Що вивчає мінералогія?

Мінералогія – це наука про мінерали. Мінерали оточували людину завжди і інтерес до них виявляли вчені ще в античні часи. Імпульсом до зародження та розвитку мінералогії в перший період служили знахідки природних кристалів кварцу, піриту, гематиту, кальциту, самородної міді. І вже Арістотель (384–322 рр. до н.е.) і Теофраст (372–287 рр. до н.е.) посилаються на роботи попередніх дослідників у сфері мінералогії. Арістотель згадує про мінералогію у своїй "Метеорології"; Теофраст написав трактат "Про камені", який був, мабуть, однією з перших спеціальних робіт про мінералогію. Не можна не згадати і так звані Платонові тіла (Рис. 1), які привертали особливу увагу давньогрецьких математиків та філософів піфагорійської школи ще до Платона. Платонові тіла є геометричні форми з однаковими гранями, однаковими вершинами і однаковими ребрами.

П'ять таких тіл, а саме: тетраедр з чотирма гранями у вигляді рівносторонніх трикутників; правильних п'ятикутників символізували чотири основні елементи: вогонь (тетраедр), повітря (октаедр), воду (ікосаедр) і землю (куб). Згідно з логікою грецьких філософів, щоб знищити воду (ікосаедр) вогнем (тетраедр) і повітрям (октаедр), необхідні одна частка вогню і дві частинки повітря, оскільки число граней ікосаедра дорівнює сумі числа граней одного тетраедра і двох октаедрів. Платон розділив рівносторонні трикутники медіанами на шість прямокутних трикутників, гіпотенузи яких удвічі довгі за менші катети, заклавши ідею "необхідності" шести кристалографічних систем, за якими і групують на даний час кристали.

Багатьом відома "Природна історія" римського вченого Плінія Старшого, куди увійшли чотири трактати з мінералогії; вона була написана в 40-50-х роках н. е. Після занепаду Римської імперії до Середньовіччя жодних наукових публікацій на тему мінералогії не відомо. У середні віки найбільш химерні особливості природи привернули до себе увагу ряду авторів, в описах яких тісно переплітаються і спостереження, і забобони. Мінералам приписувалися магічні або лікувальні властивості відповідно до їхнього зовнішнього вигляду або рідкісної зустрічальності.

В 1280 Альберт Магнус вперше висловив цікаву думку про те, що мінерали характеризуються певною конкретною формою - ідея, яка надалі була розвинена французьким кристалографом Гаюї і стала основним законом кристалохімії. Саме до цього часу належать "Лапідарії" – книги про магічні властивості каменів.

Пізніше, однак, почалися серйозніші мінералогічні дослідження, і в монографії "Про природу копалин" чеського вченого Георга Бауера (1494-1555), відомого під ім'ям Георгіуса Агріколи, є розділ, де мінерали класифікуються на основі діагностичних властивостей - за густиною, твердістю т. д. У праці "Історія дорогоцінного каміння і гранильного мистецтва" (1609) Де-Боодта ми знаходимо погляди, значно близькі до сучасних поглядів на мінералогію, а деякі спостереження автора не втратили значення і в наші дні. У 1611 р. відомий математик та астроном І. Кеплер на основі особливостей геометрії п'яти Платонових тіл показав можливість отримання одних форм з інших шляхом притуплення їх ребер і тим самим розвинув ідею про втечу кристалічних форм та про можливість співіснування в одному кристалі різних кристалічних форм (комбінацій). Крім того, Кеплер зробив спробу пояснити правильну форму сніжинок (рис. 2).

Датою зародження наукової мінералогії вважають 1669 р., коли датський лікар Н. Стенсен, більш відомий під латинізованим ім'ям Н.Стенон опублікував у Флоренції дисертацію, в якій були викладені результати різноманітних геологічних і мінералогічних спостережень - а саме результати вимірювань кристалів кварцу (Рис. ), на основі чого було зроблено висновок про те, що кути між відповідними гранями цих кристалів завжди однакові незалежно від форми та розмірів кристалів.

У 1784 році французький професор мінералогії та кристалографії Рене Жюст Гаюї, відомий як почесний член Паризької академії та як абат Гаюї, розвинув свою теорію будови кристалів, так звану "теорію зменшення", та сформулював другий основний закон кристалографії – закон раціональних відносин параметрів. До цього періоду відноситься розробка німецьким мінералогом та кристалографом К. Вейсом третього основного закону кристалографії, відомого як закон зон, який встановлює залежність між розташуванням граней та ребер кристала. Основи внутрішньої будови мінералів можна пов'язати з ім'ям видатного кристалографа Є.С. Федорова. У його відомій роботі "Симетрія правильних систем фігур" (1890) виведені всі можливі геометричні закони, які керують розташуванням в кристалах атомів, іонів, молекул.