Тектити и обсидиан

Тектитите и обсидианът представляват природни стъкла, които се различават по своя състав и произход.

Тектитите индошинити (indochinite) имат характерен цвят - изглеждат черни и непрозрачни, но в тънки слоеве прозират в кафяво. 

Въобще цветът е характерен признак за много минерали. От известно време разработвам система за измерване на цвета, която може да се използва за различаване на минерали, скъпоценни камъни или други обекти.

Направих опит как се различават цвета на тектит и черен обсидиан. Измервах две отчупени късчета. В техните остри краища материалът прозира и се вижда неговия цвят.

Тектит индошинит, около 19 mm.Тънките краища прозират с характерен кафяв цвят.

Цветова фигура на късчето тектит.

Черен обсидиан, около 11 mm. Тънките краища прозират в неутрално сиво.

Цветова фигура на късчето обсидиан.

Вижда се, че цветът на обсидиана заема областта в центъра, т.е. това е неутрален сив цвят. За разлика от него цветът на тектита заема много по-широка и изтеглена област - той е оцветен.

Обсидиан и тектит. Вижда се разликата в цвета на прозиращите краища.

Цветовата фигура представлява област в пространството на цветовете, заемана от цвета на обекта. Тя не зависи от размерите, формата и яркостта на обекта, а само от неговия цвят. Графиките на цветовите фигури са получени като пространството на цветовете с координати червено (R), зелено (G) и синьо (B) е проектирано в равнината на синьото (B) и червеното (R).

Методът за измерване на цвета има прилики и разлики с методите за спектрален анализ на светлината. При спектрометрията се измерва силата на светлината при всички възможни дължини на вълната в избран диапазон. При колориметричния метод светлината се разделя на червено, зелено и синьо. След това се измерва силата на светлината в тези три условни области. Този метод е по-прост и практичен и природата също го е избрала - зрението на живите същества възприема цветове, а не извършва спектрометрия.

Плътност на скъпоценните камъни

Важен диагностичен признак на минералите е тяхната плътност. Много от разпространените полускъпоценни камъни могат да бъдат различени от техните имитации по външния вид и плътността.

Наскоро ми се случи да гледам заоблени полирани камъчета, които продаваха под името "нефрит от Китай". Направи ми впечатление по-особения вид и блясък на едно от тях. Имаше светло-зелен цвят със синкав оттенък. Изглеждаше много добре, но се оказа че явно не е нефрит.

Под 10-кратна лупа показваше съвсем еднородна структура и се виждаха множество малки пукнатини по повърхността. Под челси-филтър не променяше зеления си цвят, значи беше изключено зеленото му оцветяване да се дължи на примеси от хром.

С хидростатично претегляне установих, че плътността му е около 2.62 g/cm³  - подозрително точно съвпадаща с плътността на халцедона (2.61 ±0.03 g/cm³). От друга страна, нефритът трябва да има значително по-голяма плътност: 2.96  ±0.06 g/cm³, така че, разликата е съществена.

Направих си извода, че най-вероятно това е хризопраз - разновидност на халцедона, оцветена в зелено от примеси на никел.

Как може да е станало объркването на имената ? Нефритът и жадеитът се наричат с общото наименование "жад", а също така има хризопраз, който наричат "австралийски жад". Така че, сред камъчетата е могъл да попадне хризопраз като нескъп заместител на нефрита и жадеита.

Освен това, китайският знак за нефрит 玉 (юй) може да се използва за означаване на скъпоценен [камък] въобще. Съвсем различни от нефрита камъни могат да бъдат наричани различни видове "юй":  玉石.

От минералогична гледна точка, разбира се, хризопразът е съвсем различен от нефрита и жадеита, но също е достоен полускъпоценен камък. Поуката от този случай е, че ако човек търси хризопраз, може да се случи да го намери сред евтиния нефрит.

Друг пример: определяне на материала, от който е направена каменна топка. Налице е малка топка, за която се счита, че е от жълт калцит:

Претегляме топката:

Тегло: M = 39.76 g

Диаметърът на топката е: D = 3.04 cm

По диаметъра изчисляваме обема: V = π D³ / 6 =  14.71 cm³

Намираме плътността  на материала, от който е изработена топката:

P = M / V = 39.76 / 14.71 = 2.70 g/cm³

Плътността на калцита трябва да бъде 2.71 ±0.00 g/cm^3. 
Изводът е, че това наистина може да е топка от калцит. Малко по-ниската плътност вероятно се дължи на това, че материалът е поликристален и може би съдържа някакви включения.

Разпознаване на кварц

Когато кварцовият кристал е в естественото си кристалографско остеняване, той се разпознава лесно по характерните за него форми и щриховка върху стените, а когато е в предмети, може да бъде разпознат по характерните оптични свойства, като например двулома.

Кварцовият кристал има свойството да раздвоява образите на предметите, когато се гледа през него. Това свойство може да се използва за различаване на кристална топка от стъклена топка например. Стъклото е оптически изотропно и по принцип не раздвоява образите.

Методът е следния:

1. Работим на силно осветление.
2. Поставяме блестяща игличка върху тъмен плат.
3. Слагаме кристалната топка върху игличката.
4. Гледаме игличката през кристалната топка.
5. Въртим кристалната топка в различни посоки, докато образът на игличката се раздвои. 

Ако образът наистина се раздвоява, значи топката не е от стъкло, а от кристал.
Този оптичен ефект е видим с невъоръжено око даже при малки кристални топки.

На горната снимка: кварцовата кристална топка, която използвах за наблюдаване на двулома.

На горната снимка: раздвоеният образ на игличката, гледана през кристалната топка. Двата образа на върха на игличката са отдалечени един от друг на разстояние, сравнимо с дебелината на игличката.

Поради анизотропната си структура, кварцовият кристал разделя всеки светлинен лъч на два лъча с различна поляризация на светлината (и различен коефициент на пречупване). На това се дължи раздвояването на образите.
Раздвояването (разстоянето между двата образа) е толкова по-голямо, колкото по-дълъг път изминава светлината в кристала. Значи, това оптично явление ще бъде толкова по-добре забележимо, колкото по-голям е кристалът. Разстоянието между двата светлинни лъча е строго определено, характерно за кварца и може да бъде оценено приблизително, като се сравни с дебелината на иглата.

Поради сферичната си форма, кристалната топка действа и като лупа, значително увеличавайки образите, които се виждат през нея. Това улеснява забелязването на раздвояването.
Кварцовият кристал има определени посоки, в които двуломът (раздвояването на светлинните лъчи) е най-голям. Затова въртим кристалната топка, докато попаднем на такава посока.

Всъщност, природният планински кристал, от който е изработен предметът, едва ли е единичен кварцов кристал. Обикновено това са интимно срастнали кристални индивиди, границите между които понякога могат да се разпознаят по разположението на дефектите вътре в кристала - онези воали и пера на течните включения, както и други особености на строежа.

Биостимулатори от кехлибар

Кехлибарът представлява фосилизирана смола от иглолистни или широколистни дървета, расли в далечното геологично минало. Най-известният балтийски кехлибар съдържа много янтарна киселина, която е биостимулатор. Това е една от причините кехлибарът да проявява лечебни свойства, които са известни от древността.

На горната снимка:  кехлибар с размери 31x22 mm.

Янтарната киселина се добавя в някои храни и напитки под означението E363 (Succinic acid). Също така се произвеждат медикаменти, в които се съдържа янтарна киселина. Особеното е  това, че се произвежда синтетична янтарна киселина, която има доказано различни свойства от естествената, получавана в миналото от кехлибара.

Янтарната киселина

Янтарната киселина има химична формула С₄Н₆О₄. Нарича се още бутандиова или сукцинова киселина (Ac. succinicum). Образува безцветни кристали с температура на топене 183°С. Разтворима е във вода и етанол.

Янтарната киселина е открита през 1556 г. (или 1548 г.) от Г. Агрикола, който първоначално я нарича "кехлибарена смола", тъй като е получена от кехлибар. Киселинната природа на това вещество е установена през 1676 г. от Н. Лемери.

Изкуствена янтарна киселина може да се получи от малеинова киселина чрез каталитична реакция или чрез други методи за химичен синтез.

Структурна формула на янтарната киселина:

На практика молекулата на янтарната  киселина HOOC-CH₂-CH₂-COOH може да бъде огъната и да приеме различни форми в пространството, получени чрез свободно завъртане на лявата половина на молекулата спрямо дясната. Тези различни форми, "усукани" в различни посоки около средната единична химична връзка, се наричат конформни изомери, конформери или ротамери. Теоретично съществуват над 100 конформни изомера на янтарната киселина (http://doma-uchastki-dmitrovskoe.ru/konformeri_yantarnoy_kisloti.html).

В зависимост от метода, по който е получена, янтарната киселина представлява смес от различни изомерни форми на молекулите. Поради това, получената по различни начини янтарна киселина има различни свойства и въздействие върху организма.

Изкуствено са получени 3 устойчиви изомера на янтарната киселина:

1. Най-устойчивият и разпространен изомер кристализира във вид на едри прозрачни кристали, приличащи на кварцови друзи
2. Следващият по разпространеност изомер формира кристали, представляващи дребни трапецовидни стълбчета с неправилен срез
3. Най-редкият изомер образува "снежинки", имащи вид на обикновен сняг 

 

Как действа янтарната киселина в организма

Янтарната киселина участва в процеса на клетъчното дишане - тя е едно от междинните вещества, което се обазува и разгражда в така наречения цикъл на Кребс. Цикълът на Кребс представлява последователност от химични реакции, протичащи в аеробните организми. В резултат от него се образува основното количество енергия при организмите, които използват за дишане молекулен кислород.

Цикълът на Кребс е последователност от 8 химични реакции, която се повтаря циклично. За един оборот на цикъла се извършва деградация (изгаряне) на една молекула ацетилкофермент A или пирогроздена киселина до CO₂ и H₂O. Една от реакциите на този цикъл (с пореден номер 6) се състои в превръщането на янтарна киселина във фумарова киселина чрез отделянето на 2 атома водород.

Цикълът на Кребс протича в митохондриите, които представляват органоиди, намиращи се във всички аеробни клетки на животните и растенията (с изключение само на някои примитивни бактерии). Във всяка аеробна клетка има многобройни митохондрии. Митохондрията е обвита със собствена мембрана, има собствен наследствен механизъм с ДНК и съдържа 50-60 ензима, катализиращи съответни реакции, в частност реакциите от цикъла на Кребс. Например ензимът сукцинатдехидрогеназа катализира отстраняването на два водородни атома от янтарната киселина, което я превръща във фумарова киселина (по-точно: анионът сукцинат се превръща в аниона фумарат).

Янтарната киселина е нетоксично вещество, което не прониква в неповредените клетки в спокойно физиологично състояние, а действа само върху възбудените клетки. Ефективна е в малки дози. Оказва оздравяващо въздействие върху отслабения организъм. Действа като неспецифичен биостимулатор.

Установен е широк диапазон от въздействия на янтарната киселина върху организма: тя стимулира нервната система и работата на дихателните органи, укрепва сърцето, бъбреците и червата, лекува анемия и разстройства на мускулната система, има противостресово, противовъзпалително и антитоксично действие.

Янтарната киселина действа като биостимулатор и на растенията - например, ускорява узряването на плодовете.

Приложение на янтарната киселина

Сред така наречените E-та в храните и напитките има едно, което представлява янтарна киселина: E363 - Янтарна киселина (Succinic acid). Тази добавка се счита за безвредна и може да се приема от деца.

Янтарната киселина е добавка с антиоксидантни свойства. Може да се използва с цел предпазване на продуктите от гранясване. Среща се в напитки, карамел, дъвки, в сухи ароматизирани десерти, в желирани десерти, в сухи смеси за приготвяне на напитки в домашни условия.

Под въпрос обаче е източника и качествата на използваното вещество.
Освен в кехлибара, янтарната киселина се съдържа в някои растения, като например в сока на захарното цвекло.
Произведената по най-прости методи за химичен синтез изкуствена янтарна киселина обаче съдържа само един конформер, който оказва предимно диуретично въздействие и почти никакво друго.

Чрез двулъчева лазерна спектроскопия е установено, че естествената янтарна киселина от кехлибар съдържа три конформера и притежава оптимална усвояемост от човешкия организъм, като проявява всички полезни свойства. Поради това са разработени и патентовани технологии за получаването на синтетична янтарна киселина с конформационен състав, близък до природния.
Например, такава "природоидентична" синтетична янтарна киселина се получва в "НПО БИОФИЗИКА", където се произвеждат препаратите-биостимулатори ЯНТАВИТ и МИТОМИН. Разликата между двата е в това, че МИТОМИН освен сукцинат съдържа и аскорбинова киселина (витамин C).

В кой кехлибар има янтарна киселина

Значително количество янтарна киселина се съдържа в балтийския кехлибар (наричан сукцинит): http://iznedr.ru/books/item/f00/s00/z0000029/st004.shtml.

Най-много янтарна киселина има в млечно-белия и светло-жълтия кехлибар, които в миналото са били приемани като лекарство във вид на прах.

Голямо количество свободна янтарна киселина се съдържа в непрозрачния кехлибар с множество дребни мехурчета, запълнени с киселинен разтвор, в който се срещат и срастъци от дребни кристалчета на янтарната киселина.

В прозрачния сукцинит обикновено се съдържа от 3,2 до 4,5% янтарна киселина, като максималното съдържание (до 8,2%) е установено в повърхностната изветряла коричка на естествените, необработени късчета кехлибар.

В околностите на град Киев в Украйна също има находища на кехлибар, наричан киевски сукцинит, който съдържа от 5,62 до 7,11 % янтарна киселина.

Твърдост на скъпоценните камъни

Твърдостта е важна характеристика на скъпоценните камъни, която определя тяхната трайност и възможности за използване.

Всеки минерал, когато е във формата на монокристал, има строго определена твърдост, която е характерна за него. Това може да се използва за разпознаване на минерали в практиката - твърдостта на непознатия минерал се сравнява с твърдостта на други, познати минерали и се правят изводи, на кой от тях прилича.

Скалата на Моос

Най-простият начин за измерване твърдостта на минералите е по ска̀лата на Моос, в която относителната твърдост се задава с число от 1 до 10. За всяка степен на твърдост по Моос е даден еталонен минерал, който има точно такава твърдост:

1   Талк
2   Гипс
3   Калцит
4   Флуорит
5   Апатит
6   Ортоклаз
7   Кварц
8   Топаз
9   Корунд
10  Диамант

В тази ска̀ла минералът талк е най-мекият (1), а диамантът - най-твърдият (10). Минералите, които имат по-голяма твърдост по Моос, могат да режат минералите с по-малка твърдост. На практика само диамантът, като най-твърд, може да реже гладко другите минерали. За всички останали минерали се казва, че "драскат" другите, по-меки от тях минерали, оставяйки неравна драскотина, а не гладък срез.

Практическо определяне на твърдостта

Има различни варианти на скалата на Моос, в някои от които има и междинни стойности между точните числа. Преди години аз си направих свой вариант, в който има стойности през 1/2 и освен минерали са включени някои други разпространени материали: 

1     Графит
1,5   Лед, H₂O(1-1,5) 
2     Гипс, Алуминий 
2,5   Кехлибар(2-2,5), човешки нокът 
3     Калцит, Мед, Cu(2,5-3) 
3,5   Мраморен оникс(3-3,5)
4     Флуорит, Желязо, Мрамор(3-4), Малахит(3,5-4)
4,5   Доломит(3,5-4,5)
5     Обсидиан(5-6), прозоречно стъкло(5-6)
5,5   Опал(5-6,5), Тюркоаз(5,5-6,5)
6     Фелдшпати, Нефрит(5,5-6), стоманен нож(5,5-6,5)
6,5   Кремък(6-7), Халцедон(6,5-7), Ахат(6,5-7), Ясписи(6,5-7)
7     Кварц
7,5   Турмалин(7-7,5), Берил(7,5-8)
8     Топаз, Гранат алмандин(до 8)
8,5   Шпинел
9     Корунд
9,5   Муасанит, SiC (8-9,5)
10    Диамант

На практика, ако даден материал може да се драска/реже с остър алуминиев (не дуралуминиев) предмет, значи има твърдост < 2. Ако може да се драска с меко желязо (не стомана) - значи е по-мек от 4. Ако самият материал може да драска/реже прозоречно стъкло, значи е по-твърд от 5. И така нататък.

В тази скала на твърдостта неявно са обхванати повечето от известните скъпоценни камъни:

• Смарагд, Аквамарин, Морганит - разновидности на минерала берил
• Рубин, Сапфир - разновидности на минерала корунд
• Аметист, Цитрин, Морион, Планински кристал - това са разновидности на кварца
• Лунен камък - представлява вид ортоклаз (ортоклазът е един от фелдшпатите)

Силициевият карбид (SiC) е известен като метеоритния минерал муасанит (има и синтетичен муасанит за бижутерията) или като синтетичен абразив, наричан карборунд.

Твърдостта в бижутерията

Разбира се, никой няма да драска или реже скъпоценен камък за да определи твърдостта му. Даже по-непретенциозен кристал е недопустимо да бъде повреден по този начин не правете това вкъщи - ако човек се изкуши да драсне с остър връх на кристал по друг материал, кристалът може просто да се счупи, независимо че теоретически е по-твърд по Моос.

На практика, тъй като кварцът и фелдшпатите са най-разпространените минерали в скалите, прахът съдържа частици от тях, които имат доста голяма твърдост (6-7) и могат постепенно да издраскват (захабяват) повърхността на камък, който има по-малка твърдост.

Затова скъпоценните камъни, особено тези за пръстени, които се търкат интензивно, обикновено имат твърдост по Моос от 7 нагоре. Имах куриозни случаи - когато потърках кварц (7 по Моос) с хартия, по него останаха гладки драскотини - изглежда в тази рециклирана хартия е имало частици твърд абразив (с твърдост от 9 и нагоре).

Херкимер или не ?

Безцветният прозрачен кристален кварц се нарича «планински кристал» . Среща се във вид на едновърхи или двувърхи кристали.

На много места се срещат разновидности на планинския кристал, които по своя блясък и форма могат да бъдат оприличени на диаманти, затова носят специални търговски имена, като например:

1. «Мармарошки диаманти» от района Марамуреш в Западните Карпати в Румъния. Кварцови кристалчета с размери 1-12 mm, прозрачни, много чисти, с правилна форма и силен блясък. Използват се в ювелирни изделия без предварителна обработка;
2. «Херкимер диаманти» («хъркимър диамант») от окръг Херкимер в щат Ню Йорк (САЩ). Също представляват кварцови кристали.

Преди време взех този кристал, носещ гордото търговско наименование «херкимер диамант»:

Кристалчето е дълго приблизително 26 мм. Представлява двувърх кварцов кристал с естествени кристалографски форми. Безцветен, много бистър, с малко течни включения.
Но прекалено издължен по едната ос. Типичният «херкимер диамант» обикновено има облик, по-близък до изометричния.

Освен това, малко заоблените ръбове показват, че този кристал е бил леко шлифован.  Така се разкрива бистрата вътрешност на кристала, но вие не правете така, щеше да си е друго, ако това беше напълно необработен кристал в естествения си вид.

Определяща за истинския «херкимер» е формата - трябва да бъдат развити определени стени от кристалографските форми на кварца, характерни за «херкимер диамант».

Планински кристал

Прозрачен безцветен кристален кварц, полускъпоценен камък.  Римските патриции през лятото са охлаждали ръцете си с топки от планински кристал, тъй като той има значително по-голяма топлоемкост от стъклото (студенее при допир). Самото наименование “кристал” води началото си от гръцката дума “кристалос”, означаваща “лед”.

Един от най-големите предмети от планински кристал е топката с диаметър 32,7 сантиметра, изработена в Китай от бирмански кристал, която се пази в Смитсъновата институция във Вашингтон.

Талисманчетата от планински кристал винаги са се използвали при гадателството и магьосничеството. Счита се, че планинският кристал помага за опазване чистотата на душата и носи радост. Той е един от камъните на ясновидците. Използва се за осъществяване на телепатична връзка. Повишава духовната енергия.

Кристалните топки се използват за гадаене, предсказване на бъдещето и медитация. Препоръчва се диаметърът на кристалната топка да бъде най-малко 38 милиметра. Най-голямата известна кристална топка с диаметър 75 cm е изработена в Япония от бирмански кристал.

Така нареченият “Хъркимър-диамант” представлява двувърх кварцов кристал, без призматична част, отличаващ се с много голяма бистрота и силен блясък. Счита се, че ако двама души държат по един Хъркимър-диамант и после си ги разменят, независимо колко далече са един от друг, кристалите ще поддържат връзката като връщат спомените.

Кехлибар

Кехлибарът може да бъде прозрачен или непрозрачен. Обикновено има от бледо-жълт до червено-кафяв цвят. Специалистите различават над 200 цветове и оттенъци.

Най-големите находища са по Балтийското крайбрежие и в Доминиканската република.

Кехлибарът е вкаменена смола на боровете от вида Пинус сукцинифера и представлява полимер с тримерна структура. Съдържа 3 - 8% янтарна киселина. Възрастта на кехлибара е 35 - 140 милиона години (от неогена до долната креда), но най-често около 50 милиона години(палеоген). Понякога в него има включения от растения, насекоми и даже дребни животни.

Използва се повече от 6 хилядолетия. В Римската империя от кехлибар са  изработвали чаши за вино, ножове за рязане на гъби и други предмети.  Най-старите сведения за употребата на кехлибар се съдържат в клинопис на  обелиск от X век пр.Хр. (Британски музей). Чести са находките на  кехлибар в неолитните паметници (4000 - 1600 години пр.Хр.).

3500 години пр.Хр. жреците в Египет са носили украшения от кехлибар. Балтийският кехлибар е украсявал короната на египетския фараон Тутанхамон.

  У различните народи кехлибарът винаги се е считал за антидемоничен амулет. Обикновено не се носи в сребро, а само в мед или нейни сплави.  Червеният кехлибар се счита най-подходящ за магия. Той става магически когато в него се намират насекоми.

 В наше време от кехлибар се получават витамин D3, янтарна (сукцинова) киселина и антисептични средства.

Янтарната киселина е неспецифичен биостимулатор. Стимулира нервната система, използва се като противостресово, противовъзпалително и  антитоксично средство. Нейните препарати помагат за нормализация на  алкално-киселинното равновесие на кръвта и възстановяване на силите даже у лица на преклонна възраст. Добре действа при патология на сърдечния мускул, при лечение на артрити, анемии, като физиологичен стимулатор на дишането (особено след наркоза).

За по-добро запазване кехлибара трябва да се съхранява в тъмна и влажна среда.

Известен е и така неречения бирмит (добива се в Бирма), който представлява изкопаема кехлибароподобна смола с огнен, меден, червен или светлокафяв  цвят, обикновено непрозрачна и по-твърда от балтийския кехлибар.

Също с органичен произход, но по-различен от кехлибара е така наречения гагат или сапровитрен, наричан понякога черен кехлибар. Той е кафяво-черен  до черен, плътен, хомогенен, жилав, непрозрачен с ярък смолист блясък.  Принадлежи към групата на кафявите въглища. Образуван е при битуминизацията  на дървета от семейство араукарии.

  Намиран е и в България, в Предбалкана. Известен е от неолита (откривани  са закръглени късчета гагат, обработени с кремъчни инструменти).  В Древен Египет от полиран гагат са изработвали огледала.