Właściwości fizyczne kamieni szlachetnych i ozdobnych

Jednym z prostszych sposobów jest ten trzeci polegający na zanurzeniu kamienia w cieczy, która najpierw go unosi. Następnie rozcieńczając i staranie mieszając roztwór dąży się do uzyskania takiej gęstości, w której kamień może pływać na każdym poziomie roztworu. Ciężar właściwy kamienia szlachetnego jest wówczas równy ciężarowi właściwemu cieczy.

Do wyznaczania ciężaru właściwego roztworu używa się wagi Westphala. Jednakże ,by wyeliminować konieczność jej stosowania przygotowuje się cztery ciecze o precyzyjnie ustalonym ciężarze właściwym, umożliwiającym zadawalającą dokładność pomiaru ciężaru kamieni szlachetnych. Ciecze te zazwyczaj sporządzane są z substancji wymienionych poniżej.

1. Jodku metylenu z jodem i jodoformem o ciężarze właściwym 3,60.
2. Czystego jodku metylenu o ciężarze właściwym 3,30.
3. Jodku metylenu rozcieńczonego benzenem o ciężarze właściwym 3,00.
4. Jodku metylenu rozcieńczonego benzenem o ciężarze właściwym 2,65.

Ciecze te dają się przygotować samodzielnie albo można je zakupić. By zapobiegać ich zagęszczaniu, przetrzymywane powinny być w szczelnie zamykanych pojemnikach.

Oznaczenie ciężaru właściwego kamienia szlachetnego wykonuje się zanurzając go wi cieczy nr 1. Jeśli kamień opadnie na dno świadczy to, że jego ciężar właściwy jest większy od ciężaru właściwego cieczy tj. ponad 3,60. Jeśli kamień pływa na powierzchni cieczy to usuwa się go z niej, płucze w benzenie, suszy i zanurza wi cieczy nr 2. Gdy wi niej opada na dno to ciężar właściwy kamienia mieści się w przedziale od 3,30 do 3,60. Gdy unosi się na powierzchni wyjmuje, płucze w benzenie, suszy i zanurza wi cieczy nr 3 i tak dalej. Opierając się oi badanie realizowane w wyżej wymienionych czterech cieczach kamienie szlachetne można pogrupować wi pięć grup jak w tabeli poniżej.

Poza cieczami omówionym powyżej stosuje się także ciecze takie jak te wymienione poniżej.

• Ciecz Clericiego, roztwór o ciężarze właściwym w temperaturze pokojowej wynoszącym 4,25, rozcieńczana wodą destylowaną.
• Ciecz Thouleta, mieszanina o ciężarze właściwym wynoszącym 3,196.
• Ciecz Kleina, o ciężarze właściwym 3,298 i właściwościach roztwarzających żelazo oraz rozkładających węglany, nietrująca.
• Ciecz Rohrbacha, o ciężarze właściwym 3,57.

Do szybkiego określania ciężaru właściwego kamieni szlachetny stosuje się baterie kilku cylindrów szklanych pojemnych na około 25 ml, wypełnianych cieczami ciężkimi o wiadomym ciężarze właściwym. Cylindry należy wyposażyć w szczelne zamknięcia i przechowywać je bez dostępu do światła, chroniąc przed rozkładem. Gdy niedostępna jest waga Westphala, ciężar właściwy cieczy w cylindrach określa się za pomocą tzw. indykatorów^25-1 tj. kamieni szlachetnych naturalnych, albo syntetycznych oi wiadomym ciężarze właściwym. Do czystych cieczy ciężkich o znanym i niezmieniającym się ciężarze właściwym jak np. jodek metylu, albo bromoform, nie potrzeba indykatorów.

Twardość nie powinna być mylona z łupliwością, czyli skłonnością do rozłupywania w płaszczyznach gładkich. Jako przykład można tu podać diament będący jednym z najtwardszych ciał, a dający się bez problemów rozłupywać wzdłuż płaszczyzny łupliwości.

Poza opalem i turkusem wszystkie kamienie szlachetne i ozdobne cechują się twardością większą niż kwarc.

Powszechnie do mierzenia twardości w jubilerstwie stosuje się skale Mohsa. Polega ona na oznaczaniu względnej twardości, przez próbę wzajemnego zarysowaniu narożami powierzchni badanego minerału i okazu wzorcowego. Minerały są uszeregowane od najmiększego do najtwardszego. Każdy minerał może zarysować wcześniej występujący na skali – bardziej miękki i daje się zarysować przez następny po nim – twardszy. Klasyfikacja ta jest skalą orientacyjną i zasadza się na tym, że gdy badany minerał jest zdolny zarysować powierzchnię minerału wzorcowego, to klasyfikuje się go do jego twardości. Na przykład, gdy minerał badany rysuje powierzchnię kwarcu i równocześnie jest rysowany przez niego to będzie miał taką samą twardość. Gdy minerał badany rysuje np. kwarc, a ten nie może zarysować materiału badanego, to twardość próbki jest uznawana za co najmniej 7,5 i po porównaniu jej z topazem daje się określić czy nie jest większa.

W skali Mohsa różnice twardości pomiędzy minerałami wzorcowymi mają wartość względną i na początku skali są one nieznaczne, ale bardzo szybko zwiększają się w raz ze zbliżaniem do jej końca. Przykładowo gips o twardość 2,jest tylko około 5 razy miększy od apatytu o twardość 5. Natomiast diament o twardość 10, jest około 140 razy twardszy od korundu o twardość 9 oraz około 1170 razy od kwarcu o twardość 7. Trzeba także mieć świadomość faktu, iż nierzadko twardość krawędzi oraz naroży kryształu jest większa niż powierzchni ich ścian i może być również różna w zależności od kierunku rysowania. Szlifierze kamieni szlachetnych ze względu na to, iż twardość jest własnością kierunkową zależną od ścian, a także kierunku szlifowania, posługują się pojęciem twardości bezwzględnej. Przyrost twardości wewnątrz skali określany jest za pomocą absolutnej skali twardości. Skala twardości Mohsa jest skalą umożliwiającą określenie, który kamień szlachetny jest twardszy do innego, co ułatwia szybką klasyfikacje najbardziej rozpowszechnionych minerałów i dlatego jest szeroko stosowana.

Do badania kamieni szlachetnych w praktyce cały zakres skali jest nieprzydatny. Wystarcza kawałek szkła o twardości około 5, ortoklazu o twardości 6, kwarcu o twardości 7 oraz topazu o twardości 8. Kamienie o twardości mniejszej od szkła stosowane są sporadycznie, a o twardości większej niż 8 takie jak; diament, szafir, rubin, czy chryzoberyl, mają charakterystyczny wygląd umożliwiający ich rozpoznanie bez badania twardości.

Twardości kamieni zazwyczaj sprawdza się przy pomocy iglic o końcach oprawionych najczęściej w ortoklaz o twardości 6, kwarc o twardości 7, cyrkon o twardości 7,5 lub topaz o twardości 8 bądź chryzoberyl o twardości 8,5. Iglicami oznacza się twardość rysując badany kamień przy jego brzegu w taki sposób by go nie uszkodzić.

Precyzyjne wyznaczanie twardości kamieni wykonuje się przyrządem nazywanym sklerometrem. Określa on twardość na podstawie obciążenia koniecznego do wytworzenia rysy. Wynik badania jest wartością wyrażaną w jednostkach masy, czyli w gramach.

Oznaczanie twardości kamieni przez wykonanie narysu prowadzić należy na rondyście tj. w miejscu zakrytym później przez oprawę a obserwacje prowadzi się pod lupą. Samo badanie wymaga doświadczenia, prowadzone nieumiejętnie może dać nieprawdziwe wyniki i spowodować uszkodzenie kamienia.

Powierzchnię kamieni szlachetnych i ozdobnych o twardości mniejszej niż 7, po wypolerowaniu by zachować jej lśnienie, tracone w związku ze stykaniem się ich powszechni z występującym powszechnie kurzem^25-2, należy właściwie nosić oraz przechowywać.

Twardość według skali Mohsa kamieni najczęściej używanych w jubilerstwie przedstawiono w tabeli poniżej.

Jest to zatem zdolność do pękania i podziałów równolegle do ustalonych kierunków, nazywanych płaszczyznami łupliwości, na wskutek uderzenia bądź nacisku. Płaszczyzny łupliwości zależne są tylko od struktury kryształu, a nie od jego zewnętrznej formy.

Wyróżnia się rodzaje łupliwości takie jak niżej wymienione.

• Doskonała określana, jako zdolność do dzielenia się na cieniutkie zazwyczaj równoległe do siebie blaszki. Bywa ona jedno lub wielokierunkowa. Rozłupywanie w innych kierunkach może przysparzać wiele trudności.
• Dokładna cechuje kryształy, które pod naciskiem bądź uderzeniem, łatwo ulegające rozpadowi na fragmenty o gładkich ściankach, zachowujących kształt podobny do ścian kryształów naturalnych.
• Wyraźna, gdy kryształy w skutek uderzenia pękają równolegle w jednym lub dwu kierunkach do płaszczyzny łupliwości, a obok nich powstają przełamy w kierunkach przypadkowych.
• Niewyraźna spotykana w minerałach pękających w przypadkowych kierunkach powierzchni przełamu a płaszczyzny łupliwości są mało widoczne.
• Bardzo niewyraźna, gdy na fragmentach rozbitego minerału jest większa liczba przełomów, a płaszczyzny łupliwości są niemalże niedostrzegalne.

Przełamem nazwa się zdolność minerału do dzielenia się wzdłuż powierzchni nierównych, losowych, niemających związku z wewnętrzną strukturą kryształu. W minerałach o doskonalej łupliwości nie występuje bądź jest ledwo dostrzegalny. Wyróżnia się rodzaje przełamu takie jak niżej wymienione.

• Muszlowy, cechujący się falistą powierzchnią przypominającą muszlę małży. Wyróżnia się także czasami przełam submuszlowy zbliżony do przełamu muszlowego, ale pozbawiony zauważalnych krzywizn. Spotykany jest w amorficznych lub drobnoziarnistych minerałach.
• Nierówny, odróżnia się chropowatą powierzchnią z okazjonalnymi nierównościami. Jest właściwy kamieniom tworzącym drobnoziarniste skupienia zbite.
• Haczykowaty o chropowatej i nierównej powierzchni, będący charakterystycznym dla metali rodzimych.
• Zadziorowaty, wyróżniający się ostrymi, podłużnymi pęknięciami wzdłuż punktów. Bardzo dobrze jest zauważalny w minerałach włóknistych.
• Ziemisty zbliżony jest wyglądem do łamanej gleby. Często widoczny w minerałach stosunkowo miękkich, słabo zbitych.
• Włóknisty ma w miarę gładką, biegającą wzdłuż włókien powierzchnię.

Do określenia przełamu używa się także dość często nazw opisowych takich jak; równy, ziarnisty, zbity, pręcikowy, płytkowy, kostkowy, blaszkowy lub łuskowy.