Что такое аллохроматические и идиохроматические драгоценные камни?

Узнайте разницу между аллохроматическими и идиохроматическими драгоценными камнями и почему некоторые виды драгоценных камней могут иметь много цветовых разновидностей, а другие — только одну.

На цвет драгоценного камня может влиять множество факторов. Однако некоторые драгоценные камни могут иметь множество разновидностей разных цветов, в то время как другие встречаются только одного цвета. Геммологи называют эти драгоценные камни аллохроматическими и идиохроматическими соответственно. В этой статье мы объясним, как драгоценные камни приобретают свой цвет и почему некоторые из них могут иметь так много разных оттенков.

куприт ступенчатой огранки - идиохроматические драгоценные камни — Куприт прямоугольной ступенчатой огранки, 40,71 карата, 17,6 x 16 мм, Онганджа, Намибия. © Торговец драгоценными камнями. Используется с разрешения.

Что вызывает цвет драгоценных камней?

Элементы в драгоценном камне могут влиять на цвет, который мы воспринимаем. В драгоценных камнях две большие группы элементов могут поглощать видимый свет. Группа переходных металлов включает такие элементы, как хром, медь, золото, железо и никель. Серия редкоземельных элементов содержит такие элементы, как гадолиний, эрбий и иттрий. Спектры света, не поглощенные драгоценным камнем, передаются или отражаются обратно к зрителю. Мы видим эти длины волн света и воспринимаем их как цвета.

Другие факторы, помимо поглощения, могут повлиять на цвет драгоценных камней, который видят зрители. К ним могут относиться дефекты кристаллической структуры, длины прохождения лучей света через драгоценный камень и различные источники света, такие как дневной свет, флуоресцентные и т.д. Кроме того, феноменальные эффекты драгоценных камней, такие как игра цвета и переливчатость, могут показывать цвета. Отражения от включений внутри драгоценных камней также могут создавать цветовые эффекты, такие как авантюрирование авантюрина и блеск солнечного камня.

Обработка драгоценных камней, включая нагрев, излучение и, конечно же, окрашивание, также может повлиять на цвет драгоценных камней.

валунные опалы — Валунные опалы с игрой цвета. Фото © Джоэл Э. Арем, доктор философии, FGA. Использовано с разрешения.

Примеси или незаменимые элементы?

Некоторые драгоценные камни содержат следы или «примеси» светопоглощающих элементов. Они действуют как хромофоры. Они не являются существенными элементами химической структуры драгоценных камней, но, тем не менее, играют ключевую роль в окраске. Драгоценные камни, которые приобретают свой цвет за счет примесей, известны как аллохроматические. В чистом виде эти драгоценные камни были бы бесцветными.

С другой стороны, некоторые драгоценные камни содержат элементы, вызывающие окрашивание, которые необходимы для их химической структуры. Они известны как идиохроматические драгоценные камни. Такие драгоценные камни никогда не бывают бесцветными. Красящие элементы необходимы для их состава как уникальных видов драгоценных камней.

В то время как аллохроматические драгоценные камни могут быть разных цветов из-за присутствия различных микроэлементов, идиохроматические драгоценные камни бывают только одного цвета.

Примеры аллохроматических драгоценных камней

В семейство бериллов входят такие драгоценные камни, как зеленый изумруд, розовый морганит и от синего до сине-зеленого аквамарина. Химическая формула всех этих разновидностей берилла остается неизменной: Be₃Al₂Si₆O₁₈. Микроэлементы в бериллах создают эти разновидности цветов. Таким образом, берилл является аллохроматическим. Без каких-либо микроэлементов берилл казался бы бесцветным, разновидность, известная как гошенит. Хром (Cr), ванадий (V) и/или железо (Fe) придают зеленый цвет изумрудам. Марганец (Mn) придает розовый цвет морганиту. Аквамарин цвета железа.

морганит - Бразилия — Морганит, Бразилия (47.25). Фото © Джоэл Э. Арем, доктор философии, FGA. Использовано с разрешения.

Однако присутствие одного и того же микроэлемента в разных аллохроматических драгоценных камнях не обязательно вызывает одинаковый цветовой эффект. Например, следы хрома в берилле придают изумрудам зеленый цвет. В корунде (Al₂O₃) следы хрома придают красный цвет рубинам. (Чистый корунд бесцветен. Другие примеси в корунде приводят к появлению множества цветных разновидностей сапфира). Хотя краситель аллохроматических драгоценных камней является микроэлементом, другие факторы все еще могут влиять на цвет, который видят зрители. Например, степень окисления железа может влиять на придаваемый им цвет. Двухвалентное железо (Fe^{2 +}) обычно придает синий или зеленый цвет. Трехвалентное железо (Fe^{3 +}) обычно придает желтый или коричневый цвет. (Степень окисления влияет на то, как железо связывается с соседними атомами в кристалле).

Большинство известных ювелирных камней, включая кварц, шпинель, топаз и турмалин, являются аллохроматическими.

Примеры идиохроматических драгоценных камней

Некоторые драгоценные камни бывают только одного цвета. Например, малахит неизменно зеленый. Элемент медь (Cu), его краситель, является важным компонентом его химической формулы: Cu₂CO₃(OH) ₂. Таким образом, малахиты являются идиохроматическими драгоценными камнями.

малахит - идиохроматические драгоценные камни — Малахиты. Фото Мауро Катеба. Лицензия CC By 2.0.

Однако присутствие одного и того же важного элемента в разных идиохроматических драгоценных камнях не обязательно придает им одинаковый цвет. Например, медь придает красный цвет редкому драгоценному камню куприту (Cu₂O), но синий — бирюзе (CuAl₆(PO₄)₄(OH) ₈·4H₂O). Так же, как и в случае с аллохроматическими драгоценными камнями, другие факторы, помимо красителя, могут влиять на цвет, который мы видим в идиохроматических драгоценных камнях.