Спартак Ахметов - Беседы о геммологии

Невидимая глазом структура определяет форму зримого кристалла. Формы эти многообразны, однако описать их можно немногими словами.

Единичная грань кристалла, не имеющая аналога, называется моноэдром (моно — один, эдр — грань). Например, в граненом стакане моноэдром можно считать дно. Две одинаковые грани, расположенные параллельно, называются пинакоидом (пинакс — доска). Каждый легко найдет в спичечном коробке три пинакоида. Если те же две грани поставить под углом друг к дружке, то получится диэдр (ди — два). Пример диэдра — раскрытая книга.

С призмой (призмас — распиленное) и пирамидой мы знакомы с детства. По числу равных граней эти фигуры бывают тригональными, тетрагональными, гексагональными.

Устроим небольшой перерыв и зададим вопрос, как говорится, «на засыпку»: по какому поводу в «Трех мушкетерах» упомянуты тетрагоны? Можно держать пари, что на этот вопрос не ответят даже ярые поклонники Дюма. Ну что, сдаетесь?..

Тогда откройте книгу на встрече д’Артаньяна с Арамисом, который после получения огнестрельной раны задумался о богословской диссертации. Друзья проголодались.

«— Сейчас мы будем обедать, любезный друг; только не забывайте, что сегодня пятница, а в такие дни я не только не ем мяса, но не смею даже глядеть на него. Если вы согласны довольствоваться моим обедом, то он будет состоять из вареных тетрагонов и плодов.

— Что вы подразумеваете под тетрагонами? — с беспокойством спросил д’Артаньян.

— Я подразумеваю шпинат, — ответил Арамис».

Листья шпината продолговаты. Если их нарезать на равные дольки, то и получатся четырехугольники-тетрагоны. Не очень питательно, зато богоугодно и кристаллографично. Кстати, и лапутяне угощали Гулливера бараньей лопаткой, вырезанной в виде равностороннего треугольника (тригона), куском говядины в форме ромбоида и хлебом, нарезанным цилиндрами и параллелограммами.

Кристалл — замкнутая фигура. Между тем перечисленные выше простые формы являются незамкнутыми. Поэтому из одного моноэдра, диэдра, пирамиды или призмы кристалл построить нельзя. Обязательно требуется комбинация нескольких простых форм. Например, незаточенный карандаш состоит из гексагональной призмы и пинакоида, пирамида Хеопса — из тетрагональной пирамиды и моноэдра, двускатная крыша — из диэдра, пинакоида и моноэдра. Впрочем, существуют простые формы, которые полностью замыкают пространство: куб, октаэдр, тетраэдр и все остальные простые формы кубического вида симметрии.

Изготовьте из спичек и пластилина кубик. Двумя пальцами слегка надавите на две противоположные вершины. Кубик деформируется и превратится в ромбоэдр — замкнутую фигуру тригонального вида симметрии. А если приставить основаниями две пирамиды, то получится замкнутая фигура, которая называется дипирамидой. Следует отличать кубический тетраэдр от тетрагонального. В первом все грани представлены равносторонними треугольниками, во втором — равнобедренными. Октаэдр и тетрагональная дипирамида тоже похожи. Но в октаэдре опять же все грани имеют вид равносторонних треугольников, а в дипирамиде эти треугольники равнобедренны.

Получив представление о простых формах кристаллов, обратимся к реальным кремнеземам. Кубический кристобалит кристаллизуется при быстром затвердевании продуктов извержения вулканов в виде октаэдров. Здесь же можно встретить кристаллы гексагонального тридимита в виде комбинации гексагональных призм, дипирамид и пинакоидов. Богаты простыми формами кристаллы кварца. В них можно найти тригональные и гексагональные пирамиды, призмы, ромбоэдры — более пятисот простых форм. Для кварца весьма характерно образование двойников. Так называются кристаллы, настолько тесно связанные друг с другом, что они воспринимаются как единое целое.

Для кристаллов граната характерны ромбододекаэдры и тетрагонтриоктаэдры, для шпинелей и алмазов — октаэдры. Кристаллы корунда напоминают продолговатые бочонки или шестиугольные пластиночки. Впрочем, в них можно найти правильные геометрические фигуры — призмы и пирамиды.

Почему играет бриллиант?Редкостные качества бриллиантов и вообще драгоценных камней обусловлены цветом, прозрачностью, твердостью, показателем преломления и дисперсией.

Твердость минералов есть понятие относительное. Она определяется способностью одного вещества оказывать сопротивление какому-либо механическому воздействию со стороны другого вещества. Мы легко проводим ногтем борозду на куске мыла. Без особых затруднений подрезаем тот же ноготь стальными ножницами. Следовательно, ноготь тверже мыла и мягче стали. Примерно таким же образом определяется твердость в мире минералов.

В 1811 году немецкий ученый Ф. Моос, много занимавшийся систематизацией минералов по твердости, составил таблицу из десяти минералов: 1. Тальк. 2. Гипс. 3. Кальцит. 4. Флюорит. 5. Апатит. 6. Ортоклаз. 7. Кварц. 8. Топаз. 9. Корунд. 10. Алмаз.

Минералы, входящие в таблицу, называются эталонами твердости, а их порядковые номера определяют величину твердости. Каждый минерал таблицы царапает предшествующий и царапается последующим минералом. Следовательно, самым мягким является тальк (он входит в состав детской присыпки), а самым твердым — алмаз. В природе нет минерала, который может поцарапать алмаз. Отсюда и его название — «ал-мас» (самый твердый). Все минералы с твердостью 7 и выше могут быть драгоценными камнями. Таковы окрашенные разновидности кварца — аметист, цитрин, морион, таков топаз и цветные корунды — рубин и сапфир.

Имея под рукой эталоны из шкалы Мооса, можно легко определить твердость любого минерала. Сделаем это, например, для красного граната — пиропа.

На ромбической грани пиропа осколок алмаза легко оставляет глубокую борозду. Рубином альмандин тоже можно поцарапать, но с большим трудом, и царапина будет неглубокой. Едва заметный штрих на гранате оставит топаз, а кварц бессилен сделать и это. Следовательно, пироп мягче топаза и тверже кварца. Его твердость обозначается числом 7,5.

Отметим, что твердость ногтя по шкале Мооса равна 2,5, медной проволоки — 3, оконного стекла и кухонного ножа — 5, напильника — 6.

Теперь обратимся к показателю преломления света.

Известно, что скорость света зависит от оптической плотности среды. С наибольшей скоростью свет распространяется в космической пустоте, или в вакууме — около трехсот тысяч километров в секунду. В воздухе скорость света уменьшается. Отношение скорости света в вакууме к скорости света в воздухе называется показателем преломления воздуха. Он выражается числом 1,0001. В воде скорость света будет еще меньше, показатель преломления воды 1,333. В кристаллических веществах свет еще более замедляется. Например, за одну секунду он проходит только 160 тысяч километров сплошного демантоида (есть такой гранат). Подобный вселенский кристалл и вообразить-то невозможно, тем не менее скорость света в нем определена с большой точностью. Вычислим показатель преломления демантоида — он окажется равным 1,875. Есть минералы с еще большим показателем преломления, например, алмаз, рутил, гематит.