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

Камень на камень Камень на камень

Фантазия природы богата так, как человеку и не снилось

Вокруг света
Степан Михалков: «Хулиганом я стал раньше всех» Степан Михалков: «Хулиганом я стал раньше всех»

Помните фильм «Утомленные солнцем»? Все это взято из моего детства

Коллекция. Караван историй
Шедевр русской кухни Шедевр русской кухни

Ржаной хлеб прочно вошёл в домашний обиход наших соотечественников

Наука и жизнь
Что такое трансжиры и почему их запретили почти все страны Что такое трансжиры и почему их запретили почти все страны

Трансжиры часто называют бичом XX века

РБК
В свете сверхновых В свете сверхновых

Присмотримся к влиянию звёзд на земную жизнь

Наука и жизнь
Как питаться на кето-диете — самые вкусные и полезные продукты для похудения Как питаться на кето-диете — самые вкусные и полезные продукты для похудения

Популярность кето-диеты обусловлена эффективностью в борьбе с лишним весом

Cosmopolitan
Русские ереси Русские ереси

На Руси также были те, кого церковь не желала считать истинно верующими

Дилетант
От Николая II до Владимира Путина: все автомобили российских лидеров От Николая II до Владимира Путина: все автомобили российских лидеров

От царских Delaunay-Belleville и Rolls-Royce до президентского Aurus

РБК
Дома без папы Дома без папы

Дарья Мельникова самоизолировалась на страницах MAXIM без масок и одежды

Maxim
Неловкий разговор: как попросить партнера провериться на инфекции Неловкий разговор: как попросить партнера провериться на инфекции

У тебя обнаружили инфекцию, передающуюся половым путем. Откуда «оно»?

Cosmopolitan
Куда пропали воробьи? Куда пропали воробьи?

Что и кто угрожает воробьям?

Наука и жизнь
«Я творил непотребное действо»: как Жулин изменил Татьяне Навке с Оксаной Грищук «Я творил непотребное действо»: как Жулин изменил Татьяне Навке с Оксаной Грищук

Александр Жулин рассказал о своей запутанной личной жизни

Cosmopolitan
Ближайшая планета у ближайшей звезды: есть ли жизнь на Проксиме Центавра b Ближайшая планета у ближайшей звезды: есть ли жизнь на Проксиме Центавра b

Направление первого межзвездного перелета — Альфа Центавра

Популярная механика
Ботнет «нового поколения» FritzFrog возобновил работу — он прячется в оперативной памяти серверов и майнит криптовалюту Ботнет «нового поколения» FritzFrog возобновил работу — он прячется в оперативной памяти серверов и майнит криптовалюту

Как узнать о заражении ботнетом и обезопасить системы на Linux

VC.RU
«Я бы не женился, если бы думал про развод»: отрывок из книги Уилла Смита «Я бы не женился, если бы думал про развод»: отрывок из книги Уилла Смита

Отрывок из биографии Уилла Смита — о расставании с первой женой

Cosmopolitan
Разоблачая мифы Разоблачая мифы

Существует четыре устойчивых заблуждения, связанных с Ванзейской конференцией

Дилетант
12 домашних средств против боли в горле с натуральным составом 12 домашних средств против боли в горле с натуральным составом

Боль в горле при не очень сильной простуде может доставлять большой дискомфорт

Cosmopolitan
Мы не панды: почему вкусы и пристрастия разных людей так отличаются Мы не панды: почему вкусы и пристрастия разных людей так отличаются

Отрывок из книги «Почему люди разные» о разнообразии вкусовых ощущений

Forbes
«Быть некрасивой стыдно!» и другие мифы, которые ломают нам жизнь «Быть некрасивой стыдно!» и другие мифы, которые ломают нам жизнь

Быть некрасивой стыдно. Не родила — не женщина. Умрешь в окружении сорока кошек!

VOICE
Глаза земли Глаза земли

Космический телескоп «Джеймс Уэбб» принимает вахту у «Хаббла»

Вокруг света
У бонобо не нашли эффекта «буба — кики» У бонобо не нашли эффекта «буба — кики»

Бонобо не соотносят псевдослова и формы

N+1
Что такое мушки в глазах и как от них избавиться Что такое мушки в глазах и как от них избавиться

Темные пятнышки, мешающие смотреть, чаще всего неопасны для зрения и здоровья

РБК
10 необычных лайфхаков для автовладельцев, которые пригодятся зимой 10 необычных лайфхаков для автовладельцев, которые пригодятся зимой

Лайфхаки, которые помогут скрасить ваши автолюбительские будни

Популярная механика
Кето-диета: подробное руководство для начинающих Кето-диета: подробное руководство для начинающих

Что дает организму кетопитание и насколько эффективно можно похудеть?

Cosmopolitan
Актриса Евгения Громова: «Мечтаю сняться у Павла Павликовского!» Актриса Евгения Громова: «Мечтаю сняться у Павла Павликовского!»

Актриса Евгения Громова — о новых фильмах и сложностях профессии

Cosmopolitan
Самые современные тренды в эротике: Богини сходят с Олимпа Самые современные тренды в эротике: Богини сходят с Олимпа

Цифровая революция в эротике

Playboy
Почему автомат Калашникова стал таким популярным? Почему автомат Калашникова стал таким популярным?

В чем секрет автомата АК-47?

Популярная механика
«Это страшная проблема»: каких нарушителей не видят в ГИБДД «Это страшная проблема»: каких нарушителей не видят в ГИБДД

Количество невидимых автомобилей растет. Почему так получается?

РБК
Секунда за 300 миллиардов лет: зачем физикам самые надежные часы Секунда за 300 миллиардов лет: зачем физикам самые надежные часы

Ученые поставили рекорд, создав самую синхронизированную пару часов в истории

Forbes
Украденное солнце и Божья стрела: во что верили славяне Украденное солнце и Божья стрела: во что верили славяне

Как на Руси вызывали дождь, кормили ветер и отпугивали нечистую силу от светила

Культура.РФ
Открыть в приложении