3. Властивості ювелірних каменів
Зазвичай ювелірні камені мають кристалічну структуру, але зустрічаються серед них і некристалічні (аморфні). Камені з кристалічною структурою складаються з окремих кристалів, які являють собою багатогранники.
Коштовні камені бувають різноманітними за кольором: трохи забарвленими, рясно забарвленими, забарвленими смугами, плямами, з переливом тощо. За ступенем прозорості розрізняють камені прозорі, напівпрозорі та непрозорі.
Різноманітність кольору зумовлюється наявністю в каменях хромофорів, тобто елементів-носіїв кольору, які надають яскравості та краси каменям. Так, сполуки міді дають каменям зеленого або синього кольору (малахіт, бірюза), закис заліза – зелено-бурого або зелено-жовтого кольору (нефрит, хризоліт), а окис заліза – червоного або червоно-бурого кольору (гематит або кровавик). Ювелірні камені з марганцем забарвлені в рожевий або червоний кольори (родоніт, рожевий кварц), мінерали з хромом мають фіолетове, червоне або зелене забарвлення (рубін, олександрит, гранат, шпінель, смарагд).
Заломлення світла – одна з основних естетичних властивостей ювелірних каменів. Показник заломлення – це відношення швидкості світла у порожнечі до швидкості світла в даному середовищі. Показник заломлення повітря дорівнює 1, води – 1,33, алмазу – 2,4, сапфіру – 1,76, топазу – 1,62, фіаніту – 2,2.
Блиск каменів залежить від їх здатності до заломлення і відбивання променів, а також від характеру поверхні, що відбиває. За інтенсивністю блиск коштовних каменів може бути виблискуючим, сильним, слабким і тьмяним. Розрізняють блиск діамантовий, виблискуючий, скляний, жирний, смолистий і шовковистий. Сильний блиск мають добре і правильно огранені та відполіровані камені.
Огранка – сполучення різних форм і розмірів граней, що нанесені на поверхні каменів. Огранка значно підсилює заломлення, відбивання та дисперсію світла, що викликає гру та блиск огранованого каменя. Так, після огранки алмаз перетворюється на виблискуючий діамант.
Хімічна стійкість властива всім ювелірним каменям, вона є однією з причин їх довговічності та тривалого збереження. Ювелірні камені мінерального походження майже не розчиняються у лугах і кислотах. Камені органічного походження (перли, коралі, янтар, перламутр) хімічно менш стійки порівняно з ювелірними каменями мінерального походження.
Густина ювелірних каменів є важливою характеристикою для визначення маси виготовленого ювелірного виробу, для розрахунків деяких механічних властивостей каменів (міцність, твердість тощо). Густина ювелірних каменів різна. Так, густина топазу складає 3,56 г/см3, алмазу – 3,52 г/см3, аметисту – 2,5 г/см3.
Твердість – здатність ювелірного каменя чинити опір руйнуванню. Вона залежить від природи каменя, характеру його будови, геометричної форми, розмірів та розташування атомів, а також від сил взаємодії його окремих часток. Для визначення твердості каменів використовують шкалу Мооса. За шкалою Мооса найвищу твердість має алмаз – 10, далі йдуть корунд – 9, топаз – 8, кварц – 7 і т.п.
3.1. Характеристика ювелірних каменів
До коштовних каменів відносять камені мінерального походження – алмази, рубіни, сапфіри, смарагди , та органічного походження – перли. Коштовні камені мінерального походження мають високу прозорість, яскравий блиск, підвищену твердість, високий ступінь зношуваності. Перли є непрозорими, слабко блискучими, значно менш твердими.
Алмаз (в перекл. з арабської мови – «найтвердіший», в перекл. з грецької мови – «незламний») – найтвердіша речовина у природі. Це обумовлено міцністю зв’язків атомів вуглецю, з яких він складається. Алмаз володіє високою стійкістю на стирання, що перевищує в 150 разів стійкість корунду і в 1000 разів – стійкість кварцу. Але алмаз є досить крихким, при ударі він легко руйнується.
Твердість алмазу дорівнює 10, густина – 3,5...3,52 г/см3, показник заломлення – 2,4. Під дією сонячних променів, катодних, ультрафіолетових та рентгенівських випромінювань алмаз сяє блакитним, рідше – зеленим, жовтуватим або білим світлом. Алмаз – гарний провідник теплоти, поганий провідник електрики, є хімічно стійкою речовиною.
Діамант (в перекл. з французької мови – «блискучий») являє собою оброблений (огранений) алмаз. Ступінь якості діаманта залежить від кількості, характеру та місцезнаходження дефектів, що має камінь. Найкращої якості є діамант без кольору, що не має ніяких дефектів, без будь-яких відтінків. Такий діамант називають діамантом «чистої води».
Рубін (в перекл. з латинської мови – «червоний») являє собою прозорий різновид мінералу корунду. Окиси хрому і заліза забарвлюють його в червоний колір. Густина натурального рубіну – 3,9...4,2 г/см3, твердість – 9, за здатністю відбивати світло він поступається тільки діаманту і має показник заломлення 1,76...1,77.
Сапфір, як і рубін, є прозорим різновидом корунду. Він має ті ж самі властивості, але інший колір, який зумовлюється вмістом домішок окисів титану та заліза. Сапфір буває різного кольору – від темно-синього оксамитового до блідо-блакитного. Під час штучного освітлення сапфіри змінюють колір, як і інші сині камені.
Смарагд – мінерал зеленого кольору. Густина смарагду складає 2,67...2,92 г/см3, твердість – 7,5...8,0, показник заломлення – 1,58. За інтенсивністю забарвлення смарагди можуть мати колір від зеленого до світло-зеленого.
Перли бувають білого, рожевого, блакитного, сіро-сталевого, жовтого і коричневого кольору. Густина перлів дорівнює 2,6...2,8 г/см3, твердість – 3,5...4,5. Найкращими за якістю є перли білого і рожевого кольору, круглі за формою, блискучі. У зв’язку з тим, що перли містять органічні речовини, вони не є міцними та з часом втрачають блиск та красу.
3.2. Детектор коштовних каменів «Кристал-1» призначений для оперативної ідентифікації алмазів та діамантів. Показання приладу дозволяють відрізнити алмази від їх штучних та природних імітацій.
Детектор коштовних каменів «Кристал-1» (рис. 12) складається з блока індикації, пробника та сітьового шнура.
Блок індикації виконаний в корпусі прямокутної форми. На лицьовій панелі 15 індикаторного блока розташовані дві сигнальні лампочки – «Заряд» 1 і «Робота» 2, гальванометр 4, потенціометр 7, гніздо для кристалу 8, лівий 12 та правий 11 тестові зразки (площадки), кнопка вимірювання 13, перемикач положення «Робота-Заряд» 14. У кришці 3 корпусу є відсік для пробника 10. На правій боковій панелі виконані рознімач 5 для підключення сітьового адаптера і рознімач 6 – для підключення сітьового шнура 9.
Пробник являє собою металевий стрижень, у торцевій частині якого встановлено термісторний датчик. Гальванометр має шкалу, що профарбована в різні кольори: ліва частина шкали зеленого кольору, права – червоного. На межі між кольоровими ділянками є чорна риска. У корпусі індикаторного блока розміщений нікель-кадмієвий акумулятор, а також зарядний пристрій.
Рис. 12. Детектор коштовних каменів «Кристал-1»:
1 – сигнальна лампочка «Заряд»; 2 – сигнальна лампочка «Робота»; 3 – кришка; 4 – гальванометр; 5 – рознімач для підключення сітьового адаптера; 6 – рознімач для підключення сітьового шнура; 7 – потенціометр; 8 – гніздо для фіксації кристалу; 9 – сітьовий шнур; 10 – пробник; 11 – правий тестовий зразок;12 – лівий тестовий зразок; 13 – кнопка вимірювань; 14 – перемикач положення «Робота-Заряд»; 15 – лицьова панель
Для проведення досліджень ставлять перемикач 14 у верхнє положення «Робота», натискають кнопку вимірювань 13. Після недовгого гудка починає блимати сигнальна лампочка 2 і через 40 с прилад готовий до роботи.
Якщо акумулятор приладу розряджений і напруга нижча за норму, виникає переривчастий звуковий сигнал. Для зарядки акумулятора необхідно підключити сітьовий шнур до рознімача 6 та до електромережі і перевести перемикач 14 у положення «Заряд». При цьому загоряється сигнальна лампочка 1. Для повної зарядки акумулятора потрібно 12 годин.
Для перевірки готовності приладу до роботи необхідно кінчиком пробника 10 торкнутися тестових зразків. При торканні лівого зразка 12 стрілка гальванометра 4 повинна трохи переміститися, при торканні правого зразка 11 стрілка повинна досягти чорної риски гальванометра. Невиконання цих умов означає непрогрів пробника або неправильне калібрування приладу.
Для калібрування приладу вмикають кнопку вимірювань 13. Через 50с після цього, утримуючи пробник на правому еталонному зразку, викруткою встановлюють потенціометр 7 у таке положення, за якого стрілка гальванометра 4 зупиняється на чорній рисці.
Під час проведення досліджень беруть оправу кристала, що досліджується, а при відсутності її розміщують кристал у гнізді 8 на панелі приладу. Торкаються кристалу протягом 10 с кінцем пробника. Якщо при цьому стрілка гальванометра підходить до чорної риски або переходить за неї, то кристал, який ідентифікується, з великою імовірністю – алмаз. Якщо пробник випадково доторкнувся металевої оправи, для запобігання помилок в ідентифікації виникає звуковий сигнал. Звуковий сигнал зникає за зникнення контакту з металевою оправою. Якщо протягом 2…3 хв прилад не використовується, він автоматично вимикається, і індикатор 2 згасає. Для проведення наступних вимірювань потрібно натиснути кнопку 13 і перевірити готовність приладу до роботи за тестовими зразками.