Основные свойства александрита

Александрит представляет собой разновидность минерала хризоберилла, двойной окиси бериллия и алюминия (BeAl₂O₄). Название от греческого «золотистый» и «берилл». Впервые описан А.Вернером в 1790 г. Примеси железо, титан и хром. Твердость хризоберилла 8,5, поэтому он является одним из самых твердых минералов, хрупкий, блеск стеклянный, дисперсия показателей преломления 0,015. Наиболее обычный цвет хризоберилла—зеленовато-желтый— обусловлен примесями железа. Хризоберилл был популярен в конце ХIХ и начала XX столетий. Александрит — наиболее редкая разновидность этого минерала, для которой характерно замещение некоторого количества алюминия хромом. Его месторождения: Россия, Бразилия (Минас-Жерайс), Шри-Ланка, Бирма, Перу, Австралия, Мадагаскар, Японя, Заир, США, Финляндия. В России минерал получил название от имени русского царя Александра II, в день рождения которого он был открыт в 1830 г.

Необычное явление изменения цвета, известное как александритовый эффект, до сих пор полностью не объяснено. При дневном освещении александрит обычно имеет серо-зеленый или даже насыщенный зеленый цвет, что зависит от содержания хрома, которое различно у минералов из разных месторождений. Зеленый цвет может иметь слабый красноватый оттенок в зависимости от того, как на камень падает свет. Однако если александрит поместить под искусственный свет, особенно идущий от флуоресцентной лампы, камень кажется красным. Иногда изменение цвета можно наблюдать и при вращении камня, когда свет проходит сквозь него в различных направлениях.

Александритовый эффект связан с необычной ролью, которую играют ионы хрома в кристаллической решетке минерала. Александрит— двупреломляющий минерал, и изменение цвета, которое иногда наблюдается по мере вращения камня, можно понять лучше, если принять во внимание различные спектры поглощения вдоль различных осей кристалла. Этот минерал, как говорилось выше, кристаллизуется в ромбической сингонии, а это значит, что атомы образуют прямоугольную решетку, в которой каждая сторона элементарной ячейки имеет разную длину. Синий свет интенсивно поглощается, когда он проходит сквозь кристалл во всех направлениях, но вдоль так называемой оси а кристалла поглощается только этот свет; следовательно, если александрит наблюдать со светом, проходящим в этом направлении, то виден дополнительный цвет, а именно желтый. Вдоль оси Ь существует дополнительная широкая область поглощения, охватывающая красный и желтый диапазоны, так что проходящий, т. с. видимый наблюдателем, свет — зеленый. Желтый свет также поглощается, когда проходит вдоль оси с, так что в этом направлении кристалл пропускает свет с длиной волны, соответствующей как красному, так и зеленому цвету, с частым преобладанием красного. Свет после прохождения через александрит обычно имеет различные длины волн и образуется из пучков лучей, которые пересекают кристалл в различных направлениях относительно осей а, в, с.

Человеческий глаз соединяет эти различные составляющие и складывает их в единый сигнал, который посылается в мозг, поэтому александрит кажется окрашенным в один цвет. Если этот минерал вращать или менять условия его освещения, то при этом будут меняться длины волн света, достигающего глаза, и даже небольшие изменения могут быть достаточными, чтобы повлиять на наблюдаемый цвет камня. Иногда эти изменения длин волн составляющих света настолько малы, что часто не улавливаются спектрометром, который измеряет интенсивность света определенной длины волны, а не усредненный полный свет. Таким образом воспринимаемое наблюдателем изменение цвета александрита связано с природой зрительной системы человека больше, чем с резкими изменениями самого объекта. Однако относительная интенсивность красной или зеленой составляющей достигающего глаза света зависит от характера освещения. Искусственный свет более богат длинными волнами, так что красный свет становится преобладающим. В дневном свете преобладают длины волн, соответствующие зеленому и желтому свету, к которым глаз более чувствителен, поэтому в этих условиях александрит имеет зеленый цвет.

Предпринимались попытки понять главные причины сложного спектра поглощения александрита. Предполагалось, что ионы трехвалентного хрома локализуются в двух различных кристаллографических позициях, причем в одной больше, чем в другой. Александритовый эффект наблюдается и у других драгоценных камней, включая синтетические, которые выращивались как заменители александрита.

 

Имитации александрита

 

По внешнему виду за александрит, по-видимому, не может быть принят ни один природный драгоценный камень, за исклю­чением, пожалуй, не менее редкого андалузита с его красноваты­ми отблесками, идущими изнутри камня, имеющего в целом зе­леный цвет, которыми он обязан сильному плеохроизму. Очень распространенные так называемые синтетические александриты являются чаще всего синтетическим корундом, но иногда могут представлять собой синтетическую шпинель.

В 80-х годах ХХ столетия к списку синтетических драгоценных камней был добавлен настоящий синтетический александрит. Образцы этой редчайшей формы хризоберилла были получены методом вы­ращивания из раствора в расплаве и методом Чохральского. Эффект изменения цвета у синтетиче­ских камней выражен резче, чем у природных, кроме, пожалуй, лучших сибирских камней, исключительно редко сейчас встречаю­щихся и почти всегда дефектных. При дневном свете они имеют интенсивный зеленый цвет, а при свете электрической лампы ста­новятся малиново-красными, что очень ценится в этом камне. Окраска синтетического александрита обусловлена хромом, при­чем из-за отсутствия в образцах железа искусственные камни ха­рактеризуются более чистыми цветами, чем природные.

Александриты, полученные методом выращивания из раство­ра в расплаве, содержат специфические перекрученные вуалеподобные жидкие включения, а также случайные металлические включения треугольных или шестиугольных очертаний. В камнях, выращенных методом Чохральского, могут наблюдаться изогнутые линии роста. В спектрах камней обоих типов видны четкие линии поглощения хрома, а в ультрафиолетовом свете наблюдается ин­тенсивная красная флюоресценция.

Значительно чаще приходится иметь дело с так называемыми «синтетическими александритами», которые в действительности представляют собой синтетические корунды, окрашенные ванадием в следовых количествах. Они имеют характерный серовато-голубой цвет при дневном свете и интенсивный сиреневый цвет при электрическом освещении. Наблюдающаяся у таких имитаций узкая четкая линия при 4750 А в синей области спектра служит доказательством их искусственного происхождения. На этот признак можно полностью полагаться: ни один природный камень не дает в спектре такой линии. Александритоподобная синтетическая шпинель встречается редко, но по цвету она больше похожа на александрит, чем корунд, о котором шла речь выше.

Существует несколько простых способов, которые позволяют отличить настоящий александрит от синтетического корунда или шпинели.

Прежде всего их можно быстро отличить друг от друга на ре­фрактометре, поскольку они относятся к различным видам мине­ралов с разными свойствами (см. табл.).

Показатель преломления александрита лишь немного ниже, чем показатель преломления корунда, и необходимы тщательные измерения, чтобы уловить различие между показателями прелом­ления этих двух минералов. Синтетические шпинели легко отли­чаются от александрита по заметно более низкому показателю преломления и отсутствию двупреломления.

Под микроскопом в синтетических корундах часто видны обыч­ные для них сферические пузырьки; если же их трудно обнару­жить, то помогут изогнутые неизменно присутствующие линии ро­ста, которые хорошо заметны, если на камень смотрят под нуж­ным углом. Имитации из шпинели иногда не содержат пузырьков, однако отсутствие раздвоения ребер задних граней при осмотре камня под микроскопом через площадку свидетельствует об изо­тропности материала. Кроме того, между скрещенными полярои­дами наблюдается типичное для шпинели муаровое погасание.

Наконец, настоящий александрит легко узнать, наблюдая про­шедший сквозь него свет через окуляр дихроскопа или спектро­скопа, особенно последнего. Внимательное изучение под разными углами с помощью дихроскопа выявит в александрите три различ­ные окраски кристалла: зеленую, фиолетовую и оранжевую, хотя конечно, они могут наблюдаться одновременно лишь попарно в двух соседних окнах дихроскопа. Корунд окрашивается в корич­невый и лиловый цвета, а шпинель, как изотропный минерал, сов­сем не имеет дихроизма.

Спектр поглощения александрита отличается своеобразным равновесием между красным и зеленым цветом, что обусловлено присутствием в этой разновидности хризоберилла небольших ко­личеств окиси хрома. Спектр можно узнать по двум интенсивным темным линиям, расположенным близко одна от другой (т. е. по так называемому дублету) в дальней красной области, двум бо­лее слабым линиям в оранжево-красной части и широкой полосе поглощения, захватывающей желтую и часто зеленую области спектра. У синтетического александритоподобного корунда цвет определяется добавкой ванадия, и спектр не дает ни одной из упомянутых линий, однако предательская узкая линия поглоще­ния при 4750 А в синей области сразу же выдает его корундо­вую природу. Он также флюоресцирует характерным горчичным цветом в длинноволновых ультрафиолетовых лучах. Шпинель дает неясный спектр кобальта с тремя широкими полосами в оранжевой, желтой и зеленой областях спектра.

Все перечисленные особенности александрита говорят о том_г что его лучше всего определять путем тщательного изучения по­казателя преломления на рефрактометре. Если показатель прелом­ления камня отличается от средних значений 1,745 и 1,754, ха­рактерных для нижнего и верхнего показателей преломления, больше чем на несколько цифр в третьем знаке после запятой, то этот камень наверняка не является александритом. Если пока­затель преломления соответствует характерному для хризоберил­ла, то не исключается возможность того, что камень представляет собой настоящий синтетический александрит. В этом случае ре­шающим должно быть чрезвычайно четкое изменение цвета при смене типа освещения.

Наиболее заметное изменение цвета обнаруживают уральские александриты, хотя с ними, возможно, соперничают александри­ты, найденные недавно близ озера Маньяра в Танзании. Цейлон­ские александриты хотя и слабее изменяют цвет, но встречаются в виде более крупных и менее дефектных образцов. Если изме­нение цвета настолько мало, что возникает вопрос, следует ли на­зывать камень хризобериллом или можно применить к нему более популярное название «александрит», то в качестве арбитра мож­но призвать на помощь спектроскоп. Если в красной области спектра линии хрома видны отчетливо, камень имеет право назы­ваться александритом.

Александрит дает красную флюоресценцию между скрещенны­ми фильтрами, когда мощный пучок света направляют на камень через раствор медного купороса, а затем рассматривают камень через хороший красный фильтр. Хризоберилл, не дающий в этих условиях красной флюоресценции, не может классифицировать­ся как александрит. Лаборатории иногда сталкиваются с необхо­димостью сделать такое различие, поскольку название «алексан­дрит» весьма популярно на ювелирном рынке, тогда как простое название «хризоберилл» мало что говорит ювелиру и широкой публике средней квалификации.

Свойства александрита, андалузита и синтетических корунда и шпинели приведены в табл.

 

Таблица

 

ФИЗИЧЕСКИЕ КОНСТАНТЫ, ПОЛЕЗНЫЕ ДЛЯ ИДЕНТИФИКАЦИИ АЛЕКСАНДРИТА

 

 

Камень	Твердость по Моосу	Удельный вес	Показатель преломления	Плеохроизм
Александрит (природный или синтетический) Синтетический корунд Синтетическая шпинель Андалузит	8,5 7,5	3,71 3,99 3,63 3,15	1,745-1,754 1,761—1,770 1,727 1,635-1,645	Сильный Сильный Отсутств. Сильный