Farbe

Die Farbe eines Objekts (Minerals) ist keine wirkliche Stoffeigenschaft. Farbe ist eine Wahrnehmung und hängt von der  Lichtquelle und unserem Sehsystem ab. Wird ein Mineral (z.B. Azurit) von einer Lichtquelle (Photonenquelle), wie z.B. der Sonne bestrahlt werden in der Kristallstruktur bestimmte Atome/Ionen, bzw. deren Elektronen angeregt und in ein höheres Energieniveau gehoben. Im Azurit geschieht dies hauptsächlich in den d-Orbitalen der Cu²⁺-Ionen. Entspricht die Energie eines Photons also genau dem Unterschied zwischen zwei Energieniveaus eines Elektrons, wird das Photon absorbiert, und das Elektron springt auf das höhere Energieniveau. Photonen mit anderen Energien (Wellenlängen) werden nicht absorbiert und stattdessen reflektiert. In Azurit absorbieren diese Cu²⁺-Ionen Photonen aus dem roten und gelben Bereich des Lichtspektrums. Das übrigbleibende Licht (Photonen), das hauptsächlich aus den blauen Wellenlängen besteht, wird abgegeben und erscheint für unser Auge als Blau. 

Eine weitere Ursache der Farberzeugung von Mineralen sind Gitterfehler in dessen Kristallstruktur, sogenannte Farbzentren. Ein häufig vorkommendes Beispiel sind F-Zentren, die entstehen wenn in der Struktur des Mineral bestimmte Atome/Ionen fehlen (Leerstellen). Die leeren Stellen werden durch ein oder mehrere Elektronen besetzt, welche für eine spezifische Absorption bestimmter Wellenlängen sorgen und das jeweilige Mineral dadurch Färben. Eine häufige Ursache dieser Gitterfehler in der Natur ist eine radioaktive Bestrahlung (meistens α-Teilchen), z.B. durch vergesellschaftete Minerale, mit radioaktiven Nukliden in ihrer Struktur. Weitere Beispiele für Farbzentren sind M-, R- oder N-Zentren. 

Man unterscheidet allgemein unter der idiochromatischen und der allochromatischen Färbung. Idiochromatisch sind Minerale, deren Farbe aufgrund ihrer chemischen Zusammensetzung eindeutig und charakteristisch ist. Das bedeutet, dass die Farbe auf das Vorhandensein bestimmter chemischer Elemente zurückzuführen ist, die ein integraler Bestandteil der Kristallstruktur des Minerals sind. Ein Beispiel für ein idiochromatisches Mineral ist Malachit, dessen charakteristische grüne Farbe auf das Vorhandensein von Kupfer zurückzuführen ist, welches wiederum ein fester Bestandteil der Kristallstruktur ist. Im Gegensatz dazu haben allochromatische Minerale eine variable Farbe aufgrund von Spurenelementen, Einschlüssen oder Defekten in der Kristallstruktur, wie zum Beispiel Quarz, der je nach Art der Beimengung und Reinheit unterschiedliche Farben aufweisen kann. 

In einigen Fällen kann das Sonnenlicht eine Auswirkung auf die Farbveränderung von Mineralen haben, insbesondere der hochenergetische UV-Anteil. So kann die Strahlung mit derartig geringer Wellenlänge Farbzentren zerstören, Ionen reduzieren oder oxidieren (z.B. Fe²⁺ zu Fe³⁺) oder sogar feste chemische Bindungen in der Kristallstruktur zerstören. Um Verfärbungen durch Sonnenlicht zu vermeiden, sollten Mineralien idealerweise nicht direkt der Sonne ausgesetzt werden und in dunklen oder kühlen Räumen aufbewahrt werden.