Окраска кварца, представляющая значительное разнообразие, подверглась изучению в связи с явлением коллоидного состояния вещества. F. Holden, в. Мичиганском Университете, приготовляя коллоидные растворы водной окиси железа, обратил внимание на большое сходство цвета некоторых растворов с цветом цитрина. Вообще же окраска коллоидных растворов заметно менялась с содержанием Fe2O3, что видно из таблицы:
| % Fe2O3 в растворе | Цвет | |
| 0.068 | ......... | темно-красный |
| 0.034 | ......... | красный |
| 0.0059 | ......... | оранжевый |
| 0.0034 | ......... | оранжево-желтый |
| 0.0007 | ......... | бледно-желтый. |
Были взяты образцы цитринов иа Бразилии, разной густоты окраски, для которых удалось подобрать коллоидные растворы водной окиси железа, обладающие, при одинаковой с цитрином толщине слоя, одинаковым цветом.
Жильный розовый (красный, pink) кварц, обычно встречаемый в крупно-зернистых пегматитовых жилах, отличается от розовых или серовато-розовых кристаллов кварца, являющихся типично розовыми.
Различие этих разностей ясно обнаруживается при истирании в порошок. Красно-розовый кварц дает заметно окрашенный в красновато-розовый цвет порошок, а типично розовый кварц дает белый порошок. Под микроскопом была установлена: во-первых слоистость окраски и, во-вторых, природа микроскопических включений, оказавшихся гематитом. Сплавляя силикат натрия с гематитом, удалось, при 0.08% Fe2O3 получить пурпурно-розовую окраску. В природных образцах содержание Fe2O3 — в среднем 0.048%.
Настоящий розовый кварц, выходящий в изобилии на поверхность в местности Deering, New Hampsh., был взят для исследования вместе с серым кварцем, тесно связанным с розовым. Оба сорта имеют один и тот же возраст, одно происхождение из одной магмы и, залегая в одном и том же месте, имеют общую историю. По содержанию железа (ок. 0.0085%) и марганца (0.0008%) оба образца практически одинаково бедны. Но розовый кварц содержит в 8 раз больше TiO2 чем серый (0.029 TiO2 против 0.0038 в сером). Под микроскопом обнаружены в изобилии иголочки рутила. При более богатом содержании TiO2 цвет изменяется в синий, как показал Watson для образцов из Виржинии, где содержание TiO2 доходило до 0,07%, поскольку серый и розовый кварц, находясь в одном и том же месте и претерпевая одни и те же воздействия, оказались разно окрашенными, то появляется сомнение и правильности взгляда, предполагающего, что розовый цвет кварца возник под влиянием радиоактивных излучений или растворов.
Синтез жемчуга. Под именем жемчуга с одной стороны и перламутра, с другой известны природные тела одинакового химического состава, но несколько различной структуры, чем и объясняется их не совсем одинаковый внешний вид. Главной составной частью является углекислая известь, до 75%, заключенная в альбуминоидную органическую массу желатинообразного типа, подобную кератину и названную Конхиолином, до 20—25%; кроме того, в составе имеется до 5% воды, играющей важную роль в сохранении свойств жемчуга. Сейчас, когда метод, Mikimoto искусственного ращения жемчуга в живых раковинах, добился столь крупных успехов, небезинтересно вспомнить работу Dubois (Contributions á l’étude des perles et de la nacre), который в 1909 г. высказал мнение, что двойное лучепреломление углекислого кальция и расположение этого вещества в тонкие пластинки не могут объяснить внешних свойств жемчуга.
Только сетчатая поверхность может дать объяснение явлениям связанным со свойствами сетки. Исследования французских учепых L. Сlément и С. Riviére повидимому подтверждают такой взгляд экспериментально. Если осаждать карбонат кальция в коллоидальной среде, при определенных условиях, то автоматически образуется сетка углекислого кальция, со всеми соответствующими такой структуре оптическими свойствами. Получается жемчужный или перламутровый блеск со всем разнообразием цветов.
Основой или скелетом жемчуга является альбу- мннондное вещество конхиолин, а в промежутках :)того скелета отлагаются кристаллы или зерна карбоната кальция. Скелет представляет альвео¬ лярную (ячеистую) структуру; внутри альвеол имеются перегородки из того л;е коихиолина. Со¬ вокупность перегородок создает подобие пчели¬ ных сот, в которых и отлагается минеральное ве¬ щество..
В перлах все перегородки располагаются радиально от одного центра и, разрастаясь равномерно во все стороны, дают концентрическое строение, объясняемое границами одинакового уровня от центра. Такая луковично-подобная структура объясняет возможность раскалывания перлов.
Dubois следующим образом рисует образование жемчуга в раковине. Мантия моллюска выделяет конхиолин, который принимает вышеописанную форму ячеек. Выполнение образовавшегося острова известковым веществом происходит при посредстве блуждающих клеток, несущих известь и проникающих сквозь эпителий в процессе диапедеза с целью самозащиты. Элементы углекислого кальция поглащаются животным из морской воды.
Эксперименты двух, названных выше, французских исследователей, имели в виду проверить схему Dubois. Кальций отлагается путем диффузии внутри альвеол и получается сетка с оптическими свойствами жемчуга. Тот же эффект можно было получить и с другими солями: бария, свинца, серебра и меди. Но с кальцием получались наиболее красивые экземпляры, вероятно благодаря особой тонкости зерен.
В качестве коллоидальной основы авторы брали желатину, в водный раствор которой вносилась соль кальция до получения значительной концентрации ввиду высокого содержания карбоната кальция в жемчуге. Приблизительно бралась такая смесь: 15% соли кальция, 5% желатины и 80% воды. Раствор нагревался и фильтровался. Из солей кальция иаилучшие результаты получались с таковыми органических кислот — молочной, гликоколевой и под. Этот раствор наносился на предмет, который предполагалось покрыть жемчугом. В зависимости от примененной соли кальция, раствор желатины застывал более или менее быстро. Затем на покрытый слоем желатины предмет пускается равномерный ток раствора-осадителя, составленного из воды (80%), карбоната натрия (10%), фосфорнокислого натрия (trisodique) 2%, желатины, или альбумина, или казеина (8%).
Почти cpaзy же при действии раствора можно было заметить, что предмет начинал живо играть цветами. По истечении промежутка от ½ до 1 часа, осаждение заканчивалось; предмет промывался возможно лучше, слой уплотнялся формалином и высушивался. Получается живая игра цветов, полное впечатление перламутра, особенно в отраженном свете. Эффект усиливается, если повторяя все операции, нанести еще слой или два.
Под микроскопом, покрытая "перламутром" пластинка представляется составленной из параллельных волокон карбоната кальция, волокон очень тонких, таких, что на 1 мм. их можно насчитать от 1000 до 1100. Эта волокнистость и является основой всех оптических эффектов, создающих явления ирризации, переливов, металлического и серебристого блеска и проч.
Более плотные слои, с 1000—1400 волокнами на миллиметр, дают интенсивные спектральные цвета, менее плотная укладка волокон дает металлический блеск серебра, но без спектральных цветов.
В процессе образования жемчужного слоя регулирующими факторами являются: содержание воды в растворе осадителя, скорость течения (скорость реакции) осаждающей жидкости и концентрация солей кальция в желатине. Если содержание воды в одном из реагентов (кальциевом или натровом) превосходит заметно 80%, то получается непрерывный осадок, опаловидный, белый или фарфоровидиый.
Любопытно, что при содержании воды много ниже 80%: осаждение идет с большим трудом. Таким путем удается получить любую степень "жемчужности", начиная от самых слабых до сильно ирризирующих.
Желая дать теоретическое освещение своим экспериментам, авторы основываются на явлениях диффузии в вязких средах, идущих не непрерывно, а ритмично с определенной периодичностью, как показали Liesegang и Leduc в своих исследованиях диффузионных образований.
Н. Я.