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
Ошибки кроя, которые дешевят образ: учимся избегать вещей с плохой посадкой Ошибки кроя, которые дешевят образ: учимся избегать вещей с плохой посадкой

Почему иногда образ смотрится дешево и как этого не допустить

Cosmopolitan
Камень на камень Камень на камень

Фантазия природы богата так, как человеку и не снилось

Вокруг света
Как работает подземная буровая машина: спускаемся в шахту Как работает подземная буровая машина: спускаемся в шахту

Спуститесь в шахту и займите место за пультом управления редчайшего аппарата

Популярная механика
В свете сверхновых В свете сверхновых

Присмотримся к влиянию звёзд на земную жизнь

Наука и жизнь
Вырубка лесов: причины, последствия и влияние на людей Вырубка лесов: причины, последствия и влияние на людей

Везде, где происходит расчистка земель, это влияет на климат нашей планеты.

Популярная механика
100 самых сексуальных женщин страны 100 самых сексуальных женщин страны

100 самых сексуальных женщин страны

Maxim
Большая перемена Большая перемена

Как понять, что именно нужно менять, насколько быстро, а главное, ради чего?

Psychologies
Маша Малиновская: «Идеальных партнеров не существует» Маша Малиновская: «Идеальных партнеров не существует»

Умеет Маша разбудить воображение!

Playboy
Александра Ревенко: «Хочу сама принимать все решения» Александра Ревенко: «Хочу сама принимать все решения»

Александра Ревенко — о красивых людях и любимых режиссерах

Cosmopolitan
Глаза земли Глаза земли

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

Вокруг света
В начале «тропы Батыевой» В начале «тропы Батыевой»

Подробности Батыева нашествия до сих пор вызывают полемику

Дилетант
Какие витамины нужно пить, чтобы пережить весну, быть спокойнее и крепко спать Какие витамины нужно пить, чтобы пережить весну, быть спокойнее и крепко спать

Что на самом деле нужно, чтобы оставаться здоровым в большом городе

GQ
Сколько стоит война: сравниваем цены на современное оружие Сколько стоит война: сравниваем цены на современное оружие

Война это почти всегда про деньги

Maxim
Выживут только инфорги Выживут только инфорги

«Инфорги» — люди, которые придут на смену Homo Sapiens

Популярная механика
Теракт, авария, удар: из-за чего спортсмены погибали во время Олимпийских игр Теракт, авария, удар: из-за чего спортсмены погибали во время Олимпийских игр

Истории, когда спортсмены не возвращались с соревнований домой

Cosmopolitan
Аспирант Крокодила и время джаза Аспирант Крокодила и время джаза

О первых достижениях воспитанников российской физической школы

N+1
Сводят заказчиков с исполнителями и зарабатывают тысячи долларов в неделю: кто такие «сервисные арбитражники» Сводят заказчиков с исполнителями и зарабатывают тысячи долларов в неделю: кто такие «сервисные арбитражники»

Любой желающий может стать посредником между компаниями и фрилансерами

VC.RU
Неуловимый мститель Неуловимый мститель

Искусство поражать все цели от Джереми Реннера

Men’s Health
Виртуальная оперативная память в Android: зачем она нужна и насколько полезна Виртуальная оперативная память в Android: зачем она нужна и насколько полезна

Рассказываем о технологии виртуальной оперативной памяти в смартфонах на Android

CHIP
Самые популярные «китайцы». Что выпускает Haval на заводе под Тулой Самые популярные «китайцы». Что выпускает Haval на заводе под Тулой

Haval — самая востребованная марка из КНР в России

РБК
A бабушка говорила… A бабушка говорила…

Советы старших, которые работают и в XXI веке

Лиза
Принцип «Аббатства Даунтон»: как традиции делают женщин уязвимыми и лишают прав Принцип «Аббатства Даунтон»: как традиции делают женщин уязвимыми и лишают прав

Глава из книги Линды Скотт «(Не)женская экономика»

Forbes
Эти модели лучше не покупать: список самых ненадежных автомобилей Эти модели лучше не покупать: список самых ненадежных автомобилей

Проблемные авто: от кроссоверов и электрокаров до доступных «бюджетников»

РБК
Битвы заблуждений Битвы заблуждений

Баталии между приверженцами двух одинаково ложных научных теорий

Вокруг света

Что было источником цунами, которое охватило весь земной шар?

Популярная механика
Белок-транспортер замедлил метастазирование опухолевых клеток Белок-транспортер замедлил метастазирование опухолевых клеток

Белок MFSD1 мешает опухолевым клеткам образовывать метастазы

N+1
5 самых популярных моделей OnlyFans и их заработки (спойлер: до 20 миллионов долларов в месяц) 5 самых популярных моделей OnlyFans и их заработки (спойлер: до 20 миллионов долларов в месяц)

Вот что называется пассивный доход.

Playboy
Неолит в Юго-Восточном Узбекистане начался в VI тысячелетии до нашей эры Неолит в Юго-Восточном Узбекистане начался в VI тысячелетии до нашей эры

Археологи провели исследование скального навеса Кайнар-Камар

N+1
25 простых и быстрых рецептов для завтрака: сладкие и сытные варианты 25 простых и быстрых рецептов для завтрака: сладкие и сытные варианты

Попробуй разнообразить свое утреннее меню

Cosmopolitan
Открыть в приложении