Химия и структура изумруда
Изумруд — зеленый берилл, окрашенный хромом и ванадием. Камень имеет твердость 7,5−8 по Моосу, но хрупок из-за трещин. Обладает сильным плеохроизмом.
Изумруд является одной из наиболее известных разновидностей минерала берилла, ценность которой определяется прежде всего характерным зелёным цветом.
С химической точки зрения берилл представляет собой кольцевой силикат бериллия и алюминия с формулой Be₃Al₂(SiO₃)₆. Его кристаллы относятся к гексагональной сингонии и обычно имеют форму шестигранных призм. Однако сам по себе чистый берилл бесцветен. Зелёную окраску, превращающую его в изумруд, создают примесные элементы, входящие в кристаллическую решётку.
Главными хромофорами изумруда считаются ионы хрома Cr³⁺ и ванадия V³⁺, которые способны замещать Al³⁺ в определённых позициях структуры берилла. Именно электронные переходы этих ионов определяют характер поглощения света и, следовательно, воспринимаемый человеком зелёный цвет. Существенную роль может играть и железо: его содержание и валентное состояние способны влиять на спектр поглощения и смещать оттенок в сторону голубовато- или желтовато-зелёного.
С химической точки зрения берилл представляет собой кольцевой силикат бериллия и алюминия с формулой Be₃Al₂(SiO₃)₆. Его кристаллы относятся к гексагональной сингонии и обычно имеют форму шестигранных призм. Однако сам по себе чистый берилл бесцветен. Зелёную окраску, превращающую его в изумруд, создают примесные элементы, входящие в кристаллическую решётку.
Главными хромофорами изумруда считаются ионы хрома Cr³⁺ и ванадия V³⁺, которые способны замещать Al³⁺ в определённых позициях структуры берилла. Именно электронные переходы этих ионов определяют характер поглощения света и, следовательно, воспринимаемый человеком зелёный цвет. Существенную роль может играть и железо: его содержание и валентное состояние способны влиять на спектр поглощения и смещать оттенок в сторону голубовато- или желтовато-зелёного.
При этом два изумруда одинакового химического состава в общих чертах могут выглядеть совершенно по-разному. Причина заключается в различиях концентраций хромофоров, соотношении Cr, V и Fe, а также в особенностях кристаллической среды. Твёрдость составляет около 7,5−8 по шкале Мооса, однако изумруд нельзя считать прочным камнем.
Его кристаллическая структура и развитая система внутренних трещин делают минерал чувствительным к ударным нагрузкам. Показатель преломления изумруда составляет 1,565−1,602, двупреломление же около 0,006−0,010, в следствие чего наблюдаем выраженный плеохроизм. При изменении направления наблюдения оттенок может изменяться от желтовато-зелёного до синевато-зелёного.