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

Радио против видео Радио против видео

Автоматическая посадка крылатого летательного аппарата давно уже не фантастика

Популярная механика
Смогут ли неодимовые магниты устоять перед раскаленным металлом: высокая температура против магнитного поля Смогут ли неодимовые магниты устоять перед раскаленным металлом: высокая температура против магнитного поля

Выдержат ли неодимовые магнитные шарики "душ" из раскаленного металла?

ТехИнсайдер
В свете сверхновых В свете сверхновых

Присмотримся к влиянию звёзд на земную жизнь

Наука и жизнь
Как и когда лучше солить еду: скорее всего, вы делаете это неправильно Как и когда лучше солить еду: скорее всего, вы делаете это неправильно

Когда лучше солить еду: во время приготовления или после?

Популярная механика
Камень на камень Камень на камень

Фантазия природы богата так, как человеку и не снилось

Вокруг света
Простая арифметика: почему Forester — самый популярный автомобиль Subaru в России Простая арифметика: почему Forester — самый популярный автомобиль Subaru в России

Почему Forester пользуется такой популярностью в России

Forbes
Русская Пруссия Русская Пруссия

75 лет назад в нашей стране появился новый регион — Кёнигсбергская область

Дилетант
Физики измерили показатель преломления дейтерий-тритиевой смеси Физики измерили показатель преломления дейтерий-тритиевой смеси

Физики продвигаются в контроле качества топлива для термоядерного синтеза

N+1
Путеводитель налево. Как сохранить жену, любовницу, нервы и муки совести Путеводитель налево. Как сохранить жену, любовницу, нервы и муки совести

Как заниматься сексом с разнообразными женщинами на глазах у жены

Maxim
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
Властелин Европы посреди Атлантики Властелин Европы посреди Атлантики

Святая Елена стала местом смерти Наполеона и рождения наполеоновской легенды

Дилетант
Фотопроект: странные вещи из московских квартир, которые не дали выбросить арендаторам Фотопроект: странные вещи из московских квартир, которые не дали выбросить арендаторам

Предметы из квартир, которые нельзя вынести на помойку

Esquire
Человек и его бактерии: что нужно знать о кишечной микрофлоре Человек и его бактерии: что нужно знать о кишечной микрофлоре

Как микробиота защищает нас от инфекций и влияет на развитие болезней?

Популярная механика
Я больше не боюсь Я больше не боюсь

В 42 года Лариса Амельченкова стала востребованной ампути-моделью

Домашний Очаг
6 любопытных фактов о Дне святого Валентина 6 любопытных фактов о Дне святого Валентина

Подборка из неожиданных фактов о Дне святого Валентина

Популярная механика
День рождения Facebook: как за 18 лет Марк Цукерберг построил крупнейшую соцсеть и превратил ее в метавселенную День рождения Facebook: как за 18 лет Марк Цукерберг построил крупнейшую соцсеть и превратил ее в метавселенную

C чего начинался Facebook

Популярная механика
«Они пытались убить меня! Но я не умерла!»: Бритни Спирс обвинила менеджеров «Они пытались убить меня! Но я не умерла!»: Бритни Спирс обвинила менеджеров

Бритни Спирс рассказала о бывших концертных менеджерах

Cosmopolitan
Флирт, дилдо и болезни: 7 самых странных законов о сексе в США Флирт, дилдо и болезни: 7 самых странных законов о сексе в США

Архаичные, нелепые и немного безумные законы о сексе в США

Playboy
Загадки Вселенной: сколько на самом деле планет в Солнечной системе? Загадки Вселенной: сколько на самом деле планет в Солнечной системе?

Существует ли девятая планета?

Популярная механика
От клетки к вилке От клетки к вилке

Какие вызовы стоят перед создателями культивируемого мяса

Агроинвестор
Что такое гидрокомпенсаторы и почему они стучат Что такое гидрокомпенсаторы и почему они стучат

Что такое гидрокомпенсаторы, как они работают и что делать, если они стучат

РБК
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
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
«Мама, я квадроциклист!» Собираем экипировку для начинающего райдера «Мама, я квадроциклист!» Собираем экипировку для начинающего райдера

Что надеть, если у вас есть квадроцикл и время, чтобы на нем кататься

Популярная механика
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
«Парковочные огни»: когда и как использовать габариты «Парковочные огни»: когда и как использовать габариты

Зачем нужны габаритные огни и какие они бывают?

РБК
7 классиков из школьной программы, которых нужно бы запретить за пропаганду чуждых ценностей 7 классиков из школьной программы, которых нужно бы запретить за пропаганду чуждых ценностей

Доколе будет продолжаться развращение малолетних чуждыми идеями классиков?

Maxim
Купите бублики Купите бублики

Александр Добровинский подслушал историю дамского счастья у дверей магазина

Tatler
Родина-мать, горюй Родина-мать, горюй

«Мама, я дома»: как рассказать о ЧВК по-человечески

Weekend
Глаза в глаза Глаза в глаза

Незабываемые встречи «глаза в глаза» с представителями дикой парнокопытной фауны

Наука и жизнь
Открыть в приложении