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为什么矿物颜料色彩缤纷?

中国古代绘画中,比如享誉世界的敦煌壁画,古人常用矿物作为颜料,如赤矿(红色)、辰砂(红色)、针矿(黄色)、孔雀石(绿色)、蓝(蓝色)、石墨(黑色)等都是常用的颜料

当一束可见光照射到矿物表面,有部分光被反射,部分光被吸收。如果矿物是透明的并且不太厚,有部分光就可以透射矿物矿物把不同波长的可见光全部吸收时呈现黑色,对不同波长的可见光均匀吸收时呈现不同程度的灰色,基本上不吸收任何可见光时则呈现无色或白色。而如果有选择地吸收了特定波长的可见光,则呈现吸收色光的互补色,表现为彩色。

为什么有些矿物会选择性地吸收特定波长的可见光呢?主要有三种机制:一是有些矿物含有一类叫过渡金属的元素,如等。这些元素的原子能够吸收不同波长的光,从而使矿物呈现不同的颜色。例如,红宝石鲜艳的红色是因为晶体中含有三价离子,翡翠呈现鲜艳的绿色也是因为晶体中含有三价离子。都是三价离子,表现出的颜色却不同,是因为矿物的结构对离子呈色也有一定影响。另一种原因是在矿物晶体结构中,相邻离子间的电子能够发生转移,伴随着电子转移有很强烈的可见光吸收。如蓝宝石,电子在二价离子与离子之间转移,同时选择性地吸收了特定波长的可见光。另外,一些矿物晶体结构中存在结构缺陷,没有离子占据的空位会选择性地吸收特定波长的可见光。萤石经常呈现绿色或者紫色就是这个原因。

另外,按照矿物呈色的原因,如果是矿物本身固有的成分结构所决定的颜色叫作自色;如果是由杂质、气液包裹体所引起的颜色叫作他色;因为物理光学效应而产生的颜色则称为假色。

【知识点】矿物是如何形成的

矿物的形成主要通过三种方式:(1)由于高温岩浆缓慢冷却,不同的矿物先后到达结晶温度,从岩浆熔体中结晶出来;(2)由于溶液温度变化、水的蒸发作用或者化学反应,某种化合物溶解度达到了过饱和状态,矿物从水溶液中结晶出来;(3)由于温度、压力、氧化还原电位的变化,一种矿物在固体状态下变成另外一种矿物

【发散思维】在你的房间里找找,你能发现多少种矿物