Anizotropia

Anizotropia.

Cechą charakterystyczną kryształów jest tzw. anizotropia, tj. zależność własności kryształu od kierunku padania światła, kierunku działania siły itp. Z anizotropii kryształów wynika m.in. pleochroizm, czyli wielobarwność. Takie kamienie szlachetne, jak turmalin lub rubin, mogą mieć zabarwienie jaśniejsze lub ciemniejsze, albo wprost inną barwę w zależności od kierunku padania światła. Jeśli patrzy się na kryształ rubinu w kierunku głównej jego osi-jego barwa jest ciemniejsza niż gdy patrzymy w kierunku prostopadłym. Podobne zjawisko obserwujemy w kryształach wielu kamieni szlachetnych. W turmalinie obserwujemy zjawisko odwrotne. Światło padające w kierunku jego osi głównej jest słabiej pochłaniane, kamień daje wrażenie jaśniejszej barwy niż przy świetle przechodzącym w kierunku prostopadłym do osi głównej. W niektórych przypadkach anizotropia świetlna związana jest z pochłanianiem innych części widma świetlnego, co prowadzi do wrażenia innej barwy tego samego kamienia, gdy patrzymy w kierunku osi głównej (np. zielona) i prostopadle do tego kierunku (np. żółta). Znajomość tego zjawiska fizycznego musi być uwzględniana przez szlifierzy wycinających np. oczko pierścionka lub inny klejnot.

Różnorodne formy kryształów; od góry – kryształy kwarcu, granatów i diamentu.

Najbardziej przekonywającym dowodem anizotropii własności mechanicznych jest łupliwość kryształów. Zależy ona głównie od rodzaju sieci przestrzennej danego kryształu i od różnic w gęstości rozmieszczenia elementów tworzących kryształ. Łupliwość jest to zdolność do rozpadania się kryształu na części pod wpływem uderzenia, nacisku lub nagłych zmian objętości spowodowanych zmianą temperatury. Płaszczyzny łupliwości to zazwyczaj płaszczyzny, w których elementy tworzące kryształ są najgęściej ułożone. Widoczne jest to szczególnie w kryształach warstwowych, jak mika czy grafit, które łatwo oddzielają się w jednej płaszczyźnie, natomiast poddawane działaniu sił prostopadłych do tej płaszczyzny stawiają silny opór, a potem nagle pękają z nieregularną powierzchnią pęknięcia. Najłatwiej łupliwość można zaobserwować w krysztale kalcytu. Nawet niewielka siła lub upadek na podłogę powodują rozsypanie się tego kryształu na mniejsze kawałki, ale również zachowujące kształt kryształu. W domu można obserwować łupliwość na kryształach cukru lub soli, albo na zwykłym kawałku drewna, które łatwiej rozłupać wciskając nóż między włókna niż w kierunku prostopadłym do włókien.

Przyczynę barw w takich odmianach kwarcu, jak ametyst, cytryn, kwarc różowy czy niebieski już znamy. Wynika ona z zanieczyszczeń chromoforami, ale zanieczyszczenia te rozłożone są mniej lub bardziej równomiernie w zabarwionej części kryształu. Zdarza się jednak, że podczas wzrostu kryształu zaburzone zostaną warunki krystalizacji, że wewnątrz kryształu mogą się pojawiać zanieczyszczenia lokalne, skupione, o bardzo znacznej wielkości. Zanieczyszczenia takie krystalografowie nazywają wrostkami. Mogą to być wrostki ciekłe, np. woda, gazowe, np. dwutlenek węgla, lub wrostki innych minerałów (patrz zdjęcie na wkładce barwnej).

Takie właśnie wrostki są przyczyną odmiennego wyglądu sokolego, tygrysiego i kociego oka, mimo że wszystkie te kamienie należą do grupy kwarcu. Wszystkie te odmiany to kryształy kwarcu, wewnątrz których zaobserwować można wrostki w kształcie włókien. Kwarcowe kocie oko może być białe, szare, różowe, żółte, brunatne lub zielone. Charakterystyczną jego cechą jest jednak nie barwa, lecz zjawisko optyczne w formie wąskiej smugi świetlnej imitującej podobne pasmo w oku kota. Zjawisko to wynika z odbicia i częściowego rozproszenia światła od włóknistego wtrącenia np. azbestu. Efekt ten ujawnia się najlepiej, gdy kamień oszlifowany jest w formie wypukłej, kulistej lub elipsoidalnej bryły (tzw. szlif kaboszonowy), szczególnie gdy szlif jest równoległy do kierunku ułożenia włókien. Przy obrocie kamienia smuga świetlna przesuwa się po powierzchni klejnotu. Podobne efekty obserwować można i w innych kamieniach, a najpiękniej w jednej z odmian chryzoberylu o nazwie własnej cymofan.

Sokole i tygrysie oko to kwarce z wtrąceniami włóknistymi, ale kwarce nieprzezroczyste. Ich wyraźnie pasmowe zabarwienie spowodowane włóknistymi wtrąceniami wynika z selektywnego odbicia światła – innych długości fal od czystego kwarcu, a innych od wtrąceń. Obie odmiany wykazują po oszlifowaniu silną migotliwość i podobnie jak w kocim oku przesuwanie się lśniącego, jedwabistego pasma. Obie zawierają włókniste wtrącenia krokidolitu – bardzo złożonego związku chemicznego, minerału, w skład którego wchodzi m.in. żelazo. Sokole oko ma barwę niebieskoszarą do niebieskozielonej. Tygrysie oko powstaje z sokolego oka w wyniku przemiany wrostków krokidolitu w kwarc oraz utlenienia zawartego w nim żelaza. Ten właśnie tlenek żelaza zabarwia tygrysie oko na żółtawo, brunatno, niekiedy o złocistym odcieniu.