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

Финалистки конкурса «Девушка года Playboy-2018» Финалистки конкурса «Девушка года Playboy-2018»

Финалистки конкурса «Девушка года Playboy-2018»

Playboy
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
В свете сверхновых В свете сверхновых

Присмотримся к влиянию звёзд на земную жизнь

Наука и жизнь
Иммуномагнитная сортировка поможет выделить лимфоциты с противоопухолевой активностью Иммуномагнитная сортировка поможет выделить лимфоциты с противоопухолевой активностью

Это может помочь расширить применение клеточной терапии для лечения опухолей

N+1
Камень на камень Камень на камень

Фантазия природы богата так, как человеку и не снилось

Вокруг света
Быть настоящим тигром Быть настоящим тигром

Каждый из нас может позаимствовать что-то у тигров

Psychologies
Первые водолазы Первые водолазы

Эрнст Гаузен сумел исполнить мечту человечества о покорении подводного мира

Вокруг света
Синтетические люди и оцифрованные вещи: как метавселенные изменят наш мир Синтетические люди и оцифрованные вещи: как метавселенные изменят наш мир

Выступления с CG EVENT — о киберпанке и метавселенных

Популярная механика
От дикпика до любви От дикпика до любви

Как CEO дейтинг-сервиса нашла идеального парня

Playboy
Дело Кантора живет: как математики всех стран соединились Дело Кантора живет: как математики всех стран соединились

Галле Георг Кантор был недоволен уровнем взаимодействия математиков

N+1
Новый мир в штате Чьяпас Новый мир в штате Чьяпас

Жизнь революционных сапатистов

Вокруг света
Зачем животным математика? Зачем животным математика?

Умение считать — доступно ли оно животным и нужно ли им это вообще?

Наука и жизнь
«Иначе как паникой не назовешь»: что делать во время падения рынка «Иначе как паникой не назовешь»: что делать во время падения рынка

Как вести себя частному инвестору во время паники на рынке?

Forbes
«Далеко опередил свое научное время» «Далеко опередил свое научное время»

Что значит Юрий Лотман для России, а Россия для Лотмана?

Наука
Дефицит витамина D: чем это опасно и как привести показатель в норму Дефицит витамина D: чем это опасно и как привести показатель в норму

Чем грозит передозировка или дефицит витамина D?

Cosmopolitan
Спор кофеманов и любителей чая разрешен: 5 причин, которые убедят вас в полезных свойствах черного кофе Спор кофеманов и любителей чая разрешен: 5 причин, которые убедят вас в полезных свойствах черного кофе

Черный кофе очень полезен для здоровья

ТехИнсайдер
Следы на песке Следы на песке

Как Андре Ситроен организовал экспедицию через пустыню Сахара

Esquire
Чем обязан Чем обязан

Должен ли тебе что-то парень, с которым вы решили быть вместе?

Cosmopolitan
«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
«Динозавровый» астероид упал весной «Динозавровый» астероид упал весной

Погубивший нептичьих динозавров астероид упал в конце весны или начале лета

N+1
«…И недоимку дарю» «…И недоимку дарю»

Последняя железная дорога еще достраивалась, а Савва Мамонтов уже сидел в тюрьме

Дилетант
Инвазивные жабы начали убивать мадагаскарских змей Инвазивные жабы начали убивать мадагаскарских змей

Мадагаскарские ужи массово погибают от инвазивного вида жаб

N+1
И волосы твои летают: как определить свой тип кудрей, подобрать уход и укладку И волосы твои летают: как определить свой тип кудрей, подобрать уход и укладку

Составили гид по разным типам завитков

Cosmopolitan
Гравитационное красное смещение уловили на миллиметровой высоте Гравитационное красное смещение уловили на миллиметровой высоте

Для фиксирования гравитационного красного смещения понадобились атомные часы

N+1
Глубокая стимуляция мозга: кто и зачем вживляет чипы в мозг человека Глубокая стимуляция мозга: кто и зачем вживляет чипы в мозг человека

Чем грозит человеку вживление специального чипа в мозг

Популярная механика
Индуктивное и дедуктивное рассуждение: в чем разница? Индуктивное и дедуктивное рассуждение: в чем разница?

Что такое дедуктивное и индуктивное рассуждение?

Популярная механика
Мистер элегантность Мистер элегантность

Интерьер миланской квартиры с вневременной итальянской роскошью

SALON-Interior
Как промыть систему охлаждения и ничего не сломать Как промыть систему охлаждения и ничего не сломать

Что такое система охлаждения двигателя и как ее промывать?

РБК
Вся правда о холестерине Вся правда о холестерине

Кому действительно нужно снижать холестерин и на что способны статины

Добрые советы
Средний год для сахарной отрасли Средний год для сахарной отрасли

С какими итогами сектор заканчивает сезон 2021/22

Агроинвестор
Открыть в приложении