Начало в лекциях Идиохроматическая окраска



жүктеу 87.7 Kb.
Дата18.02.2019
өлшемі87.7 Kb.
түріЛекция

Начало в лекциях

Идиохроматическая окраска

Идиохроматическая окраска минералов, обусловленная присутствием элементов-хромофоров, возникает в результате взаимодействия светового потока с электронами внешних электронных уровней элементов-хромофоров. Однако, с одним и тем же хромофором в разных минералах с отличающейся структурой связана разная окраска. Причинами этого являются:

– разная валентная форма хромофора;

– его разное координационное число в структуре каждого минерала;

– сочетание с другими хромофорами, которые тоже являются причиной окраски;

– разный тип химической связи элемента-хромофора в разных структурах;

– присутствие в минерале группы (ОН).

Интенсивность окраски определяется при этом количеством элемента-хромофора.

Следует помнить, что элементы хромофоры, имеющие неспаренные электроны на внешнем электронном уровне (V5+, Cr6+, Cu1+,Ce4+) не могут своим присутствием вызывать окраску.

Примеры наиболее распространенных случаев окраски, связанной с присутствием элементов-хромофоров.



Хромофор

Координационное число

Окраска

Пример минерала

Fe2+

6

Зеленая

Оливин

Fe3+

6

Темно-коричневая

Гетит




4

Желтая

Ортоклаз

Fe2+ + Fe3+




Синяя

Вивианит

Cr3+

6

Зеленая

Изумруд







Красная

Рубин

Ti4+

6

Синяя

Анатаз

Mn2+

6

Розовая

Родохрозит

Mn3+

6

Розовая

рубеллит

Mn4+




Черная

Пиролюзит

Co2+

6

Розовая

Эритрин

Ni2+

6

Зеленая

Аннабергит

Cu2+

6

Зеленая

Малахит







Синяя

Азурит

U4+

8

Черная

Уранинит

U6+




Оранжевая

Ураносферит

Особенности структуры минералов могут также стать причиной появления окраски минералов. Такими особенностями являются дефекты структуры, с которыми связано неравномерное светопоглощение минералов, следовательно, появление их окраски. Появление дефектов структуры происходит в случае гетеровалентного изоморфизма и образования твердых растворов внедрения или вычитания (см. изоморфизм). Это так называемые электронно-дырочные центры окраски. Возникновение таких центров сопровождается поглощением части светового потока и появлением окраски. Примером такой окраски может служить аметист, фиолетовая разновидность кварца.

Таким образом, идиохроматическая окраска минерала является результатом его светопоглощения, обусловленного составом минерала, его структурой, типом химической связи, индивидуальной позицией в структуре элемента-хромофора.

Идиохроматическая окраска минерала может меняться в зависимости от спектрального состава падающего на минерал света. Этим объясняется так называемый александритовый эффект в минералах. Он заключается в том, что при дневном освещении (белый свет) окраска минерала одна, а при искусственном освещении, когда источник света имеет отличный от белого света спектральный состав, другая. Наиболее ярким примером минерала с александритовым эффектом является разновидность хризоберилла, названная александритом. Александрит при дневном свете имеет голубовато-зеленый свет, в то время как вечером при искусственном освещении – пурпурный. Смена цветом достаточно контрастна и легко наблюдается. В настоящее время известно более десятка минералов, имеющих разновидности с александритовым эффектом.



Аллохроматическая окраска является вторым типом окраски минералов. Аллохроматическая окраска не связана с особенностями химического состава минерала или с его структурой («аллос» – чуждый). Это окраска, которая вызвана присутствием в неокрашенных или светлоокрашенных минералах тонкораспыленной, так называемой механической примеси окрашенного минерала либо органического вещества. Интенсивность окраски определяется количеством и степенью дисперсности механической примеси. Минерал-хозяин приобретает цвет минерала-примеси. Примерами аллохромтической окраски являются красный мрамор (основной минерал кальцит), красная глина (основной минерал каолинит), красная яшма (основной минерал халцедон), которые окрашены тонкодисперсной примесью гематита, выступающего в этом случае в качестве минерала-хромофора. Черный и серый мрамор так же, как и серая глина, имеют механическую примесь органического вещества.

Псевдохроматическая окраска минералов– не что иное, как появление различных оптических эффектов в неокрашенных или слабоокрашенных минералах, воспринимаемых как окраска минерала («псевдос» – ложный). Псевдохроматическая окраска является результатом механических дефектов, реже структурных особенностей минерала. Она связана с явлениями интерференции, дифракции, преломления и рассеяния света в таких минералах. Примером псевдохроматической окраски являются радужные переливы пленок побежалости, возникающей на поверхности сульфидов при их окислении. Ещё более впечатляющим примером являются эффекты иризации в некоторых полевых шпатах. Это ярко-синяя иризация лабрадора, серовато-голубая иризация лунного камня, это цветовые переливы благородного опала. В быту это явление знакомо по радужной пленке, возникающей на поверхности воды с каплями бензина.
Цвет черты минералов

Дополнительным диагностическим признаком минералов может выступать цвет черты. Цвет черты – это цвет минерала в порошке, по сути цвет минерала в тонком слое. Это дополнительное диагностическое свойство, к определению которого прибегают в случае темноокрашенных минералов, уточняя их цвет и степень прозрачности. Дело в том, что цвет минералов – это весьма важное диагностическое свойство, не всегда воспринимается однозначно. Темноокрашенные минералы в толстом слое могут казаться черными, хотя на самом деле таковыми могут и не быть. В тонком слое темными будут казаться минералы, у которых в образце в подложке окажется черный минерал. Цвет черты в этих случаях дает более объективное представление об истинном цвете минерала.

Определяя цвет черты минерала можно уточнить степень его прозрачности. Известно, что непрозрачные минералы независимо от их цвета имеют черную или практически черную черту в то время, как прозрачные и полупрозрачные – черту, цвет которой совпадает с цветом минерала. Это хорошо иллюстрируется на примере сульфидов. Соломенно-желтый пирит, латунно-желтый халькопирит, серый галенит, оловянно-белый арсенопирит имеют черную черту с незначительными для некоторых оттенками. По цвету черты легко отличить самородные металлы от похожих по цвету сульфидов. Если у сульфидов черта будет черной, то у самородных металлов благодаря их ковкости она совпадает с цветом минерала.

Для ряда минералов цвет черты столь характерен, что становится важным диагностическим признаком. Так вишнево-красная (бордовая) черта позволяет практически однозначно отличить черные пластинчатые и сплошные агрегаты гематита от многих похожих минералов. Ржаво-желтая черта выдает плотные почти черные натечные агрегаты гетита так похожие на такие же агрегаты марганцевых минералов, у которых черта черная либо буровато-черная. Именно яркий цвет черты, в общем-то цвет порошка, гематита и гетита делают их интенсивными минералами-хромофорами.

На практике цвет черты определяется путем проведения минералом по неглазурованной фарфоровой поверхности. Если твердость минерала окажется больше твердости фарфора, а минерал будет не столь хрупким, чтобы крошиться и оставлять на фарфоровой пластинке порошок, то цвет черты можно определить, переводя минерал в порошок путем царапанья тестируемого минерала более твердым минералом.
Блеск минералов

Блеск минералов достаточно важное диагностическое свойство, также являющееся результатом взаимодействия минерала с падающим на него световым потоком.

Как известно, свет, падающий на поверхность минерала, преломляясь, частично проникает вглубь минерала, частично отражается поверхностью. Отраженный свет и является блеском минерала.

Блеск – способность минералов отражать своей поверхностью падающий свет. Частота колебаний отраженного света (его спектральный состав) не претерпевает изменений. Поэтому, если на поверхность минерала падают лучи белого света, то и отраженные лучи будут соответствовать белому свету. Интенсивность же блеска, т.е. количество отраженного света, определяются оптической плотностью среды, которая в свою очередь зависит от химического состава, типа химической связи структурных элементов и структуры минерала в целом. Характеристикой блеска минералов является величина, получившая название показателя отражения (R), который представляет отношение интенсивности отраженного света к интенсивности падающего при толщине слоя в 1 см, выраженное в долях едины или в процентах. По сути, показатель отражения представляет собой процент отраженного поверхностью минерала света. Показатель отражения связан с показателем преломления среды и рассчитывается по формуле (формула Френеля)

R=100·(N–1)2 /(N+1)2 , где Nпоказатель преломления минерала.

В минералогии с учетом интенсивности блеска принято выделять 4 типа блеска:

стеклянный блеск, R =2-10 %, N=1,3-1,9;

алмазный блеск, R =10-19 %, N=1,9-2,6;

полуметаллический блеск, R =19-25 %, N=2,6-3,0;

металлический блеск, R>25 %, N>3.

Для самородных металлов, у которых значения N <1, R имеет большое значение. Так значения R для меди равно 83%, для золота – 85 %, а для серебра самое высокое – 95 %.

Блеск и прозрачность – величины, связанные между собой. Прозрачные минералы могут иметь стеклянный блеск, полупрозрачные – стеклянный, алмазный и полуметаллический, непрозрачные минералы – полуметаллический и металлический.

Наиболее распространенными в природе являются минералы со стеклянным блеском (примерно 70 % всех минералов). Менее распространены минералы с алмазным блеском и ещё менее – минералы с полуметаллическим и металлическим блеском.

Зависимость блеска минералов от химического состава выражается в том, что при вхождении в состав минерала элементов с высоким атомным весом, блеск минералов усиливается. И не удивительно, что прозрачные минералы циркония, свинца, вольфрама будут иметь алмазный блеск.



Блеск объективно оценивается только при отражении от ровной гладкой поверхности. Такими поверхностями являются грани кристаллов или плоскости спайности минералов. В зависимости от состояния отражающей поверхности происходит видоизменение блеска. Так при отражении от неровной поверхности излома происходит частичное рассеяние света, следовательно, его ослабление. В этом случае для характеристики блеска используются дополнительные термины. Так на неровной поверхности у минералов со стеклянным и алмазным блеском появляется жирный блеск. Обычно такое видоизменение наблюдается у минералов с несовершенной спайностью (кварц, касситерит, пирохлор и др.). Если поверхность излома будет ещё более неровной, например, поверхность мелкозернистого агрегата, то происходит ещё большее рассеяние света и минералы приобретают матовый блеск. Минералы аморфные светлоокрашенные приобретают восковый блеск, темноокрашенные – смоляной. Тонкозернистые, пористые и порошковатые агрегаты имеют тусклый до матового блеск. Параллельно-волокнистые агрегаты приобретают шелковистый отлив, например, агрегаты хризотил-асбеста. В листоватых агрегатах с совершенной и весьма совершенной спайностью в одном направлении, напротив, происходит усиление блеска и у минералов с типичным стеклянным блеском появляется металловидный блеск, который получил название перламутрового отлива, что часто наблюдается в агрегатах слюд, хлоритов, у гипса.





Достарыңызбен бөлісу:


©kzref.org 2017
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет