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

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

Чего нам ждать от телескопа имени Джеймса Уэбба?

Наука и жизнь
Правда ли, что истребители США не могут выполнить «Кобру Пугачева»? Правда ли, что истребители США не могут выполнить «Кобру Пугачева»?

Эту фигуру высшего пилотажа именно придумали, а не обнаружили случайно

ТехИнсайдер
В свете сверхновых В свете сверхновых

Присмотримся к влиянию звёзд на земную жизнь

Наука и жизнь
«Сладостное припоминание — это ключевое понятие» «Сладостное припоминание — это ключевое понятие»

Леонид Парфенов о русских грузинах, евреях и ностальгии по СССР

Weekend
Камень на камень Камень на камень

Фантазия природы богата так, как человеку и не снилось

Вокруг света
Кардиотренировка: 10 упражнений, видео, советы тренера и диетолога Кардиотренировка: 10 упражнений, видео, советы тренера и диетолога

Как обеспечить расход энергии при сидячем образе жизни?

РБК
«Горький мир» «Горький мир»

Российское общество тяжело переживало последствия Русско-японской войны

Дилетант
Золотая миля Золотая миля

Квартира на Остоженке в стиле элегантной современной классики

SALON-Interior
Фундамент водного мира Фундамент водного мира

Обустройство пола в санузле

Идеи Вашего Дома
Все хотят свою метавселенную, включая Facebook и Microsoft. Что из этого получится? Все хотят свою метавселенную, включая Facebook и Microsoft. Что из этого получится?

Как будет развиваться виртуальные пространства

Популярная механика
Тяжелый легкий бег Тяжелый легкий бег

Как работает организм на марафонских дистанциях

Популярная механика
Гости будущего Гости будущего

Как помочь ребенку найти себя, свое призвание?

Домашний Очаг
Чего хочет женщина: истории 4 девушек, которые изменили своим парням с подружкой Чего хочет женщина: истории 4 девушек, которые изменили своим парням с подружкой

Героини рассказали, чем секс с девушкой отличается от секса с мужчиной

Playboy
Десять забытых штрафов ГИБДД. О чем могут не знать водители Десять забытых штрафов ГИБДД. О чем могут не знать водители

Редкие штрафы ГИБДД, о которых могли не слышать даже автомобилисты со стажем

РБК
День, когда все изменилось. Как герои кино и сериалов переживают страх смерти День, когда все изменилось. Как герои кино и сериалов переживают страх смерти

10 стратегий, которые выбирают персонажи фильмов, узнав о скорой смерти

СНОБ
Валентина Титова. Понять и простить Валентина Титова. Понять и простить

Любовь — это служение, обожание, долг, долги плачу

Коллекция. Караван историй
В эти часы можно есть всё, что хочешь, и худеть — доказано исследованием В эти часы можно есть всё, что хочешь, и худеть — доказано исследованием

Когда лучше всего есть?

Cosmopolitan
Чем отличается ультрабук от ноутбука и что лучше выбрать Чем отличается ультрабук от ноутбука и что лучше выбрать

Ультрабуки часто сравнивают и путают с ноутбуками

Playboy
Как правильно ставить цели на новый год Как правильно ставить цели на новый год

Как ставить цели так, чтобы точно их достичь?

Maxim
10 попыток создать дешевый автомобиль 10 попыток создать дешевый автомобиль

Если денег нет, а ехать надо…

Maxim
Digital Horizon назвала 7 новых векторов развития финтех-рынка Digital Horizon назвала 7 новых векторов развития финтех-рынка

Как люди будут платить в метавселенных и что придет на смену big data?

Inc.
Что же будет дальше? Что же будет дальше?

Сказки заканчиваются свадьбой, в жизни же после нее начинается самое интересное

Cosmopolitan
Это может каждый: 5 простых привычек, которые сохранят зубы здоровыми Это может каждый: 5 простых привычек, которые сохранят зубы здоровыми

Как правильно следить за здоровьем зубов?

Cosmopolitan
Как устроены катапульты истребителей V поколения: наглядная демонстрация Как устроены катапульты истребителей V поколения: наглядная демонстрация

Как работают катапультные кресла в современных истребителях?

Популярная механика
Черные комедии по-русски: культурный код Черные комедии по-русски: культурный код

Черный юмор в русском кино: чем сходить с ума от ужаса, лучше смеяться

СНОБ
Театр у микрофона Театр у микрофона

Молодые столичные группы превращают концерты в настоящий спектакль

Vogue
Арт и деньги, два стола Арт и деньги, два стола

В интерьере высокого класса обязательно должно быть искусство

Robb Report
Историк развеял 8 мифов о Титанике, которые породил культовый фильм Историк развеял 8 мифов о Титанике, которые породил культовый фильм

Единственная правда в культовом фильме о Титанике то, что он затонул

Playboy
Алан Милн. Винни-Пух и прочие неприятности Алан Милн. Винни-Пух и прочие неприятности

Кристофер Робин часто задавался вопросом: что привело его отца к катастрофе?

Караван историй
Как узнать, что за девушка перед тобой, по напитку, который она заказала в баре? Отвечает бармен Как узнать, что за девушка перед тобой, по напитку, который она заказала в баре? Отвечает бармен

Женщины и коктейли, которые они выбирают

Maxim
Открыть в приложении