Потребительские свойства ювелирных камней

Ценность ювелирных камней определяется их свойствами, а также тем, насколько редко камень встречается в природе. Многие свойства юве­лирных камней обусловлены условиями образования этих минералов и их внутренним строением, т. е. структурой. Существуют два типа строения веществ: кристаллическое и аморфное (структура ювелирных камней в основном кристаллическая).

При кристаллическом строении вещества его атомы или группы атомов расположены на определенных взаимных расстояниях и в строгом порядке.

При аморфном строении вещества межатомные расстояния и взаимное распо­ложение атомов либо их групп не упорядочены или частично упоря­дочены.

Различия в порядке атомов внутри кристаллов обусловливают мно­гие различия в их свойствах, в том числе таких, как цвет, твердость, спайность.

Если минералы или горные породы не имеют регулярного внутрен­него расположения атомов, характерного для кристаллов, они назы­ваются аморфными. Типичный пример аморфного материала — обычное стекло. Из камней аморфную структуру имеют опал и обсидиан. При разрушении аморфных минералов и горных пород, получается (образуется) раковистый излом.

Кристаллы представляют собой многогранники и могут иметь раз­личную форму: гексаэдр (шестигранник-куб), октаэдр (восьмигранник), ромбододекаэдр («ромбо» указывает на форму ромба, «додека» — две­надцать), пентагондекаэдр («пента» — пять, «гон» — угол), который также имеет двенадцать граней, как и ромбододекаэдр, но грань в фор­ме пятиугольника. Существуют и более сложные формы кристаллов. Если посмотреть на камень в микроскоп, то можно увидеть, что он со­стоит из мельчайших кристалликов — зерен.

Основными потребительскими свойствами ювелирных камней яв­ляются их прозрачность, блеск, цвет, светопреломление и светорассеивание, твердость, плотность, спайность.

Прозрачность — это способность камня пропускать сквозь себя лучи света. Прозрачность зависит от структуры кристаллов, наличия в них трещин, твердых и газовых и жидких включений. В тонкозернистых агре­гатах, состоящих из множества мельчайших, различно ориентирован­ных частиц, свет многократно преломляется в различных направлениях, рассеивается и отражается, вследствие чего такие агрегаты малопро­зрачны или совсем непрозрачны по сравнению с монокристаллами того же минерала (например, полупрозрачный или непрозрачный халце­дон — это скрыто кристаллическая разновидность прозрачного квар­ца). По степени прозрачности ювелирные камни делятся на следующие группы:

• прозрачные — все бесцветные и слабоокрашенные вставки, сквозь пластинки которых толщиной 3-5 мм ясно виден предмет;

• полупрозрачные - через пластинки, которых предметы видны неясно;

• просвечивающиеся - через пластинки, которые нельзя различить предмет;

• непрозрачные.

При этом некоторые непрозрачные камни при малой толщине ста­новятся просвечивающимися — например, родонит при толщине ме­нее 5 мм. Прозрачность в значительной мере определяет применение камня и его стоимость. Количественно степень прозрачности (коэффициент пропускания света) определяют на спектрофотометре. Про­зрачность ювелирных камней определяется визуально при просмотре их на просвет.

Блеск камня – это способность драгоценных камней отражать свет под широкими углами, (этот эффект значительно усиливается огранкой драгоценных камней – игрой множества граней, вырезанных под точно выбранными углами) или иначе это эффект отражения света от поверхности камня. Блеск зависит главным образом от показателя преломления и качества полировки камня. Исключение составляют вещества, имеющие металлический блеск (золото или пирит). Большое влияние на блеск оказывает твердость камня, так как чем тверже камень, тем лучше он полируется. Алмаз имеет характерный алмазный блеск, такой же блеск, но в меньшей степени, наблюдается и у других камней с высоким (большим) показателем преломления – циркона и демантоида. Большинство камней имеет стеклянный блеск. Блеск бывает смолянистый, восковой, жемчужный и шелковистый.

Его интенсивность тем больше, чем резче разница между скоростью света в воздухе и в данном камне, т. е. интенсивность блеска тем больше, чем выше показатель преломления. У воздуха он равен 1, у воды - 1,33; стекла — 1,5; алмаза — 2,4; фианита — 2,2; сапфира — 1,67 и т.д.

По характеру блеска различают следующие его типы:

-стеклянный блеск (характерен для светлоокрашенных минералов);

- смолистый блеск (для темноокрашенных);

-алмазный или полуметаллический блеск.

Интенсивность блеска зави­сит от химического состава минерала и характера его кристалличе­ской структуры. Правильно выбранная и высококачественная огран­ка усиливают естественный блеск камня.

Наряду с прозрачностью красота большинства ювелирных камней зависит от их цвета, оттенка тона и интенсивности окраски.

Цвет ювелирного камня зависит от спектрального состава пада­ющего на него света и способности камня поглощать или отражать определенные световые лучи. Глаз наблюдателя воспринимает, по сути «остаточный цвет» (цвет падающих световых лучей за вычетом лу­чей, поглощенных объектом).

Наукой выделено три типа окраски ювелирных камней — идиохроматическая, аллохроматическая и псевдохроматическая.

Идиохроматическая окраска обусловлена тремя основными особен­ностями ювелирного камня:

• наличием в его составе химических элементов в виде основных ионов или групп ионов и изоморфных примесей.

К элементам, обусловливающим окраску, относятся: титан, ванадий, хром, мар­ганец, железо, кобальт и никель. В меньшей степени хромофорами (красителями) являются иттрий, тербий и др. Примерами такой окраски служат красный цвет рубина и зеленый изумруда, образующиеся за счет ионов хрома различной валентности.

Под действием иони­зирующей радиации в реальных кристаллах различной структуры с примесными дефектами (аметист, дымчатый кварц, зеленые алмазы) образуются электронно-дырочные центры окраски.

Идиохроматическая окраска является неотъемлемой частью химического соединения. Сохраняя свои основные черты, окраска такого типа может меняться от образца к образцу, как по густоте, так и по оттенкам цвета.

Аллохроматическая окраска обусловлена механическими включе­ниями минералов, органических соединений, пузырьков газа. Напри­мер, красновато-коричневая окраска авантюрина связана с наличием в кварце чешуек гетита, а зеленый цвет того же минерала вызван при­сутствием мелких листочков жильбертита. Сердолики окрашены микровключениями оксидов и гидрооксидов железа, цвет хризопраза зависит от наличия солей никеля и т. п.

Исследование природы аллохроматической окраски сводится к идентификации минералов-включений и осуществляется с помощью специальных методов: электронной микроскопии, рентгеноспектрального анализа и оптической спектроскопии.

Псевдохроматическая окраска, связанная с эффектами «игры света», обусловливает отнесение многих обычных минералов к разряду ювелирных камней, В геммологической практике различают следующие виды псевдохроматизма (оптических цветовых эффектов) минералов:

-астеризм («эффект звезды»);

-«кошачий глаз»;

-опалесценция;

-шиллересценция (цветовой «эффект лунных камней») и др.

Интенсивность окраски камней подразделяется на следующие группы:

-слегка окрашенные;

-густо – окрашенные;

-окрашенные полосами (яшма);

-пятнистые (амазонит).

Как правило, чем ярче, интенсивнее окраска камня, тем он ценнее. Исключение составляют алмазы, среди которых наиболее ценным считаются абсолютно бесцветные или с чуть заметным голубоватым оттенком камни. Высоко ценится у ювелирных камней способность менять окраску в зависимости от освещения. Например: у александрита при дневном свете цвет зеленоватый, а при искусственном свете цвет красноватый. Цвет камней определяется визуально и спектроскопическими методами. Наиболее часто, для этих целей, используется фильтр Челси.

Светопреломление – это явление, когда при прохождении света через две разные среды, часть света отражается, а часть света проходит через границу сред, меняя при этом направление распространения, т.е. происходит преломление света.

Показатель преломления опреде­ляется по формуле

n= sin α / sin β,

где: α — угол падения;

β — угол преломления;

п — показатель прелом­ления (двупреломления).

Для определения показателей преломления ювелирных камней в геммологической практике широко используются рефрактометры.

Светорассеивание (игра)– это явление, когда при прохождении через разные минералы цветовые составляющие белого луча света имеет разные углы преломления. Это изменение показателей преломления (дисперсия) обуславливает разложение лучей света на составные части спектра и ограненный камень имеет искрящуюся игру цветов, радужный блеск, при этом, чем больше угол преломления света, тем больше световая игра.

Цветные составляющие белого луча света по-разному преломляются в минералах. Дисперсия (изменение пока­зателей преломления в зависимости от длины волны) обусловливает разложение лучей света на составные части спектра и ограненный ка­мень имеет искрящуюся игру цветов, радужный блеск. Сильно выра­женная дисперсия характерна лишь для некоторых ювелирных кам­ней: алмаза, демантоида, сфена, циркона. Игра камня видна визуально. Чем больше преломляется световой луч, проходящий через камень, тем больше световая игра, т. е. при диагностике ювелирных камней определяют не саму дисперсию показателей преломления, а так назы­ваемый дисперсионный эффект, т. е. цветовую игру ограненных кам­ней.

Твердость — способность ювелирного камня сопротивляться раз­рушению, определяет его сопротивление истиранию при огранке, шлифовке, полировке и в процессе эксплуатации ювелирных изделий.

Определяется твердость по шка­ле Мооса, состоящей из 10 эталонных минералов. Эти минералы по степени твердости располагаются в следующем порядке; 10 — алмаз, 9 — ко­рунд, 8 — топаз, 7 — кварц, 6 - ортоклаз, 5 - апатит, 4 - флюорит, 3 — кальцит, 2 — гипс, 1 — тальк. Твердость минерала по этой шкале выра­жают номером эталонного минерала, оставляющего царапину на более мягком минерале.

Следует отметить, что вследствие анизотропии кристаллов твердость в разных направлениях различается. Даже алмаз обладает анизотропией твер­дости, что позволяет производить его распиловку и огранку. Минера­лы с твердостью 8-10 единиц считаются имеющими твердость драго­ценных камней. Камни с твердостью менее 7 единиц не стойки даже против обычной пыли, так как она содержит мельчайшие частицы кварца, поэтому в процессе эксплуатации полировка таких камней легко повреждается и их блеск ухудшается

Плотность - отношение массы вещества к массе такого же объема воды. Плотность ювелирных камней непосредственно не сказываете на их красоте. Определение плотности проводят при диагностике драгоценных камней.

Спайность — способность минералов раскалываться или расщепляться по ровным плоским поверхностям. Это свойство ювелиры учитывают при шлифовке и огранке камней. Драгоценные камни с сильно развитой спайностью (топаз) следует беречь от ударов.