Chemické složení drahých kamenů – Moskevské gemologické centrum

Podle světonázoru vědců starověkého světa (například Aristotelova přírodní filozofie) se věřilo, že vše, co existuje, se skládá ze čtyř primárních prvků – „země“, „vody“, „ohně“ a „vzduchu“. Navzdory naivní jednoduchosti tyto představy v obecné rovině existovaly až do začátku 1661. století, kdy vědci v západní Evropě na základě četných experimentů odhalili složitější strukturu světa. V období od roku 1669 do roku 1627 zavedl anglický fyzik Robert Boyle (1691-1789) v řadě vědeckých prací do vědeckého oběhu pojem „chemický prvek“. V roce 1743 publikoval francouzský přírodovědec Antoine Lavoisier (1794-1766) dílo „Traité élémentaire de chimie“ („Základní základy chemie“), kde formuloval pojem „jednoduché látky“, popsal třicet tři látek a podal jejich systematický popis. Některé z těchto jednoduchých látek však, jak se později ukázalo, nebyly chemickými prvky. Pojem „atom“, který jakkoli odpovídá moderním představám, zavedl anglický přírodovědec John Dalton (1844-1834). V době objevu periodického zákona Dmitrije Ivanoviče Mendělejeva (1907-63) bylo již známo 114 chemických prvků. Na začátku XNUMX. století bylo objeveno XNUMX chemických prvků.

S rozvojem vědy se tedy experimentálně potvrdilo, že veškerá hmota, ať už pevná, plynná nebo kapalná, se skládá z chemických prvků, ať už samostatně, nebo v kombinaci. Ale možná nejúžasnějším vědeckým objevem ze všech byl objev, že samotné chemické prvky jsou. atomy – základní chemické „stavební kameny“ vesmíru.

V dnešní době se chemický prvek obecně chápe jako homogenní látka sestávající výhradně z atomů stejného typu, z nichž každý je nejmenší částicí tohoto prvku, která si zcela zachovává všechny jeho vlastnosti.

Koncept atomů jako nedělitelných stavebních kamenů vesmíru, formulovaný v 19. století, byl následně zničen, když vědci dokázali, že samotné atomy se skládají z řady ještě menších částic, z nichž některé stále vyžadují další studium. A všechny tyto částice, které tvoří atom, mají zcela odlišné vlastnosti než prvek tvořený celým atomem. V současné době existuje kromě konceptu struktury hmoty založené na kvarcích a bosonech (gluonech) několik dalších konceptů jemné struktury hmoty, z nichž žádný v současnosti nemá zásadní význam.

Aniž bychom se pouštěli do debat fyziků o složitosti struktury hmoty ve vesmíru, gemologové se musí zabývat pouze třemi nejdůležitějšími atomovými částicemi: proton, neutron и elektron(Atomové částice lze podle kvantové teorie považovat za vlnovou energii a naopak. Foton je tedy jednotlivé množství elektromagnetického záření, jako je světlo, a může vzniknout v důsledku elektronových interakcí a elektronových přechodů uvnitř atomu. Foton je zmíněn v Kapitoly 8 и 12.).

Strukturu atomu lze podle Bohrova planetárního modelu znázornit jako miniaturní sluneční soustavu, kde neutrony a protony zaujímají místo Slunce ve středu (jádro atomu) a elektrony jsou na svých orbitalech, jako planety na oběžných drahách (obr. 3.1 – pro zjednodušení jsou oběžné dráhy elektronů znázorněny v jedné rovině). Proton je částice s jedním kladným nábojem a neutron je elektricky neutrální částice s hmotností velmi blízkou hmotnosti protonu. Elektron, jehož hmotnost je mnohem menší než hmotnost protonu a neutronu (a nemá klidovou hmotnost), je částice s jedním záporným nábojem. Atomy jsou v normálním stavu elektricky neutrální a mají stejný počet protonů a elektronů.

Obrázek 3.1. Model atomu založený na myšlenkách dánského fyzika Nielse Bohra. Atom se skládá z centrálního jádra obsahujícího několik kladně nabitých protonů (například jeden v jádře atomu vodíku nebo čtrnáct v jádře atomu křemíku) obklopených odpovídajícím počtem záporně nabitých elektronů v orbitalech. Náboje protonů a elektronů jsou vyvážené, v důsledku čehož je jednotlivý atom obvykle elektricky neutrální.

1999 prvků známých vědě na konci roku 114 sahá od vodíku, který je nejlehčí, až po flerovium, které bylo v té době nejtěžší. Ve svém normálním stavu mají všechny tyto prvky, s výjimkou vodíku, ve svých jádrech protony i neutrony. Atomy stejných prvků, které se liší počtem neutronů, se nazývají izotopy prvky. V těch vzácných případech, kdy vodíkové jádro obsahuje neutron, se tedy nazývá deuteriuma dva neutrony – tritiumDeuterium a tritium jsou izotopy vodíku.

Počet protonů v jádře se nazývá jeho atomové číslo, označené „Z“ (pro kyslík Z = 8). Atomová hmotnost Prvek je jeho hmotnost vyjádřená v atomových hmotnostních jednotkách (amu). V různých dobách byla za jednotku atomové hmotnosti brána hmotnost atomové hmotnostní jednotky vodíku, 1/16 průměrné atomové hmotnosti kyslíku, 1/16 atomové hmotnosti izotopu kyslíku 16O a nakonec v roce 1961 byla za jednotku atomové hmotnosti brána 1/12 hmotnosti volně klidového atomu izotopu uhlíku 12C, který je v základním stavu a kterému je přiřazena hodnota 12,0 atomových hmotnostních jednotek. Někdy se k označení atomové hmotnostní jednotky, která se rovněž rovná 1/12 hmotnosti izotopu uhlíku 12C, používá nesystémová jednotka hmotnosti, dalton. Když se atomy chemických prvků spojí, vytvoří stabilní chemické sloučeniny – molekulMolekula je nejmenší část látky, která je za určitých podmínek stabilní. Molekuly stejného typu, tvořené kombinací atomů různých prvků, se nazývají chemické sloučeniny. V přírodě často atomy stejné látky tvoří nejstabilnější sloučeniny tím, že se vzájemně spojují do molekuly. Například atomy kyslíku a vodíku jsou stabilnější, pokud se spojují do molekul v párech; takové látky a jejich molekuly se nazývají dvouatomovýA atomy jiných prvků (například hélia) jsou stabilní ve stavu jednoho neutrálního atomu, který je zároveň molekulou, takové látky a jejich molekuly se nazývají monatomický.

Pochopení rozdílu mezi látkou, která je mechanickou směsí dvou nebo více jednoduchých látek, a chemickou sloučeninou stejného složení je při studiu gemologie velmi důležité. Látky, které jsou jednoduchou směsí elementárních chemických látek bez jejich interakce, si do určité míry zachovávají komplex vlastností těchto látek, přičemž poměr složek je prakticky irelevantní.

Ale když se ze dvou nebo více prvků vytvoří nová chemická sloučenina, dochází k zásadním chemickým přeměnám (chemické reakci), které jsou obvykle doprovázeny uvolněním nebo absorpcí energie. Vlastnosti takto získané sloučeniny se vždy zásadně liší od vlastností jednotlivých prvků, které ji tvoří. Zároveň jsou podíly prvků v nově vzniklé látce v určitém poměru, v závislosti na získané sloučenině.

Například dvě molekuly dvouatomového vodíku se mohou spojit s jednou molekulou dvouatomového kyslíku a vytvořit dvě molekuly vody, jejichž vlastnosti se budou velmi lišit od vlastností původních plynů. Chemickou reakci, která probíhá mezi vodíkem a kyslíkem, lze zapsat následující jednoduchou chemickou rovnicí:

Čísla před chemickými symboly označují poměr počtu molekul v reakci a indexy ve spodní části symbolů označují počet atomů prvku v molekule. Při zápisu této a složitějších reakcí mezi jednotlivými prvky a jejich sloučeninami musí počet prvků účastnících se reakce v různých částech rovnice vzájemně odpovídat, přičemž musí být zachován princip rovnováhy.

Ze 114 chemických prvků známých na začátku 99,9. století se v zemské kůře vyskytuje pouze osm v množství větším než 76,5 hmotnostních %. Z těchto osmi prvků tvoří dominantní pár křemík a kyslík, které tvoří přibližně 12 hmotnostních %. Právě tyto dva prvky tvoří spolu s dalšími šesti (hliník, železo, vápník, sodík, draslík a hořčík) silikátové minerály, jako jsou živce. Téměř veškerý křemík v litosféře, který není součástí silikátů, tvoří s kyslíkem sloučeninu zvanou „oxid křemičitý“. Oxid křemičitý je všem nejlépe známý ve formě minerálu křemene, který tvoří asi XNUMX % zemské kůry a svrchního pláště.

Pro snazší psaní jsou všechny chemické prvky označeny písmennými symboly. tabulka 3.1 Jsou uvedeny symboly osmi hlavních chemických prvků, které převládají v zemské kůře. Úplný seznam všech chemických prvků je uveden v dodatku H, který zahrnuje 20 syntetizovaných chemických prvků, které se v přírodních podmínkách na Zemi a v blízkém vesmíru nevyskytují. Všechny syntetizované chemické prvky jsou krátkodobé izotopy a jsou těžší než nejtěžší přírodní prvek, plutonium.

Tabulka 3.1.

Systémy pro upevnění fasád HALFEN z přírodního kamene se dělí na tři typy podkladových konstrukcí:

Konzola pro odvětrávané fasády HALFEN Body BA, DT, DH a HRM/HRC je systém pro přírodní kámen s možností trojrozměrného nastavení a použitím hmoždinek, které absorbují jak zatížení od hmotnosti přírodního kamene, tak i zatížení větrem.