Akmeņi spēlējas ar gaismu jeb defekts pārtop par efektu

Neatkarīgi no tā, vai akmeņi un minerāli tiek vērtēti kā dārgakmeņi vai vienkārši atrodas pludmalē, tiem ir dažādas krāsas. Par šīm krāsām bieži ir atbildīgi sarežģīti procesi atomu līmenī. Šajos akmeņos esošie piemaisījumi nav vienkārši defekti. Tie padara šos minerālus patiesi unikālus.

Akmeņi un minerāli ir mums visapkārt. Daži tiek novērtēti par savu skaistumu, bet savukārt citi ir tik izplatīti, ka tos ignorē un tiem pat nepievērš uzmanību. Tie ir dažādās krāsās un toņos. Daži noķer gaismu, daži saliek gaismu, un daži to pat salauž.

Bet kāpēc rubīni ir sarkani, bet safīriem, kuriem ir gandrīz tāda pati ķīmiskā formula, ir daudz citu krāsu? 

Kāpēc kvarcam, vienam no visbiežāk sastopamajiem minerāliem uz Zemes, ir tik daudzveidīga krāsa un piemīt necaurredzamība?

Un kāpēc daži minerāli rada pat savu varavīksnes pasauli?

Atbildes uz šiem jautājumiem apvieno tas, kā ieži uzvedas molekulārā mērogā.

Augstvērtīgie rubīni, safīri vai smaragdi iegūst savu izcilo krāsu tāpēc, ka pēc būtības ir nepilnīgi. Rubīni un safīri ir dažādi korunda paveidi.

Uzziņai


Korunds ir diezgan bieži sastopams minerāls, kas sastāv no alumīnija oksīda. Korunds ir trešais cietākais dabā sastopamais materiāls pēc dimanta un retā moisanīta. Korunds ir viens no iežus veidojošiem minerāliem.

Korunds. Avots: https://lv.wikipedia.org

Tīrā veidā korunds ir bezkrāsas, caurspīdīgs, taču dažādi piejaukumi to var iekrāsot dažādās krāsās. Dažkārt korundā hroma jons var aizstāt alumīnija jonu tā kristāliskajā režģī. Nevajag pat daudz, iespējams, tiek aizstāts tikai 1 atoms no 100, taču radītā nepilnība nozīmē, ka hroms tagad absorbēs zaļos vai violetos fotonus no gaismas, kas skar dārgakmeni. Tomēr sarkanā gaisma turpina tikt pārraidīta, radot šo izcilo rubīna nokrāsu.

Neslīpēts rubīns. Avots: https://commons.wikimedia.org

Safīriem ir daudz dažādu krāsu – rozā, sarkanā, dzeltenā, zelta, purpursarkanā, persiku, šampanieša un, protams, vērtīgā zilā. 

Safīru dažādība. Avots: https://ru.wikipedia.org

Tāpat kā rubīni, safīri rodas no alumīnija jonu aizstāšanas korunda režģī, taču šoreiz tie tiek aizstāti ar dzelzs un titāna joniem (tikai 1 no 10 000 joniem). Kad uz safīra krīt noteikta viļņa garuma gaisma, tā tiek absorbēta un izraisa elektrona pāreju no dzelzs uz titāna jonu. Tā rezultātā veidojas zils safīrs. 

Neapstrādāts zilais safīrs. Avots: https://ru.wikipedia.org

Lai iegūtu dažādas krāsas, safīrā ir jābūt citiem mikroelementiem, piemēram, svinam, kobaltam, silīcijam, magnijam vai hromam. 

Runājot par hromu, notiek kaut kas ļoti atšķirīgs, ja tas aizstāj 1% alumīnija jonu bezkrāsainā minerālā berilā: tas izraisa sarkanās un dzeltenās gaismas absorbciju, radot bagātīgi zaļu smaragdu.

Neapstrādāts smaragds. Avots: https://fr.wikipedia.org

Atsevišķi minerāli arī fluorescē dažādās krāsās.

Uzziņai:


Fluorescence ir process, kurā viela pēc gaismas vai cita elektromagnētiskā starojuma absorbēšanas izstaro gaismu.

Fluorescence zilā krāsā notiek fluorītam un šelītam, dzeltenā – esperītam, sarkanā – smitsonītam un purpursarkanā – apatītam. Vēl ir autunīts, minerāls, kas satur blokiem līdzīgus kristālus. Tas ir gandrīz no 50% urāna un fluorescēs spilgti zaļā krāsā.

Autunīts UV gaismā. Avots: https://en.wikipedia.org

Daži akmeņi satur arī krāsu varavīksni. Piemēram, opāli mirgos dažādās krāsās atkarībā no leņķa, kādā tie tiek skatīti. Šo akmeņu zaigošana ir saistīta ar sīku silīcija dioksīda lodīšu izvietojumu. Attālums starp šīm lodītēm ir niecīgs – redzamās gaismas viļņa garuma kārtībā. Šī iemesla dēļ tie darbojas kā sava veida difrakcijas režģis, sadalot gaismu tās sastāvdaļu krāsās.

Neapstrādātais opāls no Dienvidaustrālijas parāda gandrīz visas redzamā spektra krāsas.
Avots: https://en.wikipedia.org

Dārgakmens, kurš tiek saukts par “tīģera aci” ir labi pazīstama ar savām intriģējošajām zelta, dzintara un sarkanbrūnajām joslām. Taču šī dārgakmeņa īpašā spīduma cēlonis zinātniekiem vēl nesen bija noslēpums. “Tīģera acs” sāk veidoties, kad ūdens iesūcas klints plaisā, kas satur kvarcu un krokidolītu (pazīstams arī kā zilais azbests). Kvarcs un krokidolīts izšķīst ūdenī, un kvarcs lēnām sāk kristalizēties, kamēr gar plaisu veidojas krokidolīta šķiedras. Pēc tam iezis atkal saplaisā un process atkārtojas, izņemot to, ka tagad, krokidolīta šķiedras ir nedaudz nobīdītas. Šis nobīde rada raibu joslu, ar kuru ir pazīstama “tīģera acs”. Kad rodas šīs plaisas, krokidolīts tiek pakļauts arī gaisa iedarbībai un reaģē ar skābekli, veidojot dzelzs oksīdu, piešķirot akmenim raksturīgo sarkanbrūno nokrāsu.

Dārgakmens “tīģera acs”. Avots: https://en.wikipedia.org

Minerāliem nav jābūt retiem dārgakmeņiem, lai tie būtu interesanti. Dodieties jebkurā pārgājienā un paceliet nejauši izvēlētu akmeni. Visticamāk, tas būs pilnībā vai daļēji kvarcs. Tas ir tāpēc, ka kvarcs ir otrs izplatītākais minerāls uz Zemes virsmas (pēc laukšpata). Kvarcs veido 12% no planētas garozas. Kvarca kristāli pat veido smiltis lielākajā daļā Zemes pludmaļu. Kvarcs dziļi Zemes iekšienē attīstās no sacietējušas magmas, kas veido silīcija dioksīda kristālus. Tīrā veidā kvarcs ir bezkrāsains caurspīdīgs kristāls. Taču kvarca izskatu un krāsu var ietekmēt daudzi faktori – piemēram, ja magma, kas veido kvarcu, ir bagāta ar citiem minerāliem vai kad ūdens ar izšķīdušām minerālvielām iesūcas veidojošajos kvarca kristālos un ievieš jaunus elementus. 

Rozā kvarcā var būt neliels daudzums dzelzs, titāna vai mangāna. Apstarotie dzelzs piemaisījumi kvarcā var radīt arī ametista karalisko purpursarkano krāsu, un, ja ametists ilgstoši tiek pakļauts karstumam un spiedienam, tie paši piemaisījumi rada citrīna ugunīgos oranžumus un dzeltenumus. Piena kvarcs satur nelielus šķidruma vai gāzes ieslēgumus, kas piešķir minerālam necaurspīdīgu spīdumu. Visbeidzot, jašma bieži ir kvarca kristālu kopums ar dzelzi, piešķirot tai sarkanu krāsu.

Smago minerālu (galvenokārt granātu, cirkonu, ilmenīta) sīko kristāliņu koncentrāts no Rīgas līča pludmales pie Veczemju klintīm (fotografēts zem lupas). Mēroga lineāla garums 1 mm. Foto (mikrogrāfija binokulārajā lupā): Vija Hodireva. Avots: https://www.lu.lv/

Akmeņi un minerāli ne tikai atstaro gaismu. Viņi spēlējas ar to!

Elektroni pārvietojas, iegūst un zaudē enerģiju. Šajos akmeņos esošie piemaisījumi nav vienkārši defekti. Tie padara šos minerālus patiesi unikālus

Ziņas izveidotas 486

Atbildēt

Jūsu e-pasta adrese netiks publicēta. Obligātie lauki ir atzīmēti kā *

Ierakstiet savu meklējamo atslēgvārdu vai frāzi un nospiediet taustiņu Enter, lai meklētu. Nospiediet taustiņu Esc, lai meklēšanu atceltu.

Atpakaļ uz augšu