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Pierres par couleurs :

Pierres par couleur

La couleur d'un minéral dépend de la modification du spectre lumineux réfléchi dans notre oeil.

Cette couleur est un effet visuel, qui résulte de l’interaction entre la lumière (énergie) et les électrons des atomes constituant la matière.

On distingue deux types d’interactions entre les particules de la lumière (photons) et la matière ainsi que différents niveaux d’interaction (atomique, moléculaire et cristallographique) :

- les interactions chimiques : il s’agit de phénomènes d’absorption. Une partie de l’énergie de la lumière est absorbée soit par des éléments de transition, des centres colorés, par des transferts de charges dans des groupements de plusieurs atomes.

- les interactions physiques : Il s’agit de phénomènes optiques. La direction de la lumière est perturbée mais pas son intensité.
Beige, Marron, Brun,...
Blanc, transparent,...
Bleu,...
Jaune,...
Noir, Gris,...
Orange, Or,...
Rose,...
Rouge,...
Vert,...
Violet, Mauve, Pourpre,...
Les minéraux et leurs couleurs :

- Idiochromatique : la lumière est caractéristique et sert à la détermination du minéral.

- Allochromatique : la couleur est variable et dépend des impuretés.
exemple : CaF2 fluorite


- Irisation : couleurs par interférences, par exemple toutes les couleurs d'une Labradorite, une flaque d'essence sur l'eau, l'aile du papillon.

La couleur d'un minéral dépend de la modification du spectre lumineux réfléchi dans notre œil, moins l'absorption différentielle dans la couche superficielle du solide. C'est le principe de la synthèse soustractive qui s'applique ici.

Prenons par exemple deux minéraux de composition voisine :
la malachite Cu2(OH)²CO3
l'azurite Cu3(OH)²(CO3)²

Ce sont tous deux des carbonates hydratés de cuivre. La seule différence entre leurs formules, c'est un atome de CO3, que l'azurite possède en plus.
Pourtant nous voyons la malachite verte, et l'azurite bleue. Pourquoi?

L'absorption d'un photon lumineux provient toujours du saut d'un électron d'un niveau d'énergie sur un autre. L'énergie mise en jeu, en électrons volts, est reliée à la longueur d'onde l par la relation de Planck:

E=hf=hc/l=V.e

avec : h constante de Planck
c vitesse de la lumière dans le vide
f fréquence (usage : lettre grecque nu)
l longueur d'onde de la vibration (lambda)
e charge de l'électron

D'où: l=1,24/v en micromètres

Pour une énergie de 2e.V séparant deux niveaux d'énergie, la longueur d'onde absorbée est de 0,62 micromètres, donc dans le rouge.

Dans le couple malachite/azurite, le champ cristallin provoque un éclatement plus important du niveau ²D de l'ion Cu²+ de la malachite à l'azurite qui suffit à expliquer l'augmentation de l’absorption vers les courtes longueurs d'onde et le passage du vert au bleu.

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