14.1. Свойства минералов

14.1. Свойства минералов

Наиболее важными характеристиками ювелирных камней являются их оптические свойства, в частности цвет, прозрачность, показатель светопреломления, блеск, дисперсия, плеохроизм.

Прозрачность – способность кристалла пропускать свет без поглощения. Различаются прозрачные минералы (алмаз, топаз, горный хрусталь и др.), полупрозрачные (нефрит, жадеит) и непрозрачные (малахит, родонит). Прозрачные минералы могут быть бесцветными или окрашенными, причем их прозрачность зависит от интенсивности окраски.

Цвет минерала зависит от способности пропускать определенную часть видимого спектра. Так, если минерал поглощает всю желто-зеленую часть спектра (например, рубин) и пропускает только красную его часть, то он красный. Собственный цвет камня определяется наличием ионов некоторых химических элементов, которые располагаются в узлах кристаллической решетки. При этом ионы одного и того же элемента в зависимости от структуры минерала и собственной валентности могут придавать камню различную окраску. Так трехвалентный ион хрома в кубической структуре корунда обуславливает ярко-красный цвет (рубин), а в гексагональной структуре берилла – зеленый (изумруд). Кроме ионов хрома хромофорами являются ионы железа, марганца, меди, никеля, титана. Окраска некоторых минералов связана с наличием в них дисперсных частиц различных хромофорных примесей. Иногда распределение этих частиц по объему кристалла неравномерное, например концентрическое в агатах.

Светопреломление – это отклонение луча света от его первоначального направления после прохождения через кристалл. Это явление связано с изменением скорости света при вхождении луча в более плотную, чем воздух, среду. Показатель преломления определяется по формуле sin i /sin r , где i – угол паления, r – угол преломления.

Дисперсия – разложение видимого света в спектр, по длинам волн. Солнечный свет – видимая его часть – состоит из лучей разного цвета. При прохождении через призму или другие объекты он распадается на ряд цветных полос – спектр. Порядок расположения полос в спектре по длинам волн: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый. Показатель преломления зависит от длины волны излучения и свойств материала, в частности от его плотности. Так, у алмаза показатель преломления для красного цвета равен 2,408, а для фиолетового – 2,452. Дисперсия – это разность между показателями преломления для фиолетового и красного цветов. У алмаза она равна 0,044. При прохождении света через кристалл камень «играет» подобно радуге, сверкает разноцветными огоньками. Чем больше дисперсия, тем под большим утлом расходятся лучи разных цветов и сильнее «игра» камня. Самые высокие показатели дисперсии у алмаза, рутила, демантоида.

Плеохроизм – изменение окраски минералов и ее интенсивности в различных направлениях. Это явление связано с анизотропией кристалла, т. е. зависимостью свойств, и в частности коэффициента поглощения, от направления в кристалле. Кристаллы с кубической решеткой плеохроизмом не обладают, так как их анизотропия выражена слабо. В кристаллах с тригональной, тетрагональной и гексагональной решетками проявляется дихроизм – два цвета, в кристаллах с триклинной, моноклинной и ромбической решетками – три цвета, или трихроизм.

Классификация драгоценных и цветных камней была предложена А. Е. Ферсманом в 1952 г. Все минералы он разделил на две большие группы: А – ограночный материал, самоцветы и Б – поделочный материал, цветные камни. В основу классификации положено такое свойство минерала, как твердость. Именно от этой характеристики камня зависят способы и приемы их обработки.

Группа А содержит три порядка. В первый порядок входят алмаз, рубин, сапфир, изумруд, александрит, хризоберилл, благородная шпинель. Второй порядок объединяет аквамарин, топаз, турмалин красный, берилл, аметист, альмандин, уваровит, гиацинт, благородный опал, циркон. Третий порядок: гранат, кианит, диопраз, турмалин зеленый и полихромный, горный хрусталь, дымчатый кварц, аметист светлый, халцедон, агат, сердолик, гелиотроп, хризопраз, полуопал, солнечный камень, лунный камень, лабрадор, обсидиан, гагат, гематит, рутил и др.

Группа Б имеет четыре порядка. Первый: нефрит, лазурит, амазонит, лабрадор, содалит, орлец (родонит), малахит, авантюрин, кварц, агат и его разновидности, яшма, розовый кварц. Второй: лепидолит, серпентин, стеатит, обсидиан, мраморный оникс, флюорит, каменная соль. Третий: селенит, мрамор, порфиры, кварциты и др. Четвертый: жемчуг, коралл, янтарь, гагат.