Кам’яний лід кристалів

Де б не жили люди, в будь-якому часі та місці їм подобалося шукати скарби. Чи замислювалися ви, чому дорогоцінні метали та камені однаково шанувалися скрізь і завжди? Що притягувало до них погляд людей зовсім різних культур та епох?

Всього лише дивовижна властивість відбивати світло. Блиск самородного золота, срібла та самоцвітів однаково зачаровує первісну людину, малу дитину та сучасних вчених, яких дедалі складніше чимось здивувати.

Люди наділяли деякі мінерали великою цінністю, бо їхня краса здавалася неземною. Золото, срібло, самоцвіти нагадували уламки Сонця, Місяця, Зорі, що впали з неба. Їх вважали дарунком небес.

Помічали насамперед великі прозорі кристали. Назва "кристал", "кришталь", "хрусталь", походить від грецького "кристаллос"  — лід. Прозорий кам’яний лід, що не тане на яскравому сонці, а блищить, милуючи око.

Та кристали бувають не лише прозорими. Не колір і не ціна робить кристал кристалом, а грані.

Кристал — тверде тіло, яке має природну форму багатогранника та характеризується впорядкованим розташуванням його елементарних часточок (атомов, йонів, молекул) тобто, кристалічною решіткою.

В давнину вважалося, що кристали зустрічаються у природі дуже нечасто. Насправді, за допомогою збільшувального скла можна легко переконатися, що більшість каміння округлої форми складається з окремих кристаликів. А коли люди винайшли мікроскоп, а потім рентген, то дізналися, що будь-який мінерал являє собою скупчення дрібних кристалічних зерен.

Такі речовини називають кристалічними. Якщо тверде тіло не має кристалічної решітки, атоми в ньому розташовані хаотично, його звуть аморфним. Цікаво, що деякі речовини в залежності від умов затвердіння можуть бути як кристалічними, так і аморфними. Кристалічний кварцовий пісок можна переплавити на аморфне скло, з розплавленого цукру можна отримати білі кристалики, або аморфний льодяник.

Якщо кристали в речовині не помітні на перший погляд, як у металах, таку структуру називають прихованокристалічною. Той самий кварц в різних умовах може утворювати прекрасні друзи гірського кришталю і зовсім не схожих на нього непрозорі прихованокристалічні яшму і халцедон, або — аморфний опал.

Розмір та форма кристала залежить від умов його росту, так само, як дерево не може вирости рівним, якщо йому не вистачає живлення або простору. Але навіть штучно вирощені ідеальні кристали різної речовини мають різну форму. Це одна з природних властивостей, які допомагають розрізняти мінерали. Правильні кристали гірського кришталю — шестигранні, а, наприклад, галіт також відомий як кам'яна сіль теж може бути білим, прозорим, рости великими кристалами, але вони завжди будуть кубічними.

("Колоск" № 6 за 2006 рік докладно розповів, як виростити соляні кристали вдома, з насиченого розчину. Так само ростуть у природі всі інші кристали. Але для переходу з розчину в твердий стан їм потрібні різні температурні умови).

До того ж сіль викажуть інші властивості: смак та значно нижча твердість. Кристал солі можна пошкрябати нігтем, в той час як із кришталем це зробити не вдасться.

Закономірності утворення кристалів, їхні форми, властивості вивчає наука кристалографія, яку можна перекласти як "опис кристалів". Тут фізика та хімія йдуть пліч-о-пліч, допомагаючи кристалографії виписати кожному мінералу унікальній і точний "паспорт".

Найбільша складність та найбільше диво кристалів у тому, що кожен мінерал має власне унікальне поєднання хімічного складу і кристалічної структури. Тому різні мінерали можуть мати однаковий хімічний склад, але різну структуру як алмаз і графіт.

Графіт має таку саму хімічну формулу, як алмаз. Це — чистий вуглець, але дві зовсім різні його кристалічні модифікації. Навпаки, різні за хімічним складом, але однакові за кристалічною структурою (ізоструктурні) речовини — це різні мінерали (магнезит, сидерит, корунд).

Через те, що алмаз найтвердіший та найкоштовніший кристал у природі, незначна зміна його кристалічної решітки і перехід у зовсім іншу речовину справляє приголомшливий ефект. Варто познайомитися з цими "близнюками" докладніше.

Алмаз ріже скло, камінь, найтвердішу сталь, дряпає або полірує до блиску будь що, що вважалося найтвердішим. Сам алмаз можна обробляти лише алмазом. Огранені алмази — діаманти — найдорожчі ювелірні камені різного кольору, розміру та форми. Алмаз не проводить електричний струм, навіть блискавка не може пробити його.

А що таке графіт? Грифель для простих олівців. Його назва походить від грецького "графо" — пишу. Він м'який, достатньо провести по ньому пальцем, щоб лишився темний слід із сталевим полиском. Він прекрасно проводить електрострум, з нього роблять електроди та стрижні для атомних реакторів. Графіт з алмазом відмінні геть за всіма властивостями: колір, вага, твердість... А все через те, що в графіті атоми вуглецю розташовані у вигляді нещільних граток, а "алмазні" атоми сидять дуже й дуже щільно, звідси і його "нездоланність".