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

Арктическую Сибирь объединили собачьи упряжки Арктическую Сибирь объединили собачьи упряжки

Собачьи упряжки используют в Восточно-Сибирской Арктике уже 9 тысяч лет

Наука и жизнь
«Это страшная проблема»: каких нарушителей не видят в ГИБДД «Это страшная проблема»: каких нарушителей не видят в ГИБДД

Количество невидимых автомобилей растет. Почему так получается?

РБК
Мир экзопланет: как на орбитах у других солнц были открыты «непланеты» Мир экзопланет: как на орбитах у других солнц были открыты «непланеты»

О том, как обнаруживаются экзопланеты и какими они бывают

Наука и техника
Вы их не замечаете, но они меняют наш мир: 6 книг о самых маленьких жителях нашей планеты Вы их не замечаете, но они меняют наш мир: 6 книг о самых маленьких жителях нашей планеты

Самые необычные и интересные книги о насекомых

Популярная механика
Генеральная уборка Генеральная уборка

Как РГО старается уменьшить следы антропогенного воздействия

Вокруг света
Я его слепила Я его слепила

С помощью нижнего белья Микаэла Старк превращает тело в предмет искусства

Vogue
Такие загадочные кванты: четыре мифа о технологии Такие загадочные кванты: четыре мифа о технологии

Квантовые технологии: что правда, а что ложь?

Популярная механика
Как устроена метавселенная и почему за ней будущее: другая реальность уже близко Как устроена метавселенная и почему за ней будущее: другая реальность уже близко

Об устройстве метавселенных, главных трендах и перспективах

ТехИнсайдер
5 самых странных сердец животных: от самого большого до самого бесполезного 5 самых странных сердец животных: от самого большого до самого бесполезного

После этой статьи человеческое сердце покажется тебе скучным

Популярная механика
Культ имени себя: где проходит тонкая грань между любовью к себе и эгоцентризмом Культ имени себя: где проходит тонкая грань между любовью к себе и эгоцентризмом

Когда лекарство под названием «быть собой» превращается в яд?

Forbes
Прекрасное далеко Прекрасное далеко

На повестке дня парасоциальные отношения со звездами. Что это такое?

Vogue
Чем отчистить экран телевизора в домашних условиях Чем отчистить экран телевизора в домашних условиях

Как правильно мыть такую чувствительную поверхность, как экран телевизора.

Популярная механика
Не страх, а восхищение. Боится ли Кремль Рамзана Кадырова Не страх, а восхищение. Боится ли Кремль Рамзана Кадырова

Путин не может бояться Кадырова потому, что лидер Чечни не покушается на главное

СНОБ
Это любовь? Это любовь?

Люся Чеботина и Юркисс отвечают на прямой вопрос об их отношениях

ЖАРА Magazine
От принцессы Дианы до Джулии Фокс: как возникло и менялось «платье мести» От принцессы Дианы до Джулии Фокс: как возникло и менялось «платье мести»

Откуда пошел термин «платье мести» и что он означает на самом деле

РБК
Самый близкий человек после мамы Самый близкий человек после мамы

Истории людей, которые привязались к своим друзьям по переписке

Лиза
Ближайшая планета у ближайшей звезды: есть ли жизнь на Проксиме Центавра b Ближайшая планета у ближайшей звезды: есть ли жизнь на Проксиме Центавра b

Направление первого межзвездного перелета — Альфа Центавра

Популярная механика
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
«Удалите эту песню!» «Удалите эту песню!»

Galibri & Mavik рассказали о том, что такое хорошая музыка

ЖАРА Magazine
«Романтизация — один из инструментов для нормализации насилия» «Романтизация — один из инструментов для нормализации насилия»

Режиссер Михаил Бородин о своем фильме «Продукты 24»

Weekend
Как обычная паутина может быть прочнее стали? Как обычная паутина может быть прочнее стали?

Паутина может выдержать реактивный лайнер

ТехИнсайдер
15 фигурантов и их судьбы 15 фигурантов и их судьбы

Каждый из них оказался навеки проклят за преступления против человечности

Дилетант
Минуя гендерные стереотипы: составляем виш-лист и учимся говорить о своих желаниях Минуя гендерные стереотипы: составляем виш-лист и учимся говорить о своих желаниях

На первый взгляд кажется, что составить виш-лист легко

Esquire
15 марта 44 года до н. э., Рим 15 марта 44 года до н. э., Рим

Гид путешественника во времени

Вокруг света
Счастье есть: найти себя и быть довольной — советы психологов и коучей Счастье есть: найти себя и быть довольной — советы психологов и коучей

Над чем стоит поработать, чтобы встать на путь к обретению гармонии с собой

РБК
10 полезных бесплатных приложений для эффективной онлайн-учебы 10 полезных бесплатных приложений для эффективной онлайн-учебы

Эти приложения помогут организовать учебный процесс

Популярная механика
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
Гуляем! Гуляем!

Почему нельзя резать блины ножом и другие традиции русской масленицы

Лиза
Ученые: использование смартфона перед сном может помочь заснуть Ученые: использование смартфона перед сном может помочь заснуть

Как просмотр ленты влияет на качество сна?

Inc.
Линор Горалик — о нелюбви к своим книгам, Линор Горалик — о нелюбви к своим книгам,

Линор Горалик о том, почему ей мучительно и неприятно читать собственные книги

Esquire
Открыть в приложении