Почему рубины красные, а изумруды зеленые: ответ ученых

Рубины и изумруды славятся своими глубокими, насыщенными оттенками, которые стали эталонными для красного и зеленого цветов. Но задумывались ли вы когда-нибудь, откуда берутся эти удивительные цвета? Ответ кроется в химии переходных металлов, и особенно в одном элементе — хроме.

Рубины и изумруды представляют собой минералы, обладающие строгим химическим составом и упорядоченной кристаллической структурой. Основу рубина составляет корунд — соединение алюминия и кислорода, а изумруд образуется из берилла, включающего бериллий, алюминий, кремний и кислород. В чистом виде эти минералы бесцветны, но присутствие даже небольшого количества хрома, заменяющего около 1% алюминия в структуре кристалла, придает им столь узнаваемые оттенки.

Цвета драгоценных камней объясняются теорией кристаллического поля, разработанной физиками еще в 1920-х годах. Согласно этой теории, окружающая среда оказывает влияние на структуру и свойства ионов переходных металлов, изменяя их способность поглощать и отражать свет. Хром, будучи таким металлом, проявляет уникальные оптические свойства в зависимости от структуры минерала, в который он встроен.

Свет, который мы видим, состоит из множества цветов, образующих спектр — от красного до фиолетового. Разные вещества поглощают одни цвета и отражают другие, и именно отраженный свет создает наш визуальный опыт. В рубинах ионы хрома поглощают синий и зеленый свет, а отраженный красный свет делает камень таким насыщенно-алым. В изумрудах взаимодействие хрома с окружающими атомами кислорода слабее из-за присутствия бериллия и кремния, что изменяет его оптические свойства: здесь поглощаются красные и синие волны, а отраженный зеленый свет придает камню его характерный цвет.