О минералогии

Минералогия – это наука о минералах. Минералы окружали человека всегда и интерес к ним проявляли ученые еще в античные времена. Импульсом к зарождению и развитию минералогии в первый период служили находки естественных кристаллов кварца, пирита, гематита, кальцита, самородной меди. И уже Аристотель (384–322 гг. до н. э.) и Теофраст (372–287 гг. до н. э.) ссылаются на работы предшествующих исследователей в области минералогии. Аристотель упоминает о минералогии в своей "Метеорологии"; Теофраст написал трактат "О камнях", который был, по-видимому, одной из первых специальных работ о минералогии. Нельзя не упомянуть и так называемые Платоновы тела (Рис. 1), которые привлекали особое внимание древнегреческих математиков и философов пифагорийской школы еще до Платона. Платоновы тела представляют собой геометрические формы с одинаковыми гранями, одинаковыми вершинами и одинаковыми ребрами.

Аристотель упоминает о минералогии в своей Метеорологии. Платоновые тела

Рис.1. Геометрическое представление Платоновых тел.

Пять таких тел, а именно: тетраэдр с четырьмя гранями в виде равносторонних треугольников, октаедр, который состоит из восьми граней в виде равносторонних треугольников, куб с шестью квадратными гранями, икосаэдр – с двенадцатью гранями в виде равносторонних треугольников и додекаэдр с двенадцатью гранями в виде правильных пятиугольников, символизировали четыре основных элемента: огонь (тетраэдр), воздух (октаэдр), воду (икосаэдр) и землю (куб). Согласно логике греческих философов, чтобы уничтожить воду (икосаэдр) огнем (тетраэдр) и воздухом (октаэдр), необходимы одна частица огня и две частицы воздуха, так как число граней икосаэдра равно сумме числа граней одного тетраэдра и двух октаэдров. Платон разделил равносторонние треугольники медианами на шесть прямоугольных треугольников, гипотенузы которых вдвое длинные меньших катетов, заложив идею "необходимости" шести кристаллографических систем, за которыми и группируют на данное время кристаллы.

Многим известна "Естественная история" римского ученого Плиния Старшего, куда вошли четыре трактата по минералогии; она была написана в 40–50-х годах н. э. После заката Римской империи до средних веков никаких научных публикаций на тему минералогии не известно. В средние века наиболее причудливые особенности природы привлекли к себе внимание ряда авторов, в описаниях которых тесно переплетаются и наблюдения, и предрассудки. Минералам приписывались магические или целительные свойства в соответствии с их внешним видом или редкой встречаемостью.

В 1280 году Альберт Магнус впервые высказал интересную мысль о том, что минералы характеризуются определенной конкретной формой – идея, которая в дальнейшем была развита французским кристаллографом Гаюи и стала основным законом кристаллохимии. Именно к этому времени относятся "Лапидарии" – книги о магических свойствах камней.

Позднее, однако, начались более серьезные минералогические исследования, и в монографии "О природе ископаемых" чешского ученого Георга Бауэра (1494–1555), известного под именем Георгиуса Агриколы, имеется раздел, где минералы классифицируются на основе диагностических свойств – по плотности, твердости и т. д. В труде "История драгоценных камней и гранильного искусства" (1609) Де-Боодта мы находим взгляды, значительно более близкие к современным взглядам минералогии, а некоторые наблюдения автора не потеряли значения и в наши дни. В 1611 г. известный математик и астроном И. Кеплер на основе особенностей геометрии пяты Платонових тел показал возможность получения одних форм из других путем притупления их ребер и тем самым развил идею о побежалости кристаллических форм и о возможности сосуществования в одном кристалле разных кристаллических форм (комбинаций). Кроме того, Кеплер сделал попытку объяснить правильную форму снежинок (Рис. 2).

Датой зарождения научной минералогии считают 1669 г. Снежинка

Рис.2. Кристалл воды – снежинка.

Датой зарождения научной минералогии считают 1669 г., когда датский врач Н. Стенсен, более известный под латинизированным именем Н.Стенон опубликовал во Флоренции диссертацию, в которой были изложены результаты разнообразных геологические и минералогических наблюдений – а именно результаты измерений кристаллов кварца (Рис. 3), на основе чего был сделан вывод о том, что углы между соответствующими гранями этих кристаллов всегда одинаковые независимо от формы и размеров кристаллов.

Основы внутреннего строения минералов можно связать с именем выдающегося русского кристаллографа Е.С. Федорова. Кристаллы кварца

Рис. 3. Кристаллы кварца (SiO2).

В 1784 году французский профессор минералогии и кристаллографии Рене Жюст Гаюи, известный как почетный член Парижської академии и как аббат Гаюи, развил свою теорию строения кристаллов, так называемую "теорию уменьшения", и сформулировал второй основной закон кристаллографии – закон рациональных отношений параметров. К этому периоду относится разработка немецким минералогом и кристалографом К. Вейсом третьего основного закона кристаллографии, известного как закон зон, который устанавливает зависимость между расположением граней и ребер кристалла. Основы внутреннего строения минералов можно связать с именем выдающегося русского кристаллографа Е.С. Федорова. В его известном произведении "Симметрия правильных систем фигур" (1890 г.) выведены все возможные геометрические законы, которые руководят расположением в кристаллах атомов, ионов, молекул.

Инструменты