Для кристаллов граната характерны ромбододекаэдры и тетрагонтриоктаэдры, для шпинелей и алмазов — октаэдры. Кристаллы корунда напоминают продолговатые бочонки или шестиугольные пластиночки. Впрочем, в них можно найти правильные геометрические фигуры — призмы и пирамиды.
Почему играет бриллиант? Редкостные качества бриллиантов и вообще драгоценных камней обусловлены цветом, прозрачностью, твердостью, показателем преломления и дисперсией.
Твердость минералов есть понятие относительное. Она определяется способностью одного вещества оказывать сопротивление какому-либо механическому воздействию со стороны другого вещества. Мы легко проводим ногтем борозду на куске мыла. Без особых затруднений подрезаем тот же ноготь стальными ножницами. Следовательно, ноготь тверже мыла и мягче стали. Примерно таким же образом определяется твердость в мире минералов.
В 1811 году немецкий ученый Ф. Моос, много занимавшийся систематизацией минералов по твердости, составил таблицу из десяти минералов: 1. Тальк. 2. Гипс. 3. Кальцит. 4. Флюорит. 5. Апатит. 6. Ортоклаз. 7. Кварц. 8. Топаз. 9. Корунд. 10. Алмаз.
Минералы, входящие в таблицу, называются эталонами твердости, а их порядковые номера определяют величину твердости. Каждый минерал таблицы царапает предшествующий и царапается последующим минералом. Следовательно, самым мягким является тальк (он входит в состав детской присыпки), а самым твердым — алмаз. В природе нет минерала, который может поцарапать алмаз. Отсюда и его название — «ал-мас» (самый твердый). Все минералы с твердостью 7 и выше могут быть драгоценными камнями. Таковы окрашенные разновидности кварца — аметист, цитрин, морион, таков топаз и цветные корунды — рубин и сапфир.
Имея под рукой эталоны из шкалы Мооса, можно легко определить твердость любого минерала. Сделаем это, например, для красного граната — пиропа.
На ромбической грани пиропа осколок алмаза легко оставляет глубокую борозду. Рубином альмандин тоже можно поцарапать, но с большим трудом, и царапина будет неглубокой. Едва заметный штрих на гранате оставит топаз, а кварц бессилен сделать и это. Следовательно, пироп мягче топаза и тверже кварца. Его твердость обозначается числом 7,5.
Отметим, что твердость ногтя по шкале Мооса равна 2,5, медной проволоки — 3, оконного стекла и кухонного ножа — 5, напильника — 6.
Теперь обратимся к показателю преломления света.
Известно, что скорость света зависит от оптической плотности среды. С наибольшей скоростью свет распространяется в космической пустоте, или в вакууме — около трехсот тысяч километров в секунду. В воздухе скорость света уменьшается. Отношение скорости света в вакууме к скорости света в воздухе называется показателем преломления воздуха. Он выражается числом 1,0001. В воде скорость света будет еще меньше, показатель преломления воды 1,333. В кристаллических веществах свет еще более замедляется. Например, за одну секунду он проходит только 160 тысяч километров сплошного демантоида (есть такой гранат). Подобный вселенский кристалл и вообразить-то невозможно, тем не менее скорость света в нем определена с большой точностью. Вычислим показатель преломления демантоида — он окажется равным 1,875. Есть минералы с еще большим показателем преломления, например, алмаз, рутил, гематит.
