Определение других физических свойств

Диагностику камней по физическим параметрам обычно проводят на основе показателей, характеризующих их твердость, плотность, массу, люминесценцию и др.

Твердость — показатель, характеризующий способность ювелирных камней сопротивляться внешнему механическому воздействию. В геммологии принята десятибалльная шкала Мооса, каждая градация которой представлена минералом-эталоном с определенной твердостью: графит, тальк—1, гипс—2, кальцит — 3, флюорит — 4, апатит — 5, толевой шпат — 6, кварц — 7, топаз — 8, корунд — 9, алмаз — 10. Практически все драгоценные камни имеют твердость выше 7 по шкале Мооса, поэтому для определения твердости камней достаточно иметь набор из 5 эталонов: стекло (твердость 5,5), кварц или напильник по металлу (7), топаз (8), корунд или корундовый стеклорез (9), алмазная гравировальная игла (10). Испытание на твердость проводят царапанием эталоном по нижним граням исследуемого камня (в случае если твердость последнего выше, эталон не будет оставлять на нем царапин). Начинать определение следует с помощью эталона низкой твердости (кусочка стекла). Необходимо проявлять осторожность при определении твердости ограненных камней и камней в ювелирных изделиях.

Плотность — отношение массы камня к объему. Плотность драгоценных камней колеблется от 1 до 7 г/см3. Драгоценные камни алмаз, рубин, сапфир имеют более высокую плотность по сравнению с плотностью главных породообразующих минералов, поэтому очень часто они концентрируются отдельно, образуя россыпные месторождения. В практике исследования камней обычно применяют два метода определения их плотности: гидростатическое взвешивание или погружение в тяжелые жидкости.

Метод гидростатического взвешивания основан на определении объема камня по массе вытесненной им жидкости. Камень взвешивают на лабораторных весах с точностью 0,0001 г. Вначале взвешивают камень, укрепленный на тонкой медной проволоке на воздухе (М). Камень должен быть предварительно очищен в спирте или ацетоне для удаления жировых пленок, ухудшающих смачиваемость поверхности. Затем камень взвешивают, погрузив его в воду (МВ). Плотность камня (Л) вычисляют по формуле:

П=ПВ[М/(М—МВ)],

где Пв — плотность воды (при комнатной температуре равна 0,9982).

Метод погружения камней в тяжелые жидкости более прост и применяется главным образом для дифференциации большого количества природных камней, заменителей и имитаций. Например, при диагностике алмазов готовят раствор тяжелой жидкости (жидкости Клеричи—раствор формиата и малоната таллия), доведя его плотность до 3,54 г/см3. Алмазы, погруженные в этот раствор, будут плавать на поверхности, заменители же (такие, как рутил, сфен, фианит, ИАГ) опустятся на дно.

Другим достаточно точным способом определения плотности является пикнометрический, основанный на использовании специального стеклянного сосуда (пикнометра) с двумя отверстиями, одно из которых закрывается пробкой с термометром и используется для заливки воды и опускания камня, а другое венчает узкий отросток с нанесенными на него делениями для определения высоты воды в сосуде [43. Вначале взвешивают камень (М). Заполняют пикнометр водой до метки и взвешивают снова (Мп). Опускают в сосуд камень, осторожно удаляют воду (доводят до метки) и вновь взвешивают (МВ). Плотность камня (Я) рассчитывают по формуле:

П=ПВ[М/(М+Мn) -МВ],

Массу камней—определяют взвешиванием на аналитических весах в граммах, а затем при необходимости пересчитывают в караты (1 карат равен 0,2 г.). Если камень находится в изделии, его массу определяют по линейным размерам с помощью специальных таблиц и формул [1, 5], принятых в ювелирной промышленности. Расчетный метод не дает точной оценки, но ошибка определения массы не превышает обычно 10%, что приемлемо при исследовании камней.

Люминесценция — свечение некоторых камней под действием ультрафиолетовых лучей. Люминесценция камней вызывается главным образом присутствием в них примесных элементов; она может быть разной как по окраске, так и по интенсивности. Испытание камней, как правило, проводят при двух длинах волн ультрафиолетового излучения — 254 и 365 нм, так как некоторые камни реагируют на излучение только одной из указанных длин волн. Ярко-красная люминесценция красных камней часто указывает на то, что они являются рубинами природного или искусственного происхождения; мутно-желтая люминесценция при длине волны излучения 365 нм указывает на то, что исследуемый объект является стеклом; желтоватая люминесценция у прозрачных камней с алмазным блеском позволяет отнести их к фиани-там, так как у похожих на них бриллиантов люминесценция либо голубоватая (бывает и других цветов), либо отсутствует.

Теплопроводность. Это физическое свойство положено в основу принципа действия детекторов бриллиантов (алмазов) типа “Diamondprob”. Рядом отечественных конструкторских бюро и организаций изготовлен аналог такого прибора, как, например, ДБ-1 (“Гиналмаззолото”), позволяющий экспрессно диагностировать бриллианты и отличать их от имитаций и заменителей.