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

Часы войны Часы войны

Именно войнам мы обязаны появлением наручных часов

Вокруг света
Самые современные тренды в эротике: Богини сходят с Олимпа Самые современные тренды в эротике: Богини сходят с Олимпа

Цифровая революция в эротике

Playboy
«Уэбб»: наследник великих космических обсерваторий «Уэбб»: наследник великих космических обсерваторий

Чего нам ждать от телескопа имени Джеймса Уэбба?

Наука и жизнь
Что-то новенькое! Вкусные, полезные и яркие салаты, которые украсят любой стол Что-то новенькое! Вкусные, полезные и яркие салаты, которые украсят любой стол

Простые в приготовлении, полезные, вкусные и яркие салаты

Cosmopolitan
От Оливье до оливье От Оливье до оливье

Здание по адресу улица Неглинная, 29/14 имеет богатое прошлое

Дилетант
Как принять себя: 7 шагов, с которых нужно начать Как принять себя: 7 шагов, с которых нужно начать

Первые шаги к принятию себя

РБК
«Важнейшее из искусств» «Важнейшее из искусств»

Сталин так проникся кинематографом, что начал править историю страны и мира

Дилетант
Как обеспечить мир и гармонию между старшими и младшими детьми Как обеспечить мир и гармонию между старшими и младшими детьми

Как подготовить старших к появлению младших и обеспечить их сосуществование

СНОБ
Есть или не есть? Есть или не есть?

Кому и в каких случаях полезно лечебное голодание

Лиза
Осторожно, фантастика: 5 знаменитых авторов, чьи рассказы точно стоит прочитать Осторожно, фантастика: 5 знаменитых авторов, чьи рассказы точно стоит прочитать

Эти писатели стали настоящими виртуозами короткой фантастической истории

Популярная механика
В начале «тропы Батыевой» В начале «тропы Батыевой»

Подробности Батыева нашествия до сих пор вызывают полемику

Дилетант
Столкновение в Азии: конкуренция блоков и их лидеров Столкновение в Азии: конкуренция блоков и их лидеров

Заработало ВРЭП — соглашение о свободной торговле между 15 странами

Эксперт
Археологи нашли древнекорякские погребения в отвесных скалах Археологи нашли древнекорякские погребения в отвесных скалах

Остатки жилищ, многочисленные артефакты из камня, кости и дерева

N+1
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
Сосущий ротовой аппарат не помог многоножкам добиться эволюционного успеха Сосущий ротовой аппарат не помог многоножкам добиться эволюционного успеха

Подробно описали сосущий ротовой аппарат двупарноногих многоножек

N+1
Над ним смеялись современники: история о том, как Дарвин создал эволюционную теорию, которая подтвердилась через 100 лет Над ним смеялись современники: история о том, как Дарвин создал эволюционную теорию, которая подтвердилась через 100 лет

Как Чарльз Дарвин формировал свою научную теорию?

Популярная механика
WEB 3.0 – будущее нового интернета. От семантических сетей к тотальному блокчейну WEB 3.0 – будущее нового интернета. От семантических сетей к тотальному блокчейну

Интернет, как мы его знаем, подходит к концу, что придет ему на смену?

Цифровой океан
Налоговая хочет больше Налоговая хочет больше

ФНС сможет арестовывать имущество еще до начала выездной проверки

Эксперт
Как восстановить нормальный сон в период стресса и тревоги: научные рекомендации Как восстановить нормальный сон в период стресса и тревоги: научные рекомендации

Здоровый сон помогает организму восстанавливать силы и справляться со стрессом

Популярная механика
День матери: история и традиции празднования на Западе и в России День матери: история и традиции празднования на Западе и в России

День матери — праздник, который в том или ином формате отмечается во всем мире

Cosmopolitan
Меньше в тоннах, больше в деньгах Меньше в тоннах, больше в деньгах

Средняя стоимость поставляемой за рубеж сельхозпродукции за год увеличилась

Агроинвестор
От профориентации до трудоустройства От профориентации до трудоустройства

Наступило время, когда важны не профессии, но навыки и компетенции

Наука
В 44 году до н. э. В 44 году до н. э.

В Риме убили Юлия Цезаря

Вокруг света
5 причин смотреть многосерийный хоррор «Архив 81» — один из первых очевидных хитов 2022 года 5 причин смотреть многосерийный хоррор «Архив 81» — один из первых очевидных хитов 2022 года

«Архив 81» вобрал в себя целую обойму сюжетов классического хоррора

Esquire
Генетики нашли древнейший случай заражения ребенка гемофильной палочкой Генетики нашли древнейший случай заражения ребенка гемофильной палочкой

Ребенок страдал от инфекции, вызванной гемофильной палочкой типа b

N+1
Без образования, работы и свободы: как афганским женщинам живется при талибах Без образования, работы и свободы: как афганским женщинам живется при талибах

Как женщины стали невидимыми в Афганистане

Forbes
Как Рапунцель: 10 секретов, которые помогут отрастить длинные и здоровые волосы Как Рапунцель: 10 секретов, которые помогут отрастить длинные и здоровые волосы

Что поможет тебе отрастить красивые волосы?

Cosmopolitan
Археологи нашли в Норвегии вытаявшие из ледника охотничьи укрытия Археологи нашли в Норвегии вытаявшие из ледника охотничьи укрытия

Такие укрытия использовали древние скандинавы для добычи северных оленей

N+1
24 февраля 1955 года родился Стив Джобс. Он является сооснователем компаний Apple и Pixar 24 февраля 1955 года родился Стив Джобс. Он является сооснователем компаний Apple и Pixar

Краткая история жизни Стива Джобса

Цифровой океан
Кистозные прыщи: как победить самую агрессивную форму акне Кистозные прыщи: как победить самую агрессивную форму акне

Самая тяжелая и агрессивная форма акне — кистозные угри

Cosmopolitan
Открыть в приложении