primario (azul) ou secundario, varios niveis de luminosidade (matices de sombra) e varios niveis de saturación (viveza).
Os zafiros azuis son avaliados baseándose na pureza do ton primario. Os tons secundarios máis comúns son o púrpura, violeta e verde que se encontran nos zafiros azuis. O violeta e púrpura poden contribuír á beleza global da cor, mentres que o verde considérase algo moi negativo. Os zafiros azuis con ata un 15% de violeta ou púrpura considéranse xeralmente de gran calidade. O gris é o modificador normal da saturación ou máscara que se encontra en zafiros azuis. O gris reduce a saturación ou brillo do ton, e, por tanto, ten un efecto claramente negativo.
A cor de zafiros azuis de calidade pode describirse como dun violeta medianamente escuro vivo a un azul purpúreo no que o ton azul primario é de polo menos o 85% e o secundario de non máis do 15%, sen a menor mestura de ton secundario verde ou máscara gris.
O zafiro Logan de 423 quilates conservado no Museo Nacional de Historia Natural de Washington, D.C. é unha das maiores xemas de calidade faceteadas de zafiro azul que existen. miniatura|esquerda|Zafiro azul escuro, probablemente de orixe australiana, que mostra a súa superficie brillante típica das xemas de corindón faceteadas.
Zafiros doutras cores
Os zafiros de cores distintas á azul denomínanse "fancy" ou "parti colored".
Os zafiros "fancy" son con frecuencia amarelos, laranxas, verdes, marróns púrpuras e violetas.
Os zafiros "parti colored" son os que teñen máis dunha cor nunha soa xema. Australia é a principal fonte deste tipo de zafiros, pero non se usan moito en xoiería, polo que son pouco coñecidos. Ademais non poden crearse sinteticamente polo que só se poden atopar na natureza.
Os zafiros incoloros utilízanse ás veces en xoiería como substitutos dos diamantes.
Zafiros rosas miniatura|Zafiro rosa (segundo a terminoloxía norteamericana, xa que poden ser clasificados como rubís fóra dos Estados Unidos) Os zafiros rosa poden ser rosas claros ou escuros e a intensidade da cor aumenta conforme o seu contido en cromo é máis elevado. Canto máis intensa é a cor máis prezo teñen. Nos Estados Unidos, debe chegar a ter un mínimo de saturación de cor para que se lle chame rubí, en caso contrario denomínase zafiro rosa.
Padparadscha
Padparadscha é un delicado corindón de ton rosa-laranxa a laranxa-rosa de luminosidade clara a media, que se atopou orixinalmente en Sri Lanka, pero tamén o hai en depósitos de Vietnam e partes de África Oriental. Os zafiros padparadscha son raros; o máis raro de todos é a variedade totalmente natural, sen ningún signo de tratamento artificial.
O seu nome deriva do sánscrito padma ranga (padma = loto; ranga = cor), por teren unha cor similar á da flor do loto (Nelumbo nucifera).
Os zafiros padparadscha naturais a miúdo alcanzan prezos máis altos que moitos dos mellores zafiros azuis. Recentemente, apareceron no mercado máis zafiros desta cor como resultado dun novo método de tratamento artificial chamado difusión reticular.
Zafiro estrela miniatura|esquerda|upright|Zafiro estrela
Un zafiro estrela é un tipo de zafiro que mostra un fenómeno luminoso parecido a unha estrela coñecido como asterismo; as xemas vermellas denomínanse "rubís estrela". Os zafiros estrela conteñen inclusións con forma de agullas que se cruzan, que seguen a estrutura cristalina subxacente, o que causa que teñan a aparencia dun padrón de "estrela" de seis raios cando se ven iluminados cunha soa fonte de luz desde a parte superior. A inclusión adoita ser do mineral rútilo, un mineral composto principalmente de dióxido de titanio. As pedras tállanse en cabochón, normalmente co centro da estrela preto da parte superior da cúpula. Ocasionalmente, poden verse estrelas de doce raios debidas a que hai dous conxuntos diferentes de inclusións na mesma pedra, como unha combinación de agullas finas de rútilo e pequenas plaquiñas de hematite; o primeiro ten como resultado unha estrela branca e o segundo orixina unha estrela de cor dourada. Durante a cristalización, os dous tipos de inclusións quedan orientadas preferencialmente en diferentes direccións dentro do cristal, formando así estrelas de seis raios que están superpostas formando unha estrela de doce raios. Poden tamén formarse estrelas de doce raios deformadas como resultado de maclado. As inclusións poden producir tamén un efecto de "ollo de gato" se a dirección 'cara a arriba' da cúpula do cabochón está orientada en perpendicular ao eixe c do cristal en vez de en paralelo a el. Se a cúpula está orientada entre estas dúas direccións, pode verse unha estrela 'descentrada', fóra do punto máis alto da cúpula.
A Estrela de Adán é o zafiro estrela azul máis grande cun peso de 1 404,49 quilates. A xema foi extraída dunha mina na cidade de Ratnapura, no sur de Sri Lanka. A Estrela negra de Queensland, é o zafiro estrela de calidade xema máis grande do mundo, cun peso de 733 quilates. A Estrela da India (extraída en Sri Lanka) cun peso de 563,4 quilates crese que é o segundo zafiro estrela azul máis grande e actualmente está exposto no Museo Americano de Historia Natural da cidade de Nova York. A Estrela de Bombai, de 182 quilates, extraído en Sri Lanka, localizado no Museo Nacional de Historia Natural de Washington, D.C., é outro exemplo de zafiro azul estrela grande. O valor dun zafiro estrela non só depende do seu peso, senón tamén da cor, visibilidade do efecto e intensidade do asterismo.
Zafiros que cambian de cor
Unha rara variedade de zafiros naturais, coñecida como zafiros que cambian de cor, mostra diferentes cores baixo distintas iluminacións. Os zafiros que cambian de cor poden ser azuis baixo a luz natural de exteriores pero púrpuras baixo luz de interior incandescente (as tradicionais lámpadas de filamento), ou outros pasan de ser de verdes a verdes agrisados á luz do día a ser rosas ou violetas avermellados baixo luz incandescente. Os zafiros que cambian de cor proceden de diversos lugares, como Tailandia e Tanzania. O efecto de cambio de cor está causado pola interacción do zafiro, que absorbe lonxitudes de onda da luz específicas, e a fonte da luz, cuxo espectro emitido varía dependendo da forma do dispositivo de iluminación. As impurezas de metais de transición no zafiro, como o cromo e o vanadio, son responsables do cambio de cor.
Certos cambios de cor sintéticos teñen un cambio de cor similar ao da xema natural alexandrita, polo que esas pedras son comercializadas como "alexandrium" ou "alexandrita sintética". Porén, o último termo é un erro, porque os zafiros que cambian de cor sintéticos non son, tecnicamente falando, alexandritas sintéticas senón simuladores da alexandrita. En realidade, a verdadeira alexandrita é unha variedade de crisoberilo, non un zafiro.
Fonte da cor miniatura|Estrutura cristalina do zafiro miniatura|Anel de zafiro feito aproximadamente no ano 1940
Os rubís son corindóns que conteñen impurezas de cromo que absorben a luz verde amarelada e dan lugar a unha cor vermella rubí máis intensa canto maior é o contido de cromo. Os zafiros púrpura conteñen cantidades traza de vanadio e poden ser máis ou menos escuros. O corindón que contén ~0,01% de titanio é incoloro. Se hai cantidades traza de ferro, a pedra ten unha cor de verde a amarela moi clara. Porén, se están presentes á vez impurezas de titaniio e de ferro, e teñen os estados de valencia correctos, o resultado é unha cor azul intensa.
A diferenza da absorción localizada ("intraatómica") da luz, que causa cor polas impurezas de cromo e vanadio, a cor azul dos zafiros procede da transferencia de carga intervalencia, que é a transferencia dun electrón dun ión de metal de transición a outro por medio de banda de condución ou banda de valencia. O ferro pode estar na forma Fe2+ ou Fe3+, mentres que o titanio xeralmente aparece como Ti4+. Se os ións Fe2+ e Ti4+ son substituídos por Al3+, créanse áreas localizadas con desequilibrio de cargas. Unha transferencia dun electrón desde o Fe2+ e Ti4+ pode causar un cambio no estado de valencia de ambos. Debido ao cambio de valencia hai un cambio específico na enerxía do electrón e absórbese enerxía electromagnética. A lonxitude de onda de luz da enerxía absorbida corresponde á luz amarela. Cando se subtrae esta luz da luz branca incidente, orixínase a cor complementaria azul. Ás veces cando o espazado atómico é diferente en distintas direccións orixínase un dicroísmo verde-azulado.
A transferencia de carga intervalencia é un proceso que produce unha forte cor con porcentaxes de impurezas baixos. Mentres que sempre debe haber polo menos un 1% de cromo no corindón para que se poida ver a cor rubí vermella intensa, o azul dos zafiros pode apreciarse tan só coa presenza dun 0,01% de titanio e ferro.