Čo je také fascinujúce na farbe drahých kameňov? Presne to isté, čo na farbe samotnej. Je to totiž zvláštna vec, táto farba. Ako taká vlastne v skutočnosti neexistuje, vzniká až vtedy, keď svetlo so špecifickou vlnovou dĺžkou dopadne na sietnicu našich očí. Až vtedy vieme povedať, že vidíme, akú má predmet farbu.
Vieme teda, že bez svetla je všetko vo vesmíre čierne. Takže aj keď niečo natrieme nejakou farbou, vidieť ju môžeme, až keď sa rozsvieti. No keď sa rozsvieti a na sietnicu sa nám dostane celé spektrum viditeľného svetla, vnímame ho ako biele.
Takže ako vlastne vzniká farba? V skutočnosti vzniká tak, že niektorá časť spektra viditeľného svetla chýba, alebo je podstatne znížená. Existujú dva fyzikálne procesy, ktoré spôsobujú zmenu farby. Na prvý, rozptyl svetla, prišiel istý anglický šľachtic, lord Rayleigh. Rozptyl svetla môže napríklad za modrú farbu oblohy. Druhý jav, ktorý vedie k vzniku špecifickej farby, je absorpcia svetla. Všetci vieme, že priamo vystavené slnku sú čierne veci oveľa teplejšie ako biele. Je to preto, že atómy vo veciach si nechávajú časť slnečného žiarenia, ktoré menia na iný typ energie a môžu ju vyžiariť, ale už ako iný typ žiarenia.
.pravdovravní a majstri kamufláže
Už môžete tušiť, že za rôznou farbou kameňov, a teda aj tých drahých, sú práve fyzikálne javy spomínané v úvode. Atómy v mineráloch sú totiž tiež schopné rozptyľovať a absorbovať svetlo. S farbou minerálov je to však ešte komplikovanejšie, pretože minerály sa vyžívajú v kamufláži. Je len časť minerálov (malachit, azurit), ktoré čestne priznávajú vlastnú farbu, zvyšné sú chameleóny neživej prírody.
Samozrejme, že tieto chameleóny nemenia farbu na počkanie, teda aspoň väčšina z nich, ale škálou farieb, aké môžu nadobudnúť, svoje živé náprotivky hravo prekonajú. Taký fluorit, kremeň alebo turmalín dokážu nadobudnúť asi každý farebný odtieň, aký vás napadne. Pestrosť farieb dosahujú tým, že pre ňu obetujú svoju štruktúrnu a chemickú dokonalosť. Buď prijmú do svojej štruktúry atómy, ktoré by v nej nemali za normálnych okolností čo hľadať, alebo porušia svoju vlastnú štruktúru, v ktorej takto vzniknú defekty tvoriace takzvané farebné centrá. Niektoré minerály za účelom krajšieho zafarbenia dokonca uväznia vo svojich kryštáloch malé kryštáliky iných minerálov s peknou farbou. Špecialistom na to je kremeň a jeho mikrokryštalická varieta chalcedón. Ten, ak obsahuje drobné uzavreniny chryzokolu, je modrozelený, ale ak obsahuje hematit, stáva sa z neho červený karneol.
No a nakoniec tu máme ozajstné chameleóny, ktoré menia svoju farbu v závislosti od typu alebo uhla dopadu svetla. Fluorit, ktorý sa dá nájsť pri Gemerskej Polome, je modrozelený v slnečnom svetle, ale pri žiarovke sa ako zázrakom mení na fialový. A najväčší chameleón je opál, ktorý mení farby už pri prostom otáčaní. Ale je pravda, že to nie sú jeho vlastné farby, ale naozaj dokonalá kamufláž.
.kde sa stráca svetlo?
Farba minerálov vznikajúca pri absorpcii sa vysvetľuje ľahšie a tento jav je bežnejší. Existujú totiž niektoré chemické prvky, ktoré výrazne absorbujú žiarenie práve v oblasti viditeľného svetla. Pre tých, čo trochu rozumejú chémii, sú to takzvané prechodné prvky. Patrí medzi ne napríklad meď, o ktorej schopnosti zafarbovať vedia všetci, čo už niekedy videli medenú strechu alebo sochu. Meď samotná, neviazaná, má červenú farbu, ale keď vstúpi do zlúčenín obsahujúcich kyslík, zafarbuje ich do zelena alebo modra. A robí to tak, že výsledná farba je vlastná minerálu ako v modrom azurite, ale vie to robiť aj ako nepatrná prímes v neónovo modrých „Paraíba“ turmalínoch.
Podobný viťúz je železo. To však veci trochu komplikuje, pretože v prírode sa vyskytuje v dvoch rôznych formách, ako dvojmocný a trojmocný katión. Dvojmocné železo (také, čo odovzdalo dva elektróny zo svojho atómového obalu v prospech väzby s kyslíkom) zafarbuje minerály obvykle na zeleno. Patria medzi ne aj niektoré drahé kamene, ako napríklad olivovo zelený olivín. Keďže je to podobné ako pri rastlinách, už vieme, že dvojmocné železo absorbuje modré aj červené svetlo a prepúšťa práve zelené. Trojmocné železo má však k svetlu úplne iný vzťah, najradšej má malé vlnové dĺžky, preto absorbuje svetlo od fialovej až po žltú. Práve preto je napríklad hrdza hrdzavočervená.
Železo nám však vie poriadne skomplikovať život, pretože to, ako absorbuje, nezávisí len od jeho mocenstva, ale aj od toho, ako a na koľko kyslíkov je naviazané. V spomínanom zelenom olivíne sa viaže na šesť kyslíkov, no keď sa naviaže na osem kyslíkov v pyrope, výsledkom je krásna červená farba českého granátu. Keď nám do podobného granátu vstúpi trojmocné železo, ktoré inde spôsobuje spomínanú červenú farbu, naviaže sa na šesť kyslíkov a mení farbu tohto minerálu na žltozelenú.
Železo je iné ako meď aj v tom, že záleží na tom, koľko ho vlastne je. V prípade farby minerálov často neplatí, že čím viac, tým lepšie. Ak má minerál železa priveľa, to absorbuje príliš veľa svetla a minerál tmavne, až sčernie. Preto turmalíny bývajú rôznofarebné iba vtedy, ak obsahujú menej ako niekoľko percent železa. Ale keďže väčšina turmalínov má železa oveľa viac, bývajú najčastejšie úplne čierne. Takže železo, ale nielen ono, má priam homeopatický účinok na pestrosť farby minerálov.
Podobných fiškusov máme viac. Dvojmocný mangán spôsobuje ružovú farbu rodonitu, trojmocný pre zmenu sfarbuje beryl do červena a andaluzit do zelena. Jednoduchšie je to napríklad s vanádom. Ten, ak je trojmocný, väčšinu minerálov zafarbuje na zeleno, iba v drahom kameni tanzanite (varieta zoisitu) spôsobuje nielen modrú až fialovú farbu, ale v závislosti od polarizácie svetla môžeme ten istý kryštál vidieť aj ako červený. Takže tanzanit patrí medzi ozajstné „chameleóny“ s vlastnosťou nazývanou dichroizmus.
Na druhej strane, najhorší zo všetkých je chróm. Ten sfarbuje dva z najznámejších drahých kameňov – smaragd a rubín. Kto sa s týmito kameňmi už stretol, spýta sa, ako je to možné? Veď smaragd je predsa zelený a rubín červený. Ale je to tak, chróm spôsobuje sfarbenie oboch, problém je však v tom, že tento prvok, ktorý chráni dokonca aj oceľ pred okolitým svetom, je v skutočnosti veľká citlivka. Je citlivý nielen na to, koľko kyslíkových aniónov ho obklopuje, ale dokonca aj na to, ako silno sa naňho tlačia. V smaragde sa tlačia menej, takže chróm absorbuje vo fialovej a žltočervenej oblasti a prepúšťa zelené svetlo. V rubíne sa však tlačia viac (mimochodom, práve preto je korund, ktorého je rubín varietou, druhým najtvrdším minerálom), čo spôsobuje, že chróm je schopný absorbovať svetlo s vyššou energiou, teda absorbuje oveľa viac zelenej, a naopak, prepúšťa oveľa viac červenej.
.prečo sa oplatí piecť diamanty?
Minerálov, ktorých farba vzniká rozptylom svetla, je oveľa menej. Väčšina bezfarebných minerálov síce rozptyľuje svetlo, ale nijak preferenčne, pretože majú príliš pravidelnú štruktúru. To sa však môže zmeniť, ak sa v nej vyskytnú nejaké kazy. Typickým minerálom, ktorého farba vzniká na štruktúrnych defektoch, je diamant. Tieto defekty môžu vznikať rôznymi posunmi atómov, ale aj tak, že tam atóm v podstate chýba. Treba však hneď ozrejmiť, že v prírode nič nie je jednoznačné, farbu diamantu spôsobujú aj prímesi, najmä dusík a bór. Prírodný diamant s defektmi v štruktúre má žltú až hnedú farbu a veľmi nízku cenu.
Ľudia sú však vynaliezaví a našli spôsoby, ako štruktúru diamantov opraviť a farbu vylepšiť. Lacné hnedé kamene sa buď zahrievajú pri vysokých teplotách a tlakoch, alebo ožarujú. Ak majú diamanty pomerne veľa dusíka, stratia hnedý odtieň a zožltnú, ak majú málo dusíka, stratia farbu úplne. A keďže diamant je jediný drahý kameň, ktorý je najvzácnejší, keď je bezfarebný, je jasné, že cena a využiteľnosť takýchto diamantov narastie. Podmienkou však je, že predajca úpravy deklaruje, inak úplne stratí kredit. Vo svete drahých kameňov sú etika a dobré meno prioritné. Kiežby to tak bolo aj v iných oblastiach nášho života, v ktorých sa točia veľké peniaze.
Podobný efekt rozptylu svetla môže aj za výnimočnú vlastnosť nášho jediného používaného drahého kameňa a najväčšieho chameleóna – drahého opálu. Tou je opalescencia, čo je vlastne špecifický spôsob rozptylu svetla na mriežke nazývaný difrakcia. Bežne sa s ňou stretávame v obchodoch, keď ideme platiť bankovkami. Tie prúžky, čo menia farbu, ju menia práve preto, že na svojom povrchu majú vyrytú mikroskopickú mriežku, na ktorej sa môže svetlo rozptyľovať. Opál, samozrejme, nemá na povrchu nič vyryté, ale je tvorený malými guľôčkami amorfného oxidu kremičitého, ktoré pri pravidelnom usporiadaní vytvárajú mriežku podobnú tej na bankovkách. Čím sú tieto guľôčky pravidelnejšie uložené a čím sú podobnejšie veľkosťou, tým krajšiu opalescenciu dostaneme a tým vzácnejší opál máme.
Drahé kamene sú naozaj ako tie Božie plamene, lenže na rozdiel od Božích plameňov, ktoré si môžeme akurát predstavovať (lebo nie každý je Mojžiš) a tú predstavu obdivovať, drahé kamene môžeme nielen obdivovať, ale aj študovať. A ukazuje sa, že je to s nimi, asi ako so všetkým v živote, oveľa komplikovanejšie. Príčiny ich farieb ešte len začíname chápať, ale už teraz ich vieme veľmi dobre falšovať.
.autor je mineralóg.
Vieme teda, že bez svetla je všetko vo vesmíre čierne. Takže aj keď niečo natrieme nejakou farbou, vidieť ju môžeme, až keď sa rozsvieti. No keď sa rozsvieti a na sietnicu sa nám dostane celé spektrum viditeľného svetla, vnímame ho ako biele.
Takže ako vlastne vzniká farba? V skutočnosti vzniká tak, že niektorá časť spektra viditeľného svetla chýba, alebo je podstatne znížená. Existujú dva fyzikálne procesy, ktoré spôsobujú zmenu farby. Na prvý, rozptyl svetla, prišiel istý anglický šľachtic, lord Rayleigh. Rozptyl svetla môže napríklad za modrú farbu oblohy. Druhý jav, ktorý vedie k vzniku špecifickej farby, je absorpcia svetla. Všetci vieme, že priamo vystavené slnku sú čierne veci oveľa teplejšie ako biele. Je to preto, že atómy vo veciach si nechávajú časť slnečného žiarenia, ktoré menia na iný typ energie a môžu ju vyžiariť, ale už ako iný typ žiarenia.
.pravdovravní a majstri kamufláže
Už môžete tušiť, že za rôznou farbou kameňov, a teda aj tých drahých, sú práve fyzikálne javy spomínané v úvode. Atómy v mineráloch sú totiž tiež schopné rozptyľovať a absorbovať svetlo. S farbou minerálov je to však ešte komplikovanejšie, pretože minerály sa vyžívajú v kamufláži. Je len časť minerálov (malachit, azurit), ktoré čestne priznávajú vlastnú farbu, zvyšné sú chameleóny neživej prírody.
Samozrejme, že tieto chameleóny nemenia farbu na počkanie, teda aspoň väčšina z nich, ale škálou farieb, aké môžu nadobudnúť, svoje živé náprotivky hravo prekonajú. Taký fluorit, kremeň alebo turmalín dokážu nadobudnúť asi každý farebný odtieň, aký vás napadne. Pestrosť farieb dosahujú tým, že pre ňu obetujú svoju štruktúrnu a chemickú dokonalosť. Buď prijmú do svojej štruktúry atómy, ktoré by v nej nemali za normálnych okolností čo hľadať, alebo porušia svoju vlastnú štruktúru, v ktorej takto vzniknú defekty tvoriace takzvané farebné centrá. Niektoré minerály za účelom krajšieho zafarbenia dokonca uväznia vo svojich kryštáloch malé kryštáliky iných minerálov s peknou farbou. Špecialistom na to je kremeň a jeho mikrokryštalická varieta chalcedón. Ten, ak obsahuje drobné uzavreniny chryzokolu, je modrozelený, ale ak obsahuje hematit, stáva sa z neho červený karneol.
No a nakoniec tu máme ozajstné chameleóny, ktoré menia svoju farbu v závislosti od typu alebo uhla dopadu svetla. Fluorit, ktorý sa dá nájsť pri Gemerskej Polome, je modrozelený v slnečnom svetle, ale pri žiarovke sa ako zázrakom mení na fialový. A najväčší chameleón je opál, ktorý mení farby už pri prostom otáčaní. Ale je pravda, že to nie sú jeho vlastné farby, ale naozaj dokonalá kamufláž.
.kde sa stráca svetlo?
Farba minerálov vznikajúca pri absorpcii sa vysvetľuje ľahšie a tento jav je bežnejší. Existujú totiž niektoré chemické prvky, ktoré výrazne absorbujú žiarenie práve v oblasti viditeľného svetla. Pre tých, čo trochu rozumejú chémii, sú to takzvané prechodné prvky. Patrí medzi ne napríklad meď, o ktorej schopnosti zafarbovať vedia všetci, čo už niekedy videli medenú strechu alebo sochu. Meď samotná, neviazaná, má červenú farbu, ale keď vstúpi do zlúčenín obsahujúcich kyslík, zafarbuje ich do zelena alebo modra. A robí to tak, že výsledná farba je vlastná minerálu ako v modrom azurite, ale vie to robiť aj ako nepatrná prímes v neónovo modrých „Paraíba“ turmalínoch.
Podobný viťúz je železo. To však veci trochu komplikuje, pretože v prírode sa vyskytuje v dvoch rôznych formách, ako dvojmocný a trojmocný katión. Dvojmocné železo (také, čo odovzdalo dva elektróny zo svojho atómového obalu v prospech väzby s kyslíkom) zafarbuje minerály obvykle na zeleno. Patria medzi ne aj niektoré drahé kamene, ako napríklad olivovo zelený olivín. Keďže je to podobné ako pri rastlinách, už vieme, že dvojmocné železo absorbuje modré aj červené svetlo a prepúšťa práve zelené. Trojmocné železo má však k svetlu úplne iný vzťah, najradšej má malé vlnové dĺžky, preto absorbuje svetlo od fialovej až po žltú. Práve preto je napríklad hrdza hrdzavočervená.
Železo nám však vie poriadne skomplikovať život, pretože to, ako absorbuje, nezávisí len od jeho mocenstva, ale aj od toho, ako a na koľko kyslíkov je naviazané. V spomínanom zelenom olivíne sa viaže na šesť kyslíkov, no keď sa naviaže na osem kyslíkov v pyrope, výsledkom je krásna červená farba českého granátu. Keď nám do podobného granátu vstúpi trojmocné železo, ktoré inde spôsobuje spomínanú červenú farbu, naviaže sa na šesť kyslíkov a mení farbu tohto minerálu na žltozelenú.
Železo je iné ako meď aj v tom, že záleží na tom, koľko ho vlastne je. V prípade farby minerálov často neplatí, že čím viac, tým lepšie. Ak má minerál železa priveľa, to absorbuje príliš veľa svetla a minerál tmavne, až sčernie. Preto turmalíny bývajú rôznofarebné iba vtedy, ak obsahujú menej ako niekoľko percent železa. Ale keďže väčšina turmalínov má železa oveľa viac, bývajú najčastejšie úplne čierne. Takže železo, ale nielen ono, má priam homeopatický účinok na pestrosť farby minerálov.
Podobných fiškusov máme viac. Dvojmocný mangán spôsobuje ružovú farbu rodonitu, trojmocný pre zmenu sfarbuje beryl do červena a andaluzit do zelena. Jednoduchšie je to napríklad s vanádom. Ten, ak je trojmocný, väčšinu minerálov zafarbuje na zeleno, iba v drahom kameni tanzanite (varieta zoisitu) spôsobuje nielen modrú až fialovú farbu, ale v závislosti od polarizácie svetla môžeme ten istý kryštál vidieť aj ako červený. Takže tanzanit patrí medzi ozajstné „chameleóny“ s vlastnosťou nazývanou dichroizmus.
Na druhej strane, najhorší zo všetkých je chróm. Ten sfarbuje dva z najznámejších drahých kameňov – smaragd a rubín. Kto sa s týmito kameňmi už stretol, spýta sa, ako je to možné? Veď smaragd je predsa zelený a rubín červený. Ale je to tak, chróm spôsobuje sfarbenie oboch, problém je však v tom, že tento prvok, ktorý chráni dokonca aj oceľ pred okolitým svetom, je v skutočnosti veľká citlivka. Je citlivý nielen na to, koľko kyslíkových aniónov ho obklopuje, ale dokonca aj na to, ako silno sa naňho tlačia. V smaragde sa tlačia menej, takže chróm absorbuje vo fialovej a žltočervenej oblasti a prepúšťa zelené svetlo. V rubíne sa však tlačia viac (mimochodom, práve preto je korund, ktorého je rubín varietou, druhým najtvrdším minerálom), čo spôsobuje, že chróm je schopný absorbovať svetlo s vyššou energiou, teda absorbuje oveľa viac zelenej, a naopak, prepúšťa oveľa viac červenej.
.prečo sa oplatí piecť diamanty?
Minerálov, ktorých farba vzniká rozptylom svetla, je oveľa menej. Väčšina bezfarebných minerálov síce rozptyľuje svetlo, ale nijak preferenčne, pretože majú príliš pravidelnú štruktúru. To sa však môže zmeniť, ak sa v nej vyskytnú nejaké kazy. Typickým minerálom, ktorého farba vzniká na štruktúrnych defektoch, je diamant. Tieto defekty môžu vznikať rôznymi posunmi atómov, ale aj tak, že tam atóm v podstate chýba. Treba však hneď ozrejmiť, že v prírode nič nie je jednoznačné, farbu diamantu spôsobujú aj prímesi, najmä dusík a bór. Prírodný diamant s defektmi v štruktúre má žltú až hnedú farbu a veľmi nízku cenu.
Ľudia sú však vynaliezaví a našli spôsoby, ako štruktúru diamantov opraviť a farbu vylepšiť. Lacné hnedé kamene sa buď zahrievajú pri vysokých teplotách a tlakoch, alebo ožarujú. Ak majú diamanty pomerne veľa dusíka, stratia hnedý odtieň a zožltnú, ak majú málo dusíka, stratia farbu úplne. A keďže diamant je jediný drahý kameň, ktorý je najvzácnejší, keď je bezfarebný, je jasné, že cena a využiteľnosť takýchto diamantov narastie. Podmienkou však je, že predajca úpravy deklaruje, inak úplne stratí kredit. Vo svete drahých kameňov sú etika a dobré meno prioritné. Kiežby to tak bolo aj v iných oblastiach nášho života, v ktorých sa točia veľké peniaze.
Podobný efekt rozptylu svetla môže aj za výnimočnú vlastnosť nášho jediného používaného drahého kameňa a najväčšieho chameleóna – drahého opálu. Tou je opalescencia, čo je vlastne špecifický spôsob rozptylu svetla na mriežke nazývaný difrakcia. Bežne sa s ňou stretávame v obchodoch, keď ideme platiť bankovkami. Tie prúžky, čo menia farbu, ju menia práve preto, že na svojom povrchu majú vyrytú mikroskopickú mriežku, na ktorej sa môže svetlo rozptyľovať. Opál, samozrejme, nemá na povrchu nič vyryté, ale je tvorený malými guľôčkami amorfného oxidu kremičitého, ktoré pri pravidelnom usporiadaní vytvárajú mriežku podobnú tej na bankovkách. Čím sú tieto guľôčky pravidelnejšie uložené a čím sú podobnejšie veľkosťou, tým krajšiu opalescenciu dostaneme a tým vzácnejší opál máme.
Drahé kamene sú naozaj ako tie Božie plamene, lenže na rozdiel od Božích plameňov, ktoré si môžeme akurát predstavovať (lebo nie každý je Mojžiš) a tú predstavu obdivovať, drahé kamene môžeme nielen obdivovať, ale aj študovať. A ukazuje sa, že je to s nimi, asi ako so všetkým v živote, oveľa komplikovanejšie. Príčiny ich farieb ešte len začíname chápať, ale už teraz ich vieme veľmi dobre falšovať.
.autor je mineralóg.
Ak ste našli chybu, napíšte na web@tyzden.sk.