Наталья Орлова - Я познаю мир. Драгоценные камни и минералы

Бывает, что в горной породе находят не маленькие невзрачные зернышки минералов, а прекрасно образованные чудесные кристаллы, сростки и друзы. Но даже и самые мелкие невзрачные зернышки минералов тоже находятся в кристаллическом состоянии. То есть минералы – это твердые кристаллические тела, образованные природой, и образуются минералы в определенных условиях.

Древнегреческий философ Аристотель

Минералы состоят из химических элементов. Вспомните таблицу химических элементов Менделеева. В нее входит 92 элемента, из которых построена окружающая природа, в том числе и минералы. Причудливо сочетаясь в разных количествах, химические элементы, словно из мельчайших кирпичиков, строят удивительные постройки – минералы. Но это очень строгие, выстроенные по определенным законам здания, а не беспорядочные груды кирпичей. Например, кислород в двойном количестве с кремнием дает кварц. Хлор, сочетаясь с натрием, создает поваренную соль.

Как из одних и тех же кирпичей можно построить совершенно разное – дворец для принцессы, или домик для кума Тыквы, или храм, где славят Господа, так и один и тот же минерал может встречаться в различных видах. Хотя сами кирпичи при этом состоят из соединения одних и тех же элементов.

Сейчас наука насчитывает около 3.000 различных минералов. Правда, основных, наиболее часто встречаемых, намного меньше – около 300. Минералы, накапливаясь, образуют горные породы, например гранит.

Образование минералов – это очень сложный и таинственный процесс, который почти всегда происходит в недрах Земного шара. Этот растянутый на тысячелетия процесс связан с застыванием и кристаллизацией магмы. Застывая, она внедряется в толщу земной коры или изливается на поверхность Земли при извержении вулканов. Когда магма поднимается вверх, в ней начинается процесс кристаллизации минералов. Ведь в огненно–жидком расплаве магмы есть все известные нам химические элементы. Так образуются полевые шпаты, кварц, слюды, кристаллы турмалина и многие другие минералы.

А можно ли считать минералом кристалл, выращенный дома? Конечно, нет. Ведь он вырос в искусственных условиях. И то же самое мы скажем о выращенных искусственно ювелирных кристаллах – алмазах, сапфирах, рубинах, хотя химический состав их будет такой же, как у природных камней, но это будут не минералы, а синтетические камни.

Наука, которая изучает минералы, называется минералогией. Наука, изучающая горные породы – петрография.

У каждого минерала есть своя, неповторимая биография. И минералог, словно биограф, ищет в ней не только обычные, но и загадочные черты. А еще интересней, когда минералогу удается отгадать загадки, которые природа таила от нас многие миллионы лет.

Говоря о кристаллах, мы чаще всего представляем себе сверкающие, излучающие свет и цвет кристаллы драгоценных камней – топазов, рубинов, аметистов, бриллиантов. Но на самом деле почти весь мир кристалличен, и с кристаллическими веществами мы встречаемся на каждом шагу – дома, в школе, на улице. Мы едим кристаллы, например соль или сахар, мы ходим по кристаллам, так что они хрустят под ногами, живем под крышей из кристаллов, лечимся кристаллами. Соль и сахар, снег, лед, глина и песок, сотни других веществ – все это не что иное, как кристаллы. Кристаллическую структуру имеют все металлы. Почти все горные породы сложены из кристалликов различных минералов.

Уже давно ученые, изучающие строение твердых тел, обратили внимание на один интересный факт: если по кристаллу, например по куску сахара или каменной соли, ударить молотком, он обязательно расколется на кусочки поменьше, и у этих кусочков будет та же форма многогранников – кирпичиков с прямыми углами. Каждый из этих кирпичиков можно снова и снова разбивать на все более мелкие осколки, и все они будут похожи на такие же многогранники.

Что же получается? Значит, атомы вещества располагаются в кристалле не хаотически, а в определенном порядке. Они словно образуют фигуры – ячейки правильной формы – мельчайшие кубики, призмы, пирамиды и другие. Кристалл похож на решетку, в которой атомы вещества находятся в строгом порядке. Они образуют, одинаково правильные фигурки, плотно прилегающие друг к другу. Это очень прочное соединение. Вот почему все твердые тела имеют кристаллическое строение. Кристаллы – единственая устойчивая форма существования твердых тел.

Чтобы вы лучше представили себе внутреннее строение кристаллов, приведем простой пример. Вспомните, как обычно выглядит узор обоев. Один и тот же рисунок, к примеру цветок, повторяется. Расположение всех одинаковых рисунков на полосе строго симметрично. И если очень внимательно рассмотреть обойные узоры, то легко заметить, что каждая деталь рисунка повторяется на обоях так, что получается сетка с правильными ячейками в форме параллелограмма.

Кристалл – это как бы пространственные объемные обои. У обоев соединяются плоские ячейки, а в кристалле – объемные, и они образуют пространственную решетку самого кристалла. Сложный и порой очень красивый переплет решеток, сеток, состоящий из шариков, – это и есть образования, называемые кристаллами. Причем шарики в них располагаются по определенным геометрическим законам.

Изучением кристаллов занимается особая наука – кристаллография. Основы ее заложил в XIX веке русский ученый–кристаллограф Е.С. Федоров. Он создал теорию внутреннего строения кристаллов. В XX веке эту теорию подтвердили опыты и исследования, проведенные с помощью рентгеновских лучей. Атомы в кристаллах и впрямь образуют геометрически правильные фигуры.

Чем кристаллическое вещество отличается от всякого другого? Кристаллическое вещество плавится при строго определенной температуре. По этому признаку его можно от личить от аморфного вещества. К примеру, стекло или смола при нагревании сначала становятся мягкими и лишь постепенно превращаются в жидкость.

Мы уже говорили, что кристаллы часто выглядят как правильные многогранники. Скажем, кристаллы каменной соли имеют форму кубиков, кристаллы аквамарина – шестигранные призмы, царь камней – алмаз – имеет кристаллическую решетку из восьмигранников.

Кристаллы любых веществ, и минералов в том числе, вырастают в растворах, парах или газах. Удивительно и загадочно появление кристалла. Как будто бы из ничего, сам собой вдруг возникает маленький кристаллик. Он растет, словно живой, и никто не ухаживает за ним, никто не помогает. Но конечно же, это только кажется, что возникает кристаллик из ничего. Сначала несколько частичек, из которых состоит жидкость или газ, встретившись, образуют кристаллический зародыш. Постепенно, а иногда и быстро, к нему присоединяются другие частички, и кристалл начинает увеличиваться. Кирпичик на кирпичик в строгом, стройном порядке ложатся друг на друга – и вот, кристалл вырос.