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

Как в Даурии радужный камень нашли Как в Даурии радужный камень нашли

Флюорит — завораживающий минерал, появившийся в природной «лаборатории»

Наука и жизнь
Лженаука на подиуме Лженаука на подиуме

Законам моды подчиняются не только прически и наряды, но и заблуждения

Вокруг света
Камень на камень Камень на камень

Фантазия природы богата так, как человеку и не снилось

Вокруг света
Как избавиться от прыщей навсегда Как избавиться от прыщей навсегда

Ты давно не подросток, но воспаления на коже не покидают тебя?

VOICE
В свете сверхновых В свете сверхновых

Присмотримся к влиянию звёзд на земную жизнь

Наука и жизнь
Мистер элегантность Мистер элегантность

Интерьер миланской квартиры с вневременной итальянской роскошью

SALON-Interior
Что такое тейпирование и какую пользу для здоровья и внешности можно от него получить? Что такое тейпирование и какую пользу для здоровья и внешности можно от него получить?

Мы решили рассказать о тейпах и разобраться с особенностями тейпирования

Esquire
10 книг, которые нужно прочитать мужчине до 35 лет 10 книг, которые нужно прочитать мужчине до 35 лет

Как расширить кругозор и что необходимо знать любому образованному человеку?

Maxim
Вопросы на засыпку Вопросы на засыпку

Найдите ответы на пять простых, но каверзных вопросов, призвав на помощь логику

Наука и жизнь
В погоне за лучшей работой и большими деньгами: как джоб-хоппинг стал мировым трендом В погоне за лучшей работой и большими деньгами: как джоб-хоппинг стал мировым трендом

Почему разносторонний опыт — скорее плюс для кандидата

Forbes
Из жизни галактик Из жизни галактик

Во Вселенной существует множество галактик, и каждая из них особенная

Наука и жизнь
Герой моего кошмара Герой моего кошмара

Неадекватные парни из тиндера и их великолепные райдеры

Cosmopolitan
Дева: полная характеристика знака зодиака Дева: полная характеристика знака зодиака

Характерные черты личности Дев и совместимость с другими знаками

VOICE
Как власти Китая используют голливудские блокбастеры для пропаганды Как власти Китая используют голливудские блокбастеры для пропаганды

Зачем в Китае редактируют «Бойцовский клуб» и бесплатно показывают Бэтмэна

Forbes
Как провести свидание: лучшие идеи для романтической встречи Как провести свидание: лучшие идеи для романтической встречи

Хочется устроить особенный вечер вместе со своей второй половинкой?

Cosmopolitan
Как организовать собственную свадьбу: 16 полезных советов Как организовать собственную свадьбу: 16 полезных советов

Как сделать свою свадьбу почти идеальной?

Cosmopolitan
Основано на реальных событиях: фильмы про мошенников, которые ты еще не смотрел Основано на реальных событиях: фильмы про мошенников, которые ты еще не смотрел

Фильмы про аферистов, которые построены на реальных историях

Playboy
Каким получился сериал о главной аферистке современности, Анне Делви, и что шоураннеры упустили из виду? Каким получился сериал о главной аферистке современности, Анне Делви, и что шоураннеры упустили из виду?

Сериал «Изобретая Анну» смотрится в один присест, но все-таки не идеален

Esquire
Анна Завтур Анна Завтур

Резидентка МДТ Анна Завтур играет женщину-змею

Собака.ru
70 лет на сверхзвуке: как в СССР покоряли скорость звука 70 лет на сверхзвуке: как в СССР покоряли скорость звука

Когда СССР покорил скорость звука и кто был первым пилотом?

Популярная механика
«Бери на таран»: 7 скандальных инцидентов со свадебными кортежами (видео) «Бери на таран»: 7 скандальных инцидентов со свадебными кортежами (видео)

Гонки с преследованием, остановка движения на МКАД: свадебные истории

РБК
Быть настоящим тигром Быть настоящим тигром

Каждый из нас может позаимствовать что-то у тигров

Psychologies
Первая в Антарктиде Первая в Антарктиде

Почему в честь русского геолога Марии Клëновой назвали горы на Новой Земле

Forbes Woman
От боли в спине до недержания: чем опасна позвоночная грыжа От боли в спине до недержания: чем опасна позвоночная грыжа

Межпозвоночные грыжи: причины их возникновения, методы лечения и профилактики

Cosmopolitan
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
Ученые построили механическую модель сверления зуба Ученые построили механическую модель сверления зуба

Как ученые планируют в будущем уменьшить боль при лечении кариеса

N+1
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
Лига справедливости Лига справедливости

Красивая модная пара — бизнесмен Александр Чистяков и певица Глюк’oZa

Tatler
Биполярное расстройство: симптомы, типы, лечение и жизнь с этим диагнозом Биполярное расстройство: симптомы, типы, лечение и жизнь с этим диагнозом

В этом материале мы подробно поговорим о биполярном расстройстве

Cosmopolitan
Полезен и для сердца, и для кишечника! 7 преимуществ авокадо Полезен и для сердца, и для кишечника! 7 преимуществ авокадо

Питательное, универсальное и вкусное авокадо: в чем его секрет?

Cosmopolitan
Открыть в приложении