Что делает рубин красным, изумруд — зелёным, а аметист — фиолетовым?

Наука и жизньНаука

Что красит камень?

Яркие краски живой природы часто недолговечны. А вот цвета минералов и огранённых камней остаются неизменными тысячелетиями. Что делает рубин красным, изумруд — зелёным, аметист — фиолетовым?

Алексей Лагутенков, Максим Абаев.

Малахит (Конго). Фото Алексея Лагутенкова

Цвет — это результат того, как предмет взаимодействует со светом, и минералы здесь не исключение. Они отражают, поглощают и пропускают свет. Если какой-нибудь камень при дневном свете выглядит белым, значит видимый солнечный свет он не поглощает, а целиком и полностью отражает. А если камень чёрного цвета, как сажа? Значит, почти весь упавший на него свет поглотился веществом, из которого этот камень состоит. То, какими цветами радуги будет играть на солнце тот или иной минерал, зависит от его химического состава — мы же знаем, что разные вещества имеют самые разные цвета.

Но тут нас ждёт химическая ловушка. Возьмём, например, минерал корунд: он состоит из самого обычного оксида алюминия с химической формулой Al2O3. Чистый корунд — это очень твёрдый, прозрачный и бесцветный минерал. Теперь отложим его в сторону и посмотрим на драгоценные камни: синий сапфир и красный рубин. Удивительно, но и сапфир, и рубин по составу — это тот же оксид алюминия, из которого состоит бесцветный корунд. Так почему же у одного и того же вещества такие разные цвета?

Родохрозит (Китай). Фото Юлии Сыпало

Всё дело в примесях. Небольшая добавка хрома в оксид алюминия, не более 1%, делает его рубиново-красным. А чтобы превратить корунд в сапфир, достаточно совсем маленькой примеси титана — порядка 0,01%.

То же самое относится к минералам семейства бериллов. Химически чистый берилл Be3Al2(SiO3)6 бесцветен, но всего 1% хрома или ванадия превращает его в драгоценный зелёный изумруд.

Природный бесцветный корунд — лейкосапфир (Бирма). Фото Александра Жильцова

Минералы, цвет которых определяется не основным химическим соединением в их составе, а чужеродными примесями, часто в очень небольших, как говорят, следовых количествах, называются аллохроматическими (от др.-греч. άλλος — «другой» и χρῶμα — «цвет»).

Если же за цвет отвечает не примесь, а основное химическое вещество, составляющее минерал, то такие минералы называют идиохроматическими (от др.-греч. ἴδιος — «свой, собственный» и χρῶμα — «цвет»).

Природный синий сапфир (Шри-Ланка). Фото Александра Жильцова

У образцов одного и того же идиохроматического минерала цвет одинаков. Например, хризолит всегда желтовато-зелёный, малахит — зелёный, а родохрозиты — розовато-красные.

Но хотя и хризолит, и малахит выглядят зелёными, «химия» возникновения их цветов различна. В хризолите за зелёный цвет отвечают ионы железа, а в малахите — медь. Химические элементы, придающие окраску минералам, называют хромофорами (от др.-греч. χρῶμα — «цвет» и φέρω — «несу»).

Хромофорами могут стать железо, ванадий, марганец, титан, кобальт, никель, медь, в редких случаях — вольфрам, молибден, уран и торий. Однако выделяется среди них хром. Самые ценные разновидности драгоценных камней — рубин, изумруд, александрит, хромовый турмалин — приобретают цвет благодаря хрому.

Аметист, цвет которого искусственно усилен радиоактивным облучением (Китай). Фото Александра Жильцова

Почему примесь одного и того же хромофора окрашивает минералы в разные цвета? И как получается, что за один и тот же цвет минералов отвечают совершенно разные хромофоры? Каким образом похожие количества ионов хрома превращают бесцветный корунд Al2O3 в красный рубин, но бесцветный берилл Be3Al2(SiO3)6 — в зелёный изумруд?

Атомы веществ, составляющих минерал, расположены в определённом порядке — они образуют кристаллическую решётку. У разных минералов могут быть разные типы кристаллических решёток. Кристаллы даже можно сравнить с многоэтажными городскими домами, в том смысле, что уникальное для каждого типа дома расположение квартир и их планировка повторяются на каждом этаже и в каждом подъезде. Дома однообразны и безжизненны… пока в них не появились жильцы. И вот когда в новостройке начинают жить люди вместе с котами, ремонтами, перепланировками и добрососедскими отношениями, вот тогда жизнь дома начинает играть всеми красками!

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Очень тяжелые носители Очень тяжелые носители

Прототипы будущей сверхтяжелой ракеты Starship продолжают испытания

Популярная механика
Она кончает, что делать: 5 лайфхаков, как не обломать ей оргазм Она кончает, что делать: 5 лайфхаков, как не обломать ей оргазм

Как вычислить "тот самый" момент и продлить ей удовольствие

Playboy
Камень на камень Камень на камень

Фантазия природы богата так, как человеку и не снилось

Вокруг света
В поисках равновесия В поисках равновесия

Критическое мышление: чем оно нам помогает, а в каких ситуациях мешает?

Добрые советы
В свете сверхновых В свете сверхновых

Присмотримся к влиянию звёзд на земную жизнь

Наука и жизнь
Отрывок из романа Сергея Соловьева «Улыбка Шакти» Отрывок из романа Сергея Соловьева «Улыбка Шакти»

«Улыбка Шахти» — завершающая часть трилогии, начатой повестью «Аморт»

СНОБ
Женский орден на мужской груди Женский орден на мужской груди

Система орденов Российской империи отличалась от советского времени и наших дней

Дилетант
Как зарегистрироваться в Тик Ток на телефоне или ПК Как зарегистрироваться в Тик Ток на телефоне или ПК

Регистрируемся в TikTok: подробная инструкция

CHIP
Неизбежно Неизбежно

12 технологических трендов, которые определяют наше будущее

kiozk originals
Sharp Stick  Лины Данэм из программы «Сандэнс» — трагикомедия про секс, которую все заклеймили Sharp Stick  Лины Данэм из программы «Сандэнс» — трагикомедия про секс, которую все заклеймили

Sharp Stick: западные критики фильм не приняли, а наш — полюбил

Esquire
Свет и блеск Достоевского Свет и блеск Достоевского

Тернистый путь, пройденный Фёдором Михайловичем Достоевским

Наука и жизнь
У истоков интернет-порно: о чем на самом деле сериал «Пэм и Томми» У истоков интернет-порно: о чем на самом деле сериал «Пэм и Томми»

Минисериал о главном секс-скандале 1990-х с участием Памелы Андерсон

РБК
Высшая лига Высшая лига

Яркий эклектичный интерьер с французским шармом

SALON-Interior
Как выглядят самые жуткие глубоководные существа: подборка фото ужасающих жителей подводного мира Как выглядят самые жуткие глубоководные существа: подборка фото ужасающих жителей подводного мира

Под водой скрывается множество странных жутких существ

ТехИнсайдер
Палеопатологи обнаружили древнейшие свидетельства мастоидотомии Палеопатологи обнаружили древнейшие свидетельства мастоидотомии

мастоидотомии провели женщине, умершей в Испании в IV тысячелетии до нашей эры

N+1
Хайрем Максим: кем был изобретатель самого известного пулемета в мире Хайрем Максим: кем был изобретатель самого известного пулемета в мире

Британский подданный Хайрем Максим был талантливым изобретателем

ТехИнсайдер
Рождение царь-града Рождение царь-града

Санкт-Петербург — слепок представлений Петра Первого об идеале

Караван историй
Соль Эпсома: как английская соль влияет на здоровье и красоту Соль Эпсома: как английская соль влияет на здоровье и красоту

Почему тебе стоит запастись эпсомской солью

Cosmopolitan
5 самых странных сердец животных: от самого большого до самого бесполезного 5 самых странных сердец животных: от самого большого до самого бесполезного

После этой статьи человеческое сердце покажется тебе скучным

Популярная механика
Как угнаться за модой? Стать настоящим собой Как угнаться за модой? Стать настоящим собой

Нравиться должна не одежда, которую вы носите, а человек, который ее надевает

GQ
Избыток углового момента при сверхбыстром размагничивании ушел к фононам Избыток углового момента при сверхбыстром размагничивании ушел к фононам

Немецкие физики разобрались с тем, куда девается угловой момент атомов никеля

N+1
Как правильно вести себя во время зомби-апокалипсиса Как правильно вести себя во время зомби-апокалипсиса

Ветераны группы ВМС США и спецназа Израиля — что делать в зомби-апокалипсис

Esquire
Самая соль Самая соль

Морская соль полезна для волос и помогает устранить перхоть и выпадение

Лиза
Медленные плазмоны сделали графен аномальным поглотителем Медленные плазмоны сделали графен аномальным поглотителем

Аномальное поглощение терагерцового света намагниченным графеном

N+1
Самые популярные мотоциклы СССР Самые популярные мотоциклы СССР

В СССР для многих мотоцикл был единственным доступным средством передвижения

Maxim
Упражнения, инъекции и массаж: как убрать второй подбородок Упражнения, инъекции и массаж: как убрать второй подбородок

Если второй подбородок вас смущает, есть несколько способов избавиться от него

РБК
Хватит терпеть: 10 способов справиться с молочницей в домашних условиях Хватит терпеть: 10 способов справиться с молочницей в домашних условиях

Можно ли справиться с молочницей самостоятельно или нужно лечить ее у врача?

Cosmopolitan
Отрицали вред и давили на регулятор: как производители защищали этилированный бензин от запрета Отрицали вред и давили на регулятор: как производители защищали этилированный бензин от запрета

О спорах с производителями топлива и его запрете — в пересказе The Conversation

VC.RU
Кристаллотерапия — новый велнес-тренд. Разбираемся, на что способны драгоценные камни Кристаллотерапия — новый велнес-тренд. Разбираемся, на что способны драгоценные камни

Терапия камнями набирает обороты и уже оформилась в мощный велнес-тренд

Esquire
Аспирант Крокодила и время джаза Аспирант Крокодила и время джаза

О первых достижениях воспитанников российской физической школы

N+1
Открыть в приложении