Smithsonian Education – Ásványok, kristályok és drágakövek

Ásványok: Az építőelemek
A folyadék, a hő és a nyomás hatására született ásványok lélegzetelállító színeikkel és formáikkal kápráztatnak el minket, és hasznosságukkal ejtenek ámulatba. A föld alatt kovácsolódnak, ahol az évmilliárdok óta működő erők újabb és újabb ásványokat hoznak létre. Az ásvány a természetben előforduló, szervetlen (nem élő) szilárd anyag, amely meghatározott kémiai összetétellel rendelkezik.
Amikor a tanulók saját környezetükben ásványokat keresnek, előfordulhat, hogy egyetlen ásványmintát találnak, például márványt, amely tiszta kalcit. Valószínűleg azonban olyan kőzeteket is találnak majd, amelyek két vagy több ásvány keverékei. Az apró, sokszínű szemcsékkel rendelkező gránit például kvarcból, földpátból és csillámból áll.
Kristályok: A forma
A legtöbb ásvány a természetben kristályok formájában fordul elő. Minden kristály az atomok rendezett, belső mintázatával rendelkezik, és sajátos módon új atomokat zár be ebbe a mintázatba, hogy azt újra és újra megismételjék. A keletkező kristály alakja – például kocka (mint a só) vagy hatoldalú forma (mint a hópehely) – az atomok belső elrendeződését tükrözi. A kristályok növekedése során a hőmérséklet és a kémiai összetétel különbségei lenyűgöző változásokat okoznak. A diákok azonban ritkán találnak a kertjükben olyan tökéletes alakú ásványkristályokat, mint amilyeneket a múzeumban látnak. A kristályoknak ugyanis ahhoz, hogy geometriai formájukat és sík felületüket könnyen megmutathassák, ideális növekedési körülményekre és térre van szükségük. Ha sok különböző kristály nő egymás közelében, akkor egymásba fonódva konglomerátumot alkotnak. Ez a helyzet a legtöbb kőzet esetében, például a fent említett gránit esetében, amely sok apró ásványi kristályból áll. Az itt látható képeken látható múzeumi minőségű példányok tágas környezetben nőttek, ami lehetővé tette, hogy a geometriai alakzatok akadálytalanul alakuljanak ki.
Az atomok belső elrendeződése határozza meg az ásványok összes kémiai és fizikai tulajdonságát, beleértve a színt is. A fény a különböző atomokkal kölcsönhatásba lépve különböző színeket hoz létre. Sok ásvány tiszta állapotban színtelen; az atomszerkezet szennyeződései azonban színt okoznak. A kvarc például általában színtelen, de a szerkezetében lévő szennyeződések számától és típusától függően a rózsaszíntől a barnán át az ametiszt mélylila színéig sokféle színben fordul elő. Színtelen állapotában a kvarc jégre hasonlít. Valójában a kristály szó gyökere a görög krystallos – jég – szóból származik, mert az ókori görögök úgy hitték, hogy a tiszta kvarc olyan keményre fagyott jég, hogy nem tudott megolvadni.
A tudósok jellemzően úgy írják le a kristályokat, hogy “nőnek”, még akkor is, ha nem élnek. A földalatti kertekben elágaznak és szálkásodnak, ahogyan atomok trilliói kapcsolódnak szabályos háromdimenziós mintázatokba. Minden kristály kicsiben kezdődik és növekszik, ahogy egyre több atomot adnak hozzá. Sokuk oldott ásványi anyagokban gazdag vízből nő, de olvadt kőzetből, sőt gőzből is. A különböző hőmérsékletek és nyomások hatására az atomok a kristályformák elképesztő sokaságában egyesülnek. A formáknak és a szimmetriának ez a változatossága és tökéletessége az, ami már régóta vonzza a tudósokat az ásványok tanulmányozásához.A szimmetria az alkotórészek szabályos, ismétlődő mintázata. A szimmetria mindenütt jelen van a természetben – a pillangók páros szárnyai, a napraforgó fürtjei és szirmai, a hópelyhek mintázata, a pókok lábai -, és ez alól az ásványok sem jelentenek kivételt. A kristályokban ezek az ismétlődő minták az alapvető atomszerkezetben fordulnak elő, és tükrözik a kristály felületének mintázatát. Egy ásványkristály jellegzetes szimmetriáját gyakran szabad szemmel is láthatod, de ha a kristály apró, akkor lehet, hogy nagyítóval vagy mikroszkóppal kell megnézned (amint azt a 2. lecketervben bemutatjuk). A kristályok szimmetrikus mintázatának felismerése eleinte nehéz lehet, de a tapasztalat segít: minél több mintát nézel meg, annál több szimmetriát – és kristályt – fogsz felismerni. Vannak azonban olyan példányok, amelyek nem jól kialakított kristályokkal rendelkeznek, és még a szakértők számára is nehézkes az osztályozásuk.