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
Почему в России не приживается краудлендинг: компаниям проще сходить в МФО, а инвесторы боятся риска Почему в России не приживается краудлендинг: компаниям проще сходить в МФО, а инвесторы боятся риска

Почему бизнес в России не доверяет краудлендингу?

VC.RU
Камень на камень Камень на камень

Фантазия природы богата так, как человеку и не снилось

Вокруг света
Депрессия: что это такое, как выявить, лечить и как с ней жить Депрессия: что это такое, как выявить, лечить и как с ней жить

Что такое депрессия и как её отличить от плохого настроения?

Cosmopolitan
В свете сверхновых В свете сверхновых

Присмотримся к влиянию звёзд на земную жизнь

Наука и жизнь
5 сложных браков и 4 громких развода любимца Голливуда Кэри Гранта 5 сложных браков и 4 громких развода любимца Голливуда Кэри Гранта

В кадре Кэри Грант играл в любовь, а за кадром вел сложную личную жизнь

Cosmopolitan
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
Работа мечты Работа мечты

10 самых популярных мифов о фрилансе

Лиза
Разгадка истории Венеры кроется в её поверхности Разгадка истории Венеры кроется в её поверхности

Активны ли венерианские вулканы сегодня?

Наука и жизнь
Шарль Морис де Талейран-Перигор Шарль Морис де Талейран-Перигор

Правила жизни премьер-министра Франции князя Беневентского

Esquire
Они идут Они идут

Часы сегодня — средство самовыражения и туристический аттракцион

Вокруг света
Нормальный ли у тебя уровень кислорода в крови? Проверь! Нормальный ли у тебя уровень кислорода в крови? Проверь!

Разбираемся, какой уровень кислорода в крови считается нормальным?

Cosmopolitan
300 лет семейного бизнеса: от струн из кишок в итальянской деревне до годовой выручки в $200 млн — история D’Addario 300 лет семейного бизнеса: от струн из кишок в итальянской деревне до годовой выручки в $200 млн — история D’Addario

Как семья мигрантов из Италии стала крупнейшим в мире производителем струн

VC.RU
Краски для жизни Краски для жизни

Минимальное вмешательство в планировку плюс творческий взгляд на палитру

Идеи Вашего Дома
Как быстро Как быстро

Несколько способов избавиться от жира в области живота

Cosmopolitan
Чем жила гитлеровская Германия — отрывок из книги Эрика Ларсона «В саду чудовищ» Чем жила гитлеровская Германия — отрывок из книги Эрика Ларсона «В саду чудовищ»

Как с приходом Гитлера в Германии установилась диктатура

СНОБ
Ерунда и пиар вместо импакта: почему работодателям пора перестать скрывать зарплаты Ерунда и пиар вместо импакта: почему работодателям пора перестать скрывать зарплаты

Почему компания не может быть устойчивой, пока продолжает скрывать зарплаты

Forbes
В яркой оправе В яркой оправе

У 100‑летней Айрис Апфель есть чему поучиться молодым

Vogue
Трава у дома Трава у дома

Всплески насыщенного изумрудного в отделке стен и мебели

Идеи Вашего Дома
6 спортсменов с самыми зловещими прозвищами 6 спортсменов с самыми зловещими прозвищами

Эти прозвища больше подошли бы кинозлодеям, чем спортсменам

Maxim
Экспаты, иммигранты, вагабунды и праздные гуляки: 5 психотипов тех, кто уезжает из страны на зимовку и не только Экспаты, иммигранты, вагабунды и праздные гуляки: 5 психотипов тех, кто уезжает из страны на зимовку и не только

Почему появляется синдром выгорания путешественника (travel fatigue)

Playboy
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
Жесткое небо «Спектра-РГ» Жесткое небо «Спектра-РГ»

Уникальная спутниковая платформа составляет детальную карту вселенной

Популярная механика
«7 лет уверенности»: как Toyota задает новые стандарты поддержки клиентов «7 лет уверенности»: как Toyota задает новые стандарты поддержки клиентов

Когда же произошла эволюция гарантийных и постгарантийных обязательств?

РБК
Никогда не поздно: 12 простых и эффективных упражнений из йоги для женщин 50+ Никогда не поздно: 12 простых и эффективных упражнений из йоги для женщин 50+

Кто сказал, что в 50 и даже 60 лет поздно начинать заниматься йогой?

Cosmopolitan
4 вида вооружения, которые отправили в Европу из-за Украины, но никогда не испытывали в деле 4 вида вооружения, которые отправили в Европу из-за Украины, но никогда не испытывали в деле

Противотанковый комплекс, бронеавтомобиль и другие неиспытанные виды вооружения

Популярная механика
В чем польза фисташек и как рассчитать их калорийность В чем польза фисташек и как рассчитать их калорийность

Порция фисташек поможет контролировать аппетит и принесет пользу организму

РБК
Может ли современный танк сам выбраться из грязи. Вы удивитесь Может ли современный танк сам выбраться из грязи. Вы удивитесь

Неужели современные танки действительно не могут справиться с грязью на дорогах?

Популярная механика
Канализационные системы развивающихся стран не защитили реки от лекарств Канализационные системы развивающихся стран не защитили реки от лекарств

Как через канализацию вещества лекарственных препаратов попадают в природу

N+1
Музей Соломона Гуггенхайма Музей Соломона Гуггенхайма

Здание нового музея должно было стать столь же нетривиальным, как и экспозиция

AD
Открыть в приложении