Драгоценные камни и их свойства
В производстве художественных изделий из металла, в особенности ювелирных украшений, всегда используются не считая металлов кроме этого и неметаллические материалы и прежде всего драгоценные их заменители и камни.
Драгоценными камнями именуются природные минералы либо искусственно выращенные кристаллы, отличающиеся яркой и различно-Цветной окраской, прозрачностью, блеском, высокой твердостью, химической стойкостью и некоторыми вторыми особенностями.
Драгоценные камни характеризуются большой ценой, поскольку они как правило весьма редко встречаются в природе, а их обработка и получение весьма трудоемки.
На данный момент сокровище камня определяется:
– красотой, которая обусловливается цветом, блеском, прозрачностью и другими оптическими особенностями.
– стойкостью, т. е. твердостью, устойчивостью против хи-» мических реагентов, постоянством окраски и т. п.
– уникальностью — малой распространенностью и, само собой разумеется, мо дой.
Химические особенности. По составу драгоценные камни являются самые обычные и очень распространенные в природе вещества; большинство их относится к окислам и силикатам. Лишь один бриллиант является простоемвещество — кристаллический углерод.
Но, не обращая внимания на распространенность веществ, из которых состоят драгоценные камни, они отличаются очень характерными показателями, выделяющими их среди вторых минералов. В первую очередь— это высокая химическая стойкость, нерастворимость (либо малая растворимость) в щелочах и кислотах, и высокая тугоплавкость. К примеру, кварц плавится при температуре 1625 °С; корунд — 2050 °С, циркон — 3000 °С, бриллиант — при 3600 °С.
Химическая стойкость обусловливает сохранность и долговечность драгоценных камней. Исключение составляют камни органического происхождения: янтарь, жемчуг, перламутр, коралл, гагат. Они легко подвергаются действию кислот, и плавятся (янтарь) либо обугливаются при накаливании и т. п.
Плотность. Это физическое свойство имеет значительное значение при определении драгоценных камней, и для распознавания подделок. самый лёгким из драгоценных камней есть янтарь — его плотность 1,0—1,1; самый тяжёлый — гематит (кровавик)— 4,9—5,3.
Плотности остальных камней находятся в промежутке от 1 до 5. В табл. 17 приведена плотность драгоценных камней.
Единицей измерения алмазов и некоторых вторых особенно полезных камней (изумруда, рубина, сапфира) помогает карат, равный 200 мг. Остальные камни — поделочные и синтетические — измеряются в граммах.
Твердость. Это одно из самых значительных механических йств камня. Твердость снабжает долговечность и стойкость св нки камня, чёткость и сохранность его полировки и граней (не-°тираемость). Твердость определяет кроме этого степень трудности обработки (гранения) камня.
Обширно распространенным методом делеНия твердости камней помогает использование шкалы Мооса. ° сейчас для более правильного определения твердости используется способ, основанный на принципе вдавливания в испытуемый минерал алмазной призмы.
Цвет (окраска камня). Это свойство драгоценных камней есть одним из самые существенных, в особенности в ювелирном деле.
Имеются следующие окраски камней:
1. Идиохроматическая, т. е. постоянная окраска камня (от гр. «идиос» — личный и «хромое» — цвет), характерная Данному составу минерала, к примеру зеленая окраска, свойственная малахиту (водной углекислой соли меди). Идиохроматическая окраска характерна для группы поделочных либо цветных камней (цветников).
2. Аллохроматическая, т. е. чужая, изменчивая (от гр. «аллос» — другой, чужой). Она не связана конкретно с химическим составом камня и зависит от примесей в нем какого-либо элемента, присутствующего время от времени в ничтожных количествах. К примеру, корунд (белый сапфир), воображающий собой чистую окись алюминия, — бесцветен и прозрачен, но примесь окиси хрома придает ему красную окраску и такрй камень именуется ру. двучлен.
Совершенно верно так же соединение титана и железа окрашивает корунд в светло синий цвет, и тогда камень именуют сапфиром.
Это явление связано с особенными особенностями атомов некоторых элементов обусловливать окраску камней (и других веществ и материалов). Такие элементы именуются хромофорами, т.е. носителями окраски. К ним относятся железо, хром, марганец, титан, ванадий, кобальт, никель, медь, и вольфрам и другие.
Помимо этого, эти свойства найдены и у лантаноидов (редкоземельных элементов).
Аллохроматическая окраска характерна для прозрачных камней, объединяемых в группу самоцветов (фактически драгоценных).
Цвет камня есть одним из основных показателей при его определении. Камни владеют нескончаемым разнообразием цветовых оттенков по тону, интенсивности окраски и т. п. Кое-какие камни изменяют собственный цвет в зависимости от дневного либо неестественного освещения. К примеру, александрит при дневном свете имеет темно-зеленый цвет, а при неестественном делается малиново-красным.
Прекрасный при дневном свете розовый турмалин (рубелит) при неестественном освещении теряет собственную красоту, становясь тусклым и чёрным. Напротив, уральский густо-фиолетовый аметист при электрическом освещении получает кроваво-красный отблеск и делается еще прекраснее. У некоторых камней окраска непостоянна и со временем изменяется, выцветает.
К примеру, прекрасный винно-желтый фенакит на солнце выгорает и делается бесцветным. Теряют интенсивность окраски и кое-какие изумруды, время от времени выцветают топазы и т. п.
Согласно данным академика А. Е. Ферсмана, чаще всего в природе аются драгоценные камни зеленого цвета, после этого желтого и ВСТ ено-желтого; реже — бесцветные, красные и красно-бурые; еще реже тёмные и железны-серые и, наконец, совсем редко светло синий и фиолетовые.
Оптические особенности. К оптическим особенностям относятся проз-ачность, показатель преломления, критический угол, коэффициент дисперсии (светорассеяния). Совокупность этих особенностей обусловливает блеск и игру («пламя») камня.
По прозрачности камни условно делятся на три группы: прозрачные, просвечивающие и непрозрачные.
В прозрачных камнях блеск улучшается благодаря полному внутреннему отражению (отражению света от внутренних поверхностей).
Преломлением именуется отклонение светового луча от собственного начального направления при переходе его из воздушной среды в камень (и обратно). Оно характеризуется отношением скорости света в пустоте к скорости света в данной среде — показателем преломления. Чем больше показатели преломления, тем посильнее блеск камня. Ниже в табл.
20 приведены показатели преломления некоторых самоцветов.
Критическим углом именуется угол, при котором происходит переход от преломления к полному внутреннему отражению. Он образуется между направлением луча света и нормалью и зависит от показателя преломления. Чем больше показатель преломления, тем меньше критический угол, при котором происходит полное внутреннее отражение, и тем посильнее думается блеск камня.
К примеру, сверкание алмаза обусловлено тем, что при верной огранке и высоком показателе преломления (2,46) критический угол равен всего 24°. Практически целый свет, что падает на алмаз со всех сторон, благодаря полному внутреннему отражению направляется через верхнюю грань, что и обусловливает сверкание камня.
Коэффициент дисперсии (светорассеяния) — это разность коэффициентов преломления фиолетовых и красных лучей. Чем больше эта разность, тем бросче и разнообразнее игра («пламя») камня, т. е. различные грани камня сверкают всеми цветами радуги. К примеру, у бриллианта коэффициент преломления фиолетовых лучей равен 2,465, а красных — 2,402. Разность этих коэффициентов и образовывает показатель дисперсии бриллианта, равный 0,063.
Показатель дисперсии циркона — 0,059, корунда (сапфир и рубин) — 0,019; топаза — 0,014; кварца — 0,013; шпинели (синтетической) — 0,012.
Огранка — метод, при помощи которого камень приобретает определенную форму. Она играется значительную роль в ювелирном деле, поскольку от типа, тщательности и точности огранки сильно зависит обнаружение всех особенностей камня: оптических и колористических (цвет, блеск и т. п.).
При огранке выполняются следующие операции:
1. Обкалывание (либо подбивка) камня легкими ударами либо опиливание (для менее жёстких пород); наряду с этим удаляется излишек (углы, выступы) для придания камню главной, исходной формы в соответствии с выбранным типом огранки.
2. Неотёсанная шлифовка на чугунном вращающемся круге, покрытом алмазным порошком (для менее жёстких пород камня — корундом либо вторым абразивом). При данной операции камню сообщается определенное число граней, расположенных в соответствии с формой огранки в последовательности и определённом порядке.
3. Полировка, либо отделка, создаваемая на кругу, покрытом алмазной пылью, растертой на масле (для менее жёстких пород используются окись хрома и другие полировочные пасты). Камень при данной операции укрепляется на особое приспособление, разрешающее весьма совершенно верно выдерживать строго определенные углы и создавать полировку с определенной нагрузкой.
Формы огранки весьма разнообразны.
самая древней из них есть кабошон, что на данный момент имеет следующие разновидности:
1. Несложный кабошон представляет собой отрезок шара (сегмент) либо овоида. Используется для огранки непрозрачных камней с прекрасной цветной поверхностью (бирюзы, яшмы) и других цветников.
2. Двойной кабошон — чечевицеобразное тело, время от времени грушевидной формы для подвесок. Целесообразно использовать для камней с переливчатой цветной окраской (опала, звездчатого сапфира и др.).
3. Большой кабошон — форма с очень сильно развитой верхней частью; используется для полупрозрачных камней (хризопраса, сердолика, халцедона).
4. Полый либо выпукло-вогнутый кабошон — форма с углублением на нижней поверхности; используется для прозрачных, но через чур близко окрашенных камней (граната, альмандина).
Рис. 1. Огранка «роза»
Рис. 2. Бриллиантовая огранка
В случае если несложный кабошон (шаровой сегмент) покрыть в пара последовательностей треугольными площадками, то окажется очень распространенная древняя форма огранки — роза (рис. 1). Она используется для небольших алмазов, граната, рубина и других прозрачных камней.
Для полупрозрачных камней (агата, сердолика, халцедона), и для тех из прозрачных, каковые ценятся в основном за красоту окраски (рубина, изумруда, сапфира), используется таблитчатая огранка. Она сверху и снизу ограничена широкими плоскостями и, помимо этого, на верхней стороне имеет 8, 12, 16 произвольно, но симметрично расположенных граней. На нижней части таблицы оставляют слабо выпуклый кабошон либо гранят 4—6 площадок.
В случае если же камень имеет большую толщину, то на нижней части делают ступенчатое размещение граней.
Самым сложным типом, используемым для алмазов и других прозрачных камней (циркона, кварца, топаза), есть бриллиантовая огранка (рис. 2). Она была изобретена Л. Брекеном во второй половине XV в. При данной огранке камень как бы складывается из Двух частей — верхней, именуемой коронкой, и нижней, именуемой шипом.
Наряду с этим коронка ровно вдвое ниже шипа. На камень наносится 56 граней (фасеток), каковые находятся в строго порядке и предусмотренном чередовании. Ребро, отделяющее коронку от шипа, именуется рундистом.
Существуют варианты бриллиантовой огранки. Они заключаются в том, что число фасеток изменяется, но остается неизменно кратным восьми. К примеру, «лестничная» форма имеет 40 граней (не считая площадки и кюлассы — верхней и нижней граней, ограничивающих коронку и шип).
Двойной, либо «лиссабонский алмаз», имеет 72 грани, «двадцатый век» — 80 либо 88 граней. Особенным типом огранки есть так называемая «португальская грань», при которой на верхней и нижней частях камня наносится два последовательности ромбических и три последовательности треугольных фасеток.
Рис. 3. Современная форма огранки алмаза «принцесса»
«Звездчатая» грань отличается тем, что верхняя площадка делается шестиугольной и окружается треугольными фасетками, образующими вместе с ней шестиугольную звезду. Существуют и другие виды огранок, к примеру подвески, слезки, бриолеты и т. п.
Сравнительно не так давно в Англии распространился новый, весьма простой, эффектный и экономичный метод огранки алмазов — так называемая «принцесса» (рис. 3). Алмазы, ограненные по этому типу, являются квадратные, многоугольные, ромбические либо сердцевидные в плане плоские таблички толщиной в пределах 1 — 1,5 мм. Верхняя часть камня имеет маленькое число граней, а нижняя нарезана в форме зубцов.
Грани, образующие зубцы, наклонены под определенным углом, снабжающим полное внутреннее отражение. Резка огранка и алмазов зубцов (полировка и шлифовка) механизированы и производятся на особых профилированных дисках, что дает громадной экономический эффект.
