Минералогия - Бетехтин А.Г.
Скачать (прямая ссылка):
ские гематит (Fe2O3) и гётит (FeOOH) хотя и обладают черным цветом, но в тонких шлифах просвечивают — один красным, другой красно-бурым цветом.
Приведем характерные цвета соединений (за исключением сульфидов и металлов), в которые входят главнейшие хромофоры — ионы, с менее симметричной конфигурацией электронной оболочки (в скобках показаны цвета, наблюдающиеся в искусственных соединениях).
Ti3+ Ti4+ V3+ V5+ [VO4J3-
синий красный (черно-з:леный) красный красно-бурый (желтый
Cr3+ [CrO4]2-
красный, яркозеленый, фиолетовый (яркожелтый); (оранжево-красный)-
Mn2+ ' Mn3+ /Mn2+H-Mn3+) Mn4+
розовый (фиолетово-красный) тёмнокрасный черный; в гидратах—
(зеленый)1 шоколадно-бурый
Fe3+ (Fe2+H-Fe3+)
красный; в гидратах — желто-бурый; (черный)
в гидросиликатах—бутылочно зеленый
Co2+ Со3+ Со4+
розовый, красный3 (оливково-зеленый, синий) коричневый (черный)
Ni2+
зеленый или желтовато-зеленый — в гидросиликатах, сульфатах, арсенатах; (зеленый — в безводных ортосиликатах); (желтый—в безводных метасиликатах)
Большинство ионов типа благородных газов (Na1+, K1+, Ca2+ Mg2+, АР\ Si4+, CI1+ и т. д.), а также комплексные ионы — [NO3]1-, [SO4]2" и др. не являются хромофорами, т. е. они, как правило, дают бесцветные соединения и растворы. Красящими агентами являются лишь некоторые ионы с большим атомным весом: Mo6+, W6+, J1", а также U6+.
Купроионы в своем большинстве также не принадлежат к числу хромофоров. Однако некоторые ионы в водных солях являются красителями. Например, водные соли двухвалентной меди (сульфаты) окрашены в синий цвет (обезвоживание их приводит к потере этого цвета). Большинство же водных медных солей разных кислот окрашено в зеленые цвета (малахит, либетенит, фосфорхальцит, атакамит, диоптаз, хризоколла и др.).
О природе окраски веществ. Как известно, среди чрезвычайно широкого общеги спектра электромагнитных волн наш глаз воспринимает лишь очень узкую «полоску», которую представляют световые видимые лучи с длинами волн от 3800 до 7600 ангстрем (или от 380 до 760 тр.). В зависимости от частоты колебаний и длины волн эти лучи воспринимаются нашим глазом окрашенными в тот или иной цвет. По одну сторону этой «полоски», за фиолетовым концом спектра (фиг. 40) следуют невидимые ультрафиолетовые лучи, далее — рентгеновы лучи, f-лучи и космические лучи; все это химически активные лучи, обладающие большой энергией. По другую сторону «полоски», при постепенном увеличении длин волн, красные лучи сменяются инфракрасными с их весьма широким диапазоном длин волн, затем — огромными по длине, радиоволнами; эти лучи, в противоположность коротким и ультракоротким, обладают наименьшей энергией и слабой активностью.
1 MnS, полученный в виде осадка в лабораторных условиях, бледнорозовый, а более высокотемпературная природная разность темнозеленая. Манганозит — MnO обладает изумрудно-зеленым цветом.
2 Искусственные соединения ионами Co2+ окрашиваются в синий цвет в случае четверной координации ионов кислорода, и в красный — в случае шестерной координации.
Прохождение света в кристаллических средах, как уже указывалось, сопровождается некоторым поглощением видимых лучей независимо от цвета, т. е. длины волны. Благодаря этому отраженный изнутри свет, лишившись ряда волн, окрашивается в тот или иной дополнительный цвет.
Физический смысл поглощения светового спектра заключается в том, что элек тромагнитные колебания света при проникновении его в кристаллические решетки, т. е. в среды, сложенные атомами или ионами, в тысячи раз меньшими, чем длины волн', претерпевают некоторые изменения: одни волны пройдут почти беспре-
Хими чески активные лучи
Ультрафиолетовый
Тепловые луча
1
I
1
конец спектра
і I
1
I
+4—ь
_^ Инфракрасный конец спектра
I I
Фиг. 40. Спектр видимых лучей солнца (жирная линия)
пятственно, другие постепенно погаснут, израсходовав свою энергию на приведение в колебательные движения электронов, атомов, молекул, или на зарядку атомов, или, наконец, на химическую реакцию. Чем правильнее и прочнее построены электронные оболочки ионов, чем меньшую деформацию (поляризацию) они претерпевают
ґолубой циркон
Альмандин
Рубин
Салфир
Аметист
450 mji \ 500 j*Голубой -*\*-деленый -
і 550
т**-Желтьш
Оранжевый-**?*- Красный
Фиг. 41. Спектры поглощения для некоторых минералов
в симметрически построенных решетках, чем более свободна кристаллическая среда от примесей, вызывающих нарушения в электрическом поле кристалла, тем меньшее поглощение будет испытывать проходящий свет.
Важно подчеркнуть, что поглощение видимого света кристаллическими средами имеет двоякий характер: 1) общее, более или менее одинаковое поглощение всех длин волн спектра и 2) избирательное поглощение — лишь некоторых узких или более широких областей спектра.
1 Расстояния между узлами в кристаллических решетках измеряются единицами ангстрем.
Общее равномерное поглощение всего спектра видимого света приводит к окраске 'минералов в ахроматические цвета, т. е. в гамму серых цветов (от бесцветного или белого до черного). Избирательная же абсорбция волн спектра обусловливает окрашивание минералов в чистые дополнительные цвета. Если поглощение отдельных волн, кроме того, сопровождается общим поглощением света, то чистые тона окраски загрязняются гаммой серых тонов и тем больше, чем сильнее проявляется общее поглощение. Степень прозрачности окрашенных минералов в связи с этим, естественно, падает.
