Понимание геммологических формул

Геммологические формулы определяют химический состав драгоценных камней и минералов. Узнайте, что означают символы, цифры и круглые скобки.

Химический состав минерала является основным аспектом его определения как вида. Этот состав может быть выражен в химической формуле, которая идентифицирует элементы и пропорциональное количество атомов в молекуле или химическом соединении этого минерала. Геммологические формулы — это химические формулы минералов и других материалов, представляющих интерес в мире ювелирных изделий и коллекционирования драгоценных камней. Например, кварц имеет химическую формулу SiO₂, один атом кремния на два атома кислорода.

кварц - геммологические формулы — Кристаллы кварца, Хуарон, Перу. Фото Дидье Декуэна. Лицензия CC By-SA 3.0.

Замены в геммологических формулах

Многие геммологические формулы содержат элементы, сгруппированные в скобках с запятыми, например (Fe, Mg). Это указывает на то, что либо железо (Fe), либо магний (Mg), либо и то, и другое вместе, может занимать определенное положение в кристаллической структуре. Элемент, указанный первым в круглых скобках, присутствует в большем количестве в структуре. В некоторых случаях это определяет вид!

Например, амблигонит представляет собой (Li, Na) Al (PO₄) (F, OH).

кристалл амблигонита — Элементы, заключенные в круглые скобки в геммологических формулах, могут занимать одинаковое положение в кристаллической структуре драгоценного камня. Эти элементы перечислены в порядке убывания в соответствии с количеством, присутствующим в этом положении. Кристалл амблигонита, 6,3 x 3,0 x 2,6 см, Линополис, Ливино-дас-Ларанхейрас, Минас-Жерайс, Бразилия. © Роб Лавински, www.iRocks.com. Используется с разрешения.

Однако, если формула гласит (Li, Na) Al (PO₄) (OH, F), мы имеем новый вид, монтебразит, в котором гидроксил (OH) превышает содержание фтора (F).

Ограненный монтебразит — Ограненные монтебразиты, Бразилия. Фото Энрике Зимбреса. Огранка драгоценных камней Афонсо Маркесом. Лицензировано в соответствии с CC By-SA 3.0.

Более того, если формула (Na, Li) Al (PO₄) (OH, F), то натрия (Na) больше, чем лития (Li). Таким образом, мы относим минерал к еще одному виду — натромонтебразиту.* Очевидно, что степень сложности, связанная с твердыми растворами, может быть очень большой. Любая замена элементов на кристаллографическом структурном участке может оказывать (а может и не оказывать) влияние на физические свойства.

Примеси

Примеси также могут влиять на свойства. Хорошим примером является берилл, содержащий ₃Al₂Si₆O₁₈. Берилл часто содержит такие элементы, как железо (Fe), марганец (Mn), хром (Cr), ванадий (V) и цезий (Cs). Поскольку эти элементы обычно присутствуют в таких небольших количествах, они не записываются в геммологическую формулу. Однако есть исключения. Например, когда в образце берилла присутствует Cr (придающий ему насыщенный зеленый цвет, известный нам как изумруд), геммологи знают, что алюминий (Al) в формуле заменяют Cr.

изумруд - геммологические формулы — Колумбийский изумруд весом 2,24 карата. © Беар Уильямс, Stone Group Labs. Используется с разрешения.

Подробное знание химических замен и изменений цвета кристаллов требует гораздо большей изощренности в кристаллохимических принципах, чем я могу изложить здесь.

* Примечание редактора: С 2006 года Международная минералогическая ассоциация (IMA) больше не считает натромонтебразит разновидностью минерала. В настоящее время считается смесью амблигонита, лакруаксита и вардита.