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A.ABREAL, Les Couleurs dans les Minéraux, J. of Pers. Mineralogist, vol.1, page 07-32, 20023.1.3 Quelques définitionsSelon que l’ion de l’élément de transition soit présent en grande quantité, ou seulement entant qu’impuretés, on distingue deux types de coloration :a) La coloration idiochromatiqueLa coloration idiochromatique est intrinsèque au minéral, c’est à dire qu’elle est due à laprésence d’ions « colorants » en grande quantité dans le minéral, ions qui sont l’essencemême du minéral et non pas des impuretés. On peut citer par exemple, les ions Cu 2+ dela malachite ou de l'azurite. Ces ions apparaissent dans la formule de la composition duminéral malachite : Cu 2 CO 3 (OH) 2 , azurite Cu 3 (CO 3 ) 2 (OH) 2 .b) La coloration allochromatiquePar opposition à la coloration idiochromatique, la coloration allochromatique est due à desions présents en faible quantité dans le minéral. Ce sont des impuretés et ilsn’apparaissent pas dans la formule du minéral.Enfin, n’omettons pas la possibilité qu’il y ait pour un minéral donné, plusieurs ions d’éléments detransition, ou plusieurs déviations des orbitales dispersées dans le minéral, il y a alors plusieursniveaux d’excitation avec des gaps d’énergies différents et des longueurs d’ondes associéesmultiples. Dans ce cas, le minéral va absorber toutes les ondes incidentes correspondantes,jusqu’à aller, dans le cas limite d’un grand nombre d’ondes absorbées, à être un minéral sombre etopaque.4 LA COLORATION DUE AUX TRANSFERTS DE CHARGENous avons vu que la coloration due à la présence de cations métalliques d’éléments detransition était due à l’excitation d’électrons entre des niveaux non dégénérés (c’est à dire séparés)des orbitales atomiques 3d. Ce mécanisme est donc interne au cation lui-même.Dans certains cas de coloration, ce saut d’électron dû à son excitation par la lumière ne s’effectuepas entre ces niveaux 3d. L’électron est parfois plus délocalisé, non plus autour d’un seul atome,mais au sein d’un groupement d’atomes ou molécule. Le transfert de cet électron s’effectue alorsdans ce groupement, dans les orbitales moléculaires.Il existe trois types de transferts de charge :- Oxygène-ion métalliqueex : Fe 3+ -O 4 jaune à brun : béryl, goethiteCr 6+ -O 4 orangé à rouge : crocoîteV 5+ -O 4 jaune à rouge : vanadiniteV 4+ -O 4 bleu : cavansiteMn 6+ -O 4 orangé : wulféniteAs-O 4 jaune orangé : mimétiteU-O 2 jaune avec fluorescence autunite et uranotileW-O 4 bleu : scheeliteCes transferts de charge absorbent généralement des énergies importantes dansl’ultraviolet ou le bleu, et les minéraux colorés par ces groupements vanadanates,chromate, … sont de couleur chaudes, orange-rouge.Une particularité est à signaler en ce qui concerne l’ion uranyle UO 2 2+ . Ce complexeabsorbe dans le bleu au titre du phénomène de transfert de charge entre l’uranium etl’oxygène, ce qui colore l’autunite en jaune. Mais se superpose à ce phénomène de lafluorescence dans le jaune-vert, conférant au minéral son aspect si particulier.- 18 -
A.ABREAL, Les Couleurs dans les Minéraux, J. of Pers. Mineralogist, vol.1, page 07-32, 2002Groupement Minéraux Groupement MinérauxCr 6+ -O 4 Crocoite (Tasmanie) V 5+ -O 4 Vanadinite (Maroc)V 4+ -O 4 Cavansite Mn 6+ -O 4As-O 4Wulfénite et mimétite (Mexique)U-O 2Autunite (France)- Ion métallique – oxygène – ion métalliqueex : Fe 2+ -O-Fe 3+ bleu aigue marineLazulite, saphirFe 2+ -O-Ti 4+ bleu disthènemarron phlogopiteSouvent ce transfert de charge intervient entre deux ions de charges différentes.Dans le cas de l’aigue-marine, il y a deux cations Fe 2+ et Fe 3+ voisins, tous deux ensubstitution de l’aluminium en sites octaédriques empilés parallèlement à l’axehexagonal du minéral. Il peut alors y avoir transfert d’un électron entre ces deuxcations, tout en respectant la neutralité de l’ensemble. L’absorption de ce phénomèneintervient fortement dans le jaune et l’orange, colorant ainsi le béryl en bleu. Il est ànoter que si la concentration en Fe 2+ augmente, les transferts s’effectueront plutôtentre Fe 3+ et O 2- comme dans le cas précédent et la coloration est décalée vers le vertpuis le jaune.- 19 -
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