Гранит и камень

Минералы-самоцветы и их свойства



Что такое самоцветы?



Как известно, к классическим минералам относят твердые вещества с упорядоченной внутренней структурой кристаллического строения. Среди них чаще всего встречаются вещества, образованные химическими соединениями, но бывают и моноэлементные минералы, так называемые "самородки".

камни-самоцветы

Оптические свойства некоторых минералов (прозрачность, блеск, двулучпреломление, цвет и т. д.) нередко придают им удивительно красивую внешность, которая особенно проявляется при механической обработке (шлифовке, полировке, огранке). Такие минералы называют самоцветными минералами или самоцветами.
Обычно самоцветы представляют собой куски минералов кристаллической формы, внутренняя структура которых образована соединениями химических элементов. Пожалуй, единственный самоцвет, который является одновременно и самородком (т. е. имеющий в структурной решетке один химический элемент) - алмаз, кристаллы которого образованы графитом.

Самоцветы известны людям с глубокой древности, и использовались, преимущественно, для изготовления украшений, драгоценностей и декоративных элементов, несмотря на то, что многие из них обладают и уникальными физическими свойствами (например, алмаз - самый твердый минерал). Ценность самоцветов определялась, в первую очередь, возможностью изготовления из них дорогих драгоценных украшений, а не орудий труда или предметов быта.
Использовались самоцветы и в качестве талисманов, амулетов.

Оптические, физические и кристаллографические свойства самоцветных минералов тесно связаны с их химическим составом и характером внутренних связей между образующими элементами. Внутренние связи формируют внутреннюю структуру (кристаллическую структурную решетку), и оказывают влияние не только на такие свойства, как твердость, спайность, плотность, но и на внешний облик кристаллов - габитус. Габитус у самоцветов имеет форму различных геометрических фигур с плоскими гранями - от пластины до куба, пирамиды, призмы или иглы (сильно вытянутые кристаллы). Изредка встречаются кристаллы с бочковидными элементами в облике (корунд).

Самоцветы, относящиеся к драгоценным камням, встречаются в природе не часто. Поэтому их ценность зависит не только от декоративных свойств, но и от редкости. Многие самоцветные минералы, известные людям с давних времен, становятся в природе все более редкими, поэтому цена и спрос на них постоянно растут. В последние годы были открыты и новые самоцветные камни, ранее не известные. К таковым можно отнести сиреневый чаорит, открытый в Сибири, интенсивно-синий танзанит, открытый в Танзании, самоцветы из Восточной Африки (тзаворит, гроссуляр, оранжевый гранат).

Далее описаны свойства наиболее известных и популярных минералов-самоцветов.



Алмаз и бриллиант

Алмаз - король самоцветов. Этим он обязан не только природной красоте, но и ряду уникальных физических свойств. Название этого минерала имеет арабские корни и означает в буквальном переводе "несокрушимый", что связано с выдающейся твердостью этого камня.
минералы-самоцветы Внутренняя структура этого минерала представлена в виде плотной кубической решетки, связывающей атомы углерода нерушимой связью в твердый монолит. Каждый атом углерода в структуре алмаза расположен в центре тетраэдра, вершинами которого служат четыре ближайших атома.

Искусно ограненный алмаз, называемый бриллиантом, прекрасен своими изумительными способностями отражать, люминесцировать и преломлять падающий на него свет, разбрасывая вокруг сноп волшебных искр и лучей. Даже не верится, что этот чудо-камень сложен из единственного химического элемента, который человек чаще привык отождествлять с углем или графитом карандашного стержня. Тем не менее, чудовищные нагрузки и воздействие внешних факторов смогли создать из неприглядного темно-серого вещества такое великолепие. Впрочем, если алмаз хранить в вакууме или инертном газе при повышенных температурах, он постепенно превратится в обычный графит. В нормальных же условиях этот минерал может храниться неограниченно долго, не теряя своих свойств и качеств.

Кроме высокой твердости, алмазы выделяются еще несколькими уникальными качествами - высокой теплопроводностью (это самый теплопроводный из известных минералов), показателями дисперсии (способностью разлагать свет на составляющие) и преломления света. У алмаза очень низкий коэффициент трения по металлу, что вместе с высокой твердостью делает его чрезвычайно износостойким на истирание. Для этого минерала характерны, также, очень высокий модуль упругости (сопротивление деформации) и смачиваемость жиром. Отрицательным свойством алмаза считается его высокая хрупкость, что ограничивает его применение во многих областях, особенно в машиностроении.

Высокая теплопроводность алмаза и его способность хорошо смазываться жиром являются основными диагностическими свойствами, позволяющими отличить этот ценнейший минерал от различных имитаций. При помощи специального прибора проверяется теплопроводность образца, а нанесение особых жировых чернил на алмаз дает непрерывную линию, вместо прерывистых линий на поделках.

Алмазы чаще всего бесцветны, но иногда встречаются и окрашенные в слабые цвета - желтоватые, бурые, серые, розовые, зеленые и очень редко - черные. Окраску этим камням придают ионы различных элементов-хромофоров (хром, железо, медь, магний, алюминий и др.). Имеющие цветную окраску бриллианты носят специфические названия, например:
- голубовато-белый - ятер или ривер;
- белый - виссельтон;
- топ-кристл, кристл, топ-кейп, кейп, лайт-еллоу, еллоу - бриллианты, имеющие желтые оттенки разной интенсивности;
- лайт браун и верп-лайт - коричневатые бриллианты.

алмаз - минерал-самоцвет

Ювелирная ценность алмазов зависит от размеров камня и от его чистоты. Нередко попадаются крупные камни, которые в дальнейшем приходится распиливать на мелкие куски, поскольку в теле кристалла присутствуют вкрапления или раковины, ухудшающие его вид и свойства. Иногда форма алмаза не позволяет использовать его для огранки без распила на два или несколько кусков. При этом из каждого куска изготавливают отдельный бриллиант.
Ювелирные алмазы - чистейшей воды камни.

Промышленная добыча алмазов ведется в специфических алмазных месторождениях - кимберлитовых и лампроитовых трубках, которые обнаружены на всех материках, кроме Антарктиды. Наиболее крупные месторождения расположены на юге Африки, в России, Австралии и Северной Америке.
Крупнейшие страны-добытчики алмазов: Ботсвана, Россия, Канада, ЮАР, Ангола и Намибия.
Превращением алмазов в бриллианты (огранкой) занимаются, преимущественно, в Индии, Израиле, России, Китае, Бельгии, США, Украине и в Таиланде.

После многовековых попыток и экспериментов человек научился синтезировать искусственные алмазы, которые находят применение, преимущественно, в машиностроении, для изготовления режущих инструментов и абразивных материалов. Изготавливать крупные алмазы, представляющие ювелирную ценность, люди пока не научились.

* * *

Магические свойства алмазов и бриллиантов