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

Город бомбы Город бомбы

Из истории американского атомограда

Вокруг света
Тебе не просто грустно: как распознать симптомы депрессии Тебе не просто грустно: как распознать симптомы депрессии

Чувствовать себя несчастной — совсем не то же самое, что быть в депрессии

Cosmopolitan
В свете сверхновых В свете сверхновых

Присмотримся к влиянию звёзд на земную жизнь

Наука и жизнь
Goro: «Понты — это когда ты выкладываешь богатые фоточки в инстаграм» Goro: «Понты — это когда ты выкладываешь богатые фоточки в инстаграм»

Гор рассказал, с чего началось его творчество

ЖАРА Magazine
Камень на камень Камень на камень

Фантазия природы богата так, как человеку и не снилось

Вокруг света
Осторожно, массаж Ко Би До: почему его нельзя делать до 30 лет и самостоятельно Осторожно, массаж Ко Би До: почему его нельзя делать до 30 лет и самостоятельно

Ко Би До - не новое изобретение, этой технике массажа сотни лет

Cosmopolitan
Зеленый конвейер Зеленый конвейер

Основатель производителя электрокаров Arrival возглавил рейтинг Forbes

Forbes
Сергей Бескоровайный: «Виноделие — это процесс эмпирический» Сергей Бескоровайный: «Виноделие — это процесс эмпирический»

Основатель винодельни «Бельбек» об избытке государственного регулирования

Forbes
Давайте опять займемся сексом Давайте опять займемся сексом

Как вернуться к доковидной норме, по крайней мере в постели

Men’s Health
История парня из России, который в 30 лет сделал фаллопротезирование и начал жизнь с нуля История парня из России, который в 30 лет сделал фаллопротезирование и начал жизнь с нуля

Через что продится пройти, чтобы вернуть себе здоровую сексуальную жизнь

Playboy
Магомет идет к горе Магомет идет к горе

Мобильная станция, в которой содержится около 7–8 т различных видов масел

Популярная механика
Включите габариты Включите габариты

Что мешает дизайнерам шить вещи для немодельной фигуры

Vogue
Вредны ли электронные сигареты: 5 причин отказаться от этого опасного увлечения Вредны ли электронные сигареты: 5 причин отказаться от этого опасного увлечения

Вредны ли электронные сигареты (вейп) для здоровья, и в чем их вред?

Playboy
Какие витамины нужно пить, чтобы пережить весну, быть спокойнее и крепко спать Какие витамины нужно пить, чтобы пережить весну, быть спокойнее и крепко спать

Что на самом деле нужно, чтобы оставаться здоровым в большом городе

GQ
Почему римлянам так нравились кровавые игрища и соревнования? Почему римлянам так нравились кровавые игрища и соревнования?

Почему римский кровавый спорт был таким популярным?

Популярная механика
Что делать, если один наушник AirPods не работает? Что делать, если один наушник AirPods не работает?

Если не работает один наушник AirPods, то вы наверняка не знаете, что делать

Популярная механика
Битвы заблуждений Битвы заблуждений

Баталии между приверженцами двух одинаково ложных научных теорий

Вокруг света
Тремор века: почему дергается глаз и что с этим делать Тремор века: почему дергается глаз и что с этим делать

Что такое миокимия и как с ней справиться?

Cosmopolitan
Как говорить с друзьями о политике, чтобы не поссориться Как говорить с друзьями о политике, чтобы не поссориться

Ликбез от Екатерины Шульман, как обсуждать политику

Maxim
Худой мир лучше Худой мир лучше

История о том, как семеро участников проекта познали фитнес-дзен

Men’s Health
Все непризнанные государства мира Все непризнанные государства мира

Где находятся и как себя чувствуют страны, которых не берут даже в ООН

Maxim
Чем жила гитлеровская Германия — отрывок из книги Эрика Ларсона «В саду чудовищ» Чем жила гитлеровская Германия — отрывок из книги Эрика Ларсона «В саду чудовищ»

Как с приходом Гитлера в Германии установилась диктатура

СНОБ
«Сезон отравленных плодов»: отрывок из романа о травмах поколения и советском прошлом «Сезон отравленных плодов»: отрывок из романа о травмах поколения и советском прошлом

Отрывок из книги Веры Богдановой «Сезон отравленных плодов»

Forbes
Любая душа — поломка Любая душа — поломка

«Большой баг»: жесткая антиутопия Жан-Пьера Жёне

Weekend
Выживут только инфорги Выживут только инфорги

«Инфорги» — люди, которые придут на смену Homo Sapiens

Популярная механика
На большом воздушном шаре: 12 эффективных способов избавиться от вздутия живота На большом воздушном шаре: 12 эффективных способов избавиться от вздутия живота

Вздутие живота — проблема, с которой хоть раз в жизни сталкивалась каждая из нас

Cosmopolitan
Без почки и русского языка: как женщина Северного Кавказа доставила в космос воду Без почки и русского языка: как женщина Северного Кавказа доставила в космос воду

Отрывок из книги «13 удивительных женщин Северного Кавказа»

Forbes
Участники конкурса ImpactFuture рассказали о своих проектах Участники конкурса ImpactFuture рассказали о своих проектах

Как компании помогают жителям регионов строить успешную карьеру?

Forbes
Фотограф Евгений Шишкин — о цвете, дарящих свободу ограничениях и музе Фотограф Евгений Шишкин — о цвете, дарящих свободу ограничениях и музе

Фотограф Евгений Шишкин — почему негативные эмоции заманчивы, но непродуктивны

РБК
Wow-эффект: как екатеринбуржцы создали маркетплейс цветов с оборотом 2,5 млрд рублей Wow-эффект: как екатеринбуржцы создали маркетплейс цветов с оборотом 2,5 млрд рублей

Основатели цветочного маркетплейса Flowwow начинали со скромного оборота

Forbes
Открыть в приложении