минералогия (1006435), страница 19
Текст из файла (страница 19)
д.Эти типичные окраски минералов получили название идиохроматических. В различных минералах они обусловлены разными причинами.1. В многочисленных минералах окраска обязана своим происхождением тому, что в состав самих соединений входит какойлибо хромофор,1Идиос (греч.) — свой, собственный.80Общая частьт. е. химический элемент, приносящий окраску. К числу их, как давно ужебыло установлено, относятся следующие: Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, т. е. элементы семейства железа, располагающиеся в центре менделеевской таблицы элементов, разбитой по длинным периодам, и в меньшей степени —W, Mo, U, Сu и TR.Наиболее ярким представителем хромофоров является хром, самоназвание которого указывает на эту его особенность1. Содержание хромав минералах обусловливает весьма интенсивные окраски — красную (пироп, рубин и др.), яркозеленую (уваровит, изумруд, фуксит), фиолетовую (родохром, кеммерерит).
Насколько сильным красителем являетсяхром, можно судить по тому, как изоморфная примесь окиси хрома в количестве всего лишь 0,1 % окрашивает бесцветное соединение — окисьалюминия — в густой яркокрасный цвет. При этом содержании расстояние между двумя ближайшими частицами хромофоров в массе корунда° , т. е. во много раз больше, чем радиусы самих ионовсоставит около 20 A° у Аl и 0,64 A° у Сr). Очевидно, ионы хрома, сильно отличаясь от(0,57 Aионов алюминия по конфигурации электронных оболочек, создают вокруг себя сильные нарушения в симметрии электрического поля и, несмотря на состояние рассеяния, оказывают свое влияние на всю структурусоединения.Указанные выше зеленые и фиолетовые окраски минералов обусловлены значительным содержанием Cr2O3 (до нескольких процентов и дажедесятков процентов).
Сама чистая окись хрома также окрашена в зеленый цвет. Однако нельзя утверждать, что причиной зеленой окраски всегда являются большие содержания хрома в химических соединениях. Установлено, например, что зеленые бериллы — изумруды — обязаны своейчудесной яркой окраской совершенно ничтожной изоморфной примесиСr2О3 к Аl2О3 в пределах нескольких сотых процента, а нередко зеленаяокраска изумрудов связана отчасти и с присутствием V2O3. Следовательно, явление окраски минералов далеко не столь простое, как это могло быпоказаться с первого взгляда.Ион [CrO4]2–, содержащий Сr6+, в искусственных соединениях обычно дает желтые соединения, но в соединении его с сильно поляризующими катионами наблюдается окрашивание в густой оранжевокрасныйцвет.
Таков, например, минерал крокоит (РЬ[CrO4]).2. В некоторых случаях минерал может быть окрашен в тот или иной цветвне всякой связи с хромофорами или с изменением его химического состава,так как химическим и спектральным анализами не удается установить хотябы ничтожные следы какихлибо примесей красящего пигмента.Так, известны случаи окраски каменной соли (NaCl) в красивый синий цвет. Оказалось, что эта окраска своим происхождением обязана тому,1Хрома (греч.) — окраска, цвет.Глава 2. Конституция и свойства минералов81что часть ионов этого соединения, в частности натрия, превратилась внейтральные атомы, присоединив к себе необходимые для этого электроны.
Это один из случаев так называемой дефектной окраски (активнымицентрами, вызывающими специфическое поглощение света в некоторыхучастках спектра, являются дефекты структуры). Такую окраску в прозрачной каменной соли легко вызвать искусственно. Для этого достаточно пропитать ее парами металлического натрия. Точно такой же результат можно получить, если воздействовать на каменную соль катоднымилучами, приносящими с собой свободные электроны.Следовательно, окраска некоторых прозрачных минералов может бытьсвязана с изменением однородности строения кристаллических структур,с изменением электростатического состояния ионов, могущих превращаться под влиянием тех или иных причин в нейтральные атомы или ввозбужденные (слабо заряженные) атомы.
В сущности, окраска минералов такого происхождения, обусловленная привходящими причинами, неимеющими прямого отношения к конституции минерала, т. е. не присущая всем его индивидам без исключения, должна быть отнесена к аллохроматической (см.
ниже).3. Особую, хотя и очень небольшую группу окрашенных минераловсоставляют такие соединения, в которых окраска обусловлена не наличием хромофоров и не нарушением электростатической однородностикристаллических структур, а присутствием ионов или целых групп ихвнутри пустых промежутков структуры. Это относится, в частности, к темсиликатам, у которых имеет место «внедрение» таких дополнительныханионов, как Cl1–, [SO4]2– и др. Примером здесь может служить яркосиний минерал лазурит.Истинная природа этого явления, получившего название стереохроматизма, еще не разгадана, но ясно то, что окраска таких минералов, несомненно, связана с группами присоединения или внедрения, которыесами по себе не являются хромофорами. Характерны прочность и стойкость в огне этих окрасок, которые были известны еще за несколько тысячелетий до нашей эры, когда лазурит применялся в качестве краски.Аллохроматизм1.
Известно немало примеров, когда один и тот жеминерал бывает окрашен в различные цвета и оттенки. Так, кварц, обычно встречающийся в виде бесцветных, часто совершенно прозрачных кристаллов (горный хрусталь), бывает окрашен в красивый фиолетовый цвет(аметист), розовый, желтобурый (от окислов железа), золотистый (цитрин), серый или дымчатый (раухтопаз), густой черный (морион), наконец, в молочнобелый цвет.
Точно так же каменная соль — галит — можетобладать белым, серым, желтым, бурым, розовым и иногда синим цветом.1Аллос (греч.) — посторонний.82Общая частьВ большинстве случаев окраска в таких минералах связана с посторонними тонкорассеянными механическими примесями, окрашеннымив тот или иной цвет хромофорами (носителями окраски). Эти красящиевещества могут быть представлены как неорганическими, так и органическими соединениями. Часто бывает достаточно совершенно ничтожного их количества для того, чтобы вызвать интенсивное окрашиваниебесцветных минералов, причем окраска зависит не только от количества,но и от степени дисперсности этих веществ.Подобные окраски, не зависящие от химической природы самого минерала, носят название аллохроматических (т. е.
чуждых самим минералам). Окрашенные таким способом минералы представляют собой не чтоиное, как кристаллозоли.Наблюдаются и более грубые дисперсии, т. е. на глаз заметные рассеянные включения тех или иных минералов. Таковы, например, зеленоватые кристаллы кварца с микроскопическими включениями актинолита,черный кальцит, переполненный мельчайшими включениями сульфидовили углеродистого вещества, и др.Наконец, следует указать на многие аллохроматически окрашенныеполупрозрачные и непрозрачные коллоиды (гели) и метаколлоиды.
В большинстве случаев к числу загрязняющих красящих примесей принадлежатбурые гидроокислы железа, красная окись железа, черные окислы марганца, органические вещества и др. Очень часто красящий пигмент в них распределен неравномерно, иногда концентрическими слоями.
Таковы, например, агаты с их замечательно тонкими и разноцветными рисунками.Псевдохроматизм1. В некоторых прозрачных минералах иногда наблюдается «игра цветов», обусловленная интерференцией падающегосвета в связи с отражением его от внутренних поверхностей трещин спайности, иногда от поверхности какихлибо включений. Это явление намхорошо знакомо по иризирующим пленкам керосина, нефти, масла, плывущим по воде и окрашенным в различные «цвета радуги». Оно объясняется тем, что здесь интерферируют лучи света, отраженные от переднейповерхности прозрачной пленки (ее границы с воздухом) и задней (поверхности раздела с водой).Подобные явления ложной окраски наблюдаются и в твердых прозрачных минералах.
Прекрасным примером может служить поделочныйкамень, относящийся к группе плагиоклазов из семейства полевых шпатов — лабрадор, в котором, особенно на полированных плоскостях, принекоторых углах поворота вспыхивают местами красивые синие и зеленые переливы, обусловленные интерференцией света на параллельнорасположенных тончайших пластинах (ламелях) различного по основ1Псевдо (греч.) — ложный.Глава 2. Конституция и свойства минералов83ности плагиоклаза.
Такая микроструктура образуется при распаде первоначально гомогенного твердого раствора.Иризирующие пестроокрашенные пленки нередко наблюдаются напочковидной поверхности бурых железняков (гидроокислов железа),кристаллах железного блеска, на слегка окислившейся поверхности борнита — Cu5FeS4 (в виде фиолетовых и синих отливов) и др. Во всех этихслучаях окраска ничего общего не имеет с природой самого минерала.Подобные пленки на минералах называются побежалостями.О классификации цветов. Необычайное разнообразие оттенков в окраске минералов не поддается сравнительному описанию не только потому, что их очень много, но и потому, что наш орган зрения непосредственно воспринимает лишь грубые различия в цветах минералов.
В этомнетрудно убедиться, если сравнить между собой два таких зеленых минерала, как малахит и гарниерит (никелевый гидросиликат). При рассматривании порознь они для неопытного глаза кажутся одинаково окрашенными,но когда мы положим их рядом, то легко заметим существенное различиев оттенках окраски. В процессе постоянной тренировки в восприятиицветовых эффектов постепенно вырабатывается зрительная память нацвета, все больше и больше начинают улавливаться характерные особенности оттенков. Способность запоминать эти особенности оказывает большую услугу в диагностике минералов.В обычной практике при определении цвета минералов прибегают к сравнительной оценке, сопоставляя его с окраской какихлибо хорошо известныхпредметов или веществ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
