Природа окраски минералов. Современное понимание природы окраски минералов вообще и окраски конкретных минеральных видов в частности исходит прежде всего из того положения, что понимание цвета - это интерпретация спектра оптического поглощения или отражения.
Установление концентрационных зависимостей, ориентационных, зависимостей от валентности, координации, структуры и состояния химической связи и т.д. находит естественное объяснение в результате интерпретации спектров в рамках теорий кристаллического поля, молекулярных орбиталей и зонной теории.
Выделяют следующие типы окраски минералов 1 . 1.Окраска, связанная с собственным поглощением, т.е. с межзонными переходами, когда спектр собственного поглощения перекрывает видимую область это окраска непрозрачных веществ, окраска зеркального отражения . 2.Окраска, связанная с попаданием края собственного поглощения в видимую область, т.е. окраска веществ с шириной запрещенной зоны, энергии которой соответствуют энергиям оптических переходов видимой области спектра 3 - 1,6эВ . 3.Окраска, связанная с переходами между уровнями d- или f-электронов. Это окраска ионами элементов переходных групп в примесном или в видообразующем содержании ионов- хромофоров. Разные характеристики этого типа окраски свойственны трем ее подтипам а . окраска, связанная со спектрами переноса энергии, т.е. с переходами со связывающих молекулярных орбиталей на антисвязывающие незаполненные орбитали, состоящие преимущественно из атомных орбиталей металла. б . окраска, связанная со спектрами кристаллического поля, т.е. с переходами между уровнями d- или f-электронов, а также их смешанными fd-конфигурациями расщепленными кристаллическим полем.
Это наиболее распространенная причина окраски породообразующих минералов. Наиболее распространенными хромофорами в минералах являются ионы Fe2 и Fe3 . Минералы V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu составляют более локализованные группы.
В редких случаях окраска обуславливается редкоземельными ионами, в таких минералах как флюорит, апатит, некоторые полевые шпаты и др. С точки зрения теории кристаллического поля естественно, что каждое валентное состояние переходных металлов в каждой координации дает качественно разные спектры, а с разными лигандами F-Cl-H2O, O, S, Se, Te и при разном искажении структурного положения полосы в этих спектрах могут быть смещены и расщеплены.
Все это обуславливает различные окраски соединений одного и того же переходного элемента. в . изменение и усиление окраски, связанные с интервалентными взаимодействиями, наблюдаются при наличии пар ионов Fe2 - Fе3 , Fe2 - Ti4 и др. в структурных положениях, обуславливающих возможность взаимодействия между ними. 4.Окраска, связанная с электронно-дырочными центрами, молекулярными ионами, свободными радикалами а окраски, связанные с примесными катионами 1 с d1-конфигурацией Ti3 , V4 , Nb4 и др а также титанил, ванадил, ниобил и др. с dn- и fn-конфигурациями, 2 с s1 p1 p5- конфигурациями Pb в зеленом амазоните, Pb3 в розовом кальците и др. б окраски, связанные с О- и молекулярными ионами О2 S2- и др. в окраски, связанные со свободными радикалами SO4 SO3- и др. г окраски, связанные c F- и V-центрами и F-агрегатными центрами, особенно распространенными во фторидах и щелочных галогенидах.
Именно последний, электронно-дырочный тип окраски будет в дальнейшем представлять особый интерес, т.к. центры окраски этого типа присутствуют в кристаллах галита любого происхождения и могут быть легко получены путем облучения кристаллов ионизирующей радиацией. 1.2.