珠宝玉石的性质

null第二章 宝玉石的性质第二章 宝玉石的性质第一节 宝石的结晶学特征 第二节 宝石的力学性质 第三节 宝石的光学性质 第四节 宝石的其它物理性质 第五节 宝石中的包裹体 第六节 宝石的加工款式 第一节、宝石的结晶学特征 第一节、宝石的结晶学特征 一、 晶体与非晶体 晶体：内部结构原子或离子在三维定向成周期性重复有序排列的固体。 非晶体：内部结构中原子或离子无序排布，不能自发形成几何多面体外形。 null二、晶体习性 null三、对称要素： 中心 面 轴 四、七大晶系: 三斜：无L2或P 单斜：L2和P均不多于1 斜方：L2和P不少于三个 三方：L3高次轴 六方：L6高次轴 四方：L4高次轴 等轴：3L4第二节 宝石的力学性质第二节 宝石的力学性质一、宝石的硬度 二、宝石的解理和断口 三、宝石的韧性和脆性 四、宝石的比重（相对密度）一、宝石的硬度一、宝石的硬度硬度： –指宝石抵抗其它物体刻划或压入其 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面的能力。 –根据测量方法，可表示为: 刻划硬度——相对硬度 压入硬度——绝对硬度1、硬度的表示方法1、硬度的表示方法（1）摩氏硬度： 属于一种刻划硬度，即利用摩氏硬度计与被测矿物相互刻划比较而测定的硬度。 摩氏硬度计由十种不同硬度的矿物组成，分为十级： 滑石，石膏，方解石，萤石，磷灰石， 正长石，石英，黄玉，刚玉，金刚石null（2）努普(Knoop)硬度： –属于一种压入法测试的显微硬度。压入头是一个用金刚石制成的菱面锥体，压痕的长对角线为短对角线的7倍，为深度的30倍。以一定荷重（＜1kg）将压头压入试样 ，根据压痕对角线长度和荷重计算努普硬度(Hkn)值。 计算公式： Hkn = P / Cp * L (kg/mm2) P——压入头荷重（kg/mm2） Cp——努普压痕常数=0.07028 L——压痕的长对角线长度（mm2）2、硬度在宝石中的作用2、硬度在宝石中的作用（1）硬度对宝石加工的影响 （2）硬度对宝石鉴定的作用 测试硬度的常用工具有： 硬度笔——用 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 硬度矿物碎片镶在笔杆上制成。 硬度板——用标准硬度矿物研磨抛光制成的方形小片。二、宝石的解理和断口二、宝石的解理和断口解理和断口都是宝石材料在外力作用下所表现出的破裂面性质。 解理仅出现于宝石晶体中,而断口不论在晶体、非晶体以及矿物集合体上都可以发生。null解理在宝石中的作用 –鉴定: 同种宝石晶体的解理特征（解理组数、方向、完善程度、解理角）总是相同 –加工:具极完全和完全解理的宝石材料难于加工，因容易碎裂、沿解理面方向难抛光。可利用解理方向分割宝石。 –保养：解理发育的宝石对宝石的耐用性有一定影响，受力后容易破碎。 null2、断口及其在宝石中的应用 ： –贝壳状断口——水晶、锆 石、橄榄石、芙蓉石、欧泊、玛瑙、绿松石等。 –参差状断口——磷灰石、翡翠、软玉、青金石、石英岩玉、木变石等。 断口的形态特征可以作为鉴定宝石的辅助依据。 通过对断口的观察，可以了解玉石质地的细腻程度。 质地细腻者，断口平坦或近似贝壳状； 质地粗糙者，断口参差粒状。 三、宝石的韧性和脆性三、宝石的韧性和脆性1、定义 2、韧、脆性与硬度的关系： 没有必然关系。硬度大的宝石不一定韧性大或脆性小。 如金刚石，虽然是硬度大的物质，但硬而不韧，它可以刻划钢锤，却经不起钢锤一击，甚至掉到地上也可能碰碎。null3、宝石的韧、脆性特点： – 单晶质宝石大多有一定脆性。尤其是离子键性程度较高的宝石，脆性较大。脆性还与解理发育程度有关。例如： 钻石，有较发育的八面体完全解理，因而较性脆； 黄玉，有垂直C轴发育的完全解理，故脆性大。 – 玉石的韧、脆性与其组成矿物之间的接合方式有关。例如： 软玉、翡翠都具有很大的韧性，因具显微纤维状紧密交织结构，颗粒间的接合力强； 石英岩玉、青金石等的韧性较低，是因具粒状结构，颗粒间的结合力弱。null常见宝石材料的韧性 由强→弱：黑金刚石→软玉→硬玉→刚玉→金刚石→水晶→海蓝宝石→橄榄石→祖母绿→黄玉→月光石→金绿宝石→萤石 锆石 祖母绿 null4、韧、脆性对宝石加工及使用的影响： 韧性大的宝石一般加工难度较大，主要是不易抛光； 脆性大的宝石一般也不好加工，因容易破碎； 对于韧性低或脆性大的宝石在加工和使用过程中要注意维护，以免受外力影响而破碎。 四、宝石的比重（相对密度）四、宝石的比重（相对密度）1、定义及意义 –比重（相对密度） –在国际单位制和我国的法定计量单位中，已改用相对密度。但由于行业习惯，在宝石界仍普遍使用“比重”一词。 意义 ：是宝石的重要物理性质，也是一项稳定的物理常数，对于鉴定宝石十分重要。 null2、比重的测定方法 静水称重法：用比重天平分称出宝石在空气中重量W1和宝石在水中重量W2，然后按下式计算比重SG值： SG = W1 / (W1-W2 ) 重液法：第三节 宝石的光学性质第三节 宝石的光学性质颜色及其成因 透明度 光泽 折射率与双折射率 色散、多色性 宝石的发光性 宝石的特殊光学效应 （一）宝石的颜色（一）宝石的颜色研究意义： 是评价宝石质量和价值的重要依据; – 不少宝石的特有颜色可以作为其重要鉴定特征； –了解宝石颜色的致色原因，对宝石的合成、改色、鉴别等工作都一定的指导意义。1、颜色的本质1、颜色的本质颜色是具有一定波长的电磁波。一定波长的可见光，会呈现一定的颜色。 在整个电磁波谱中，能引起人眼视觉的可见光只是一小部分，一般取400~700nm波长作为可见光的范围（实际范围可达380~780nm）。 null单色光的波长由长到短，对应的颜色感觉由红到紫。 430——380nm紫色 560——530nm黄绿470——430nm蓝色 590——560nm黄色500——470nm青色 620——590nm橙色530——500nm绿色 770——620nm红色null颜色表示方法： 波长（λ） 单位：纳米（nm） 能量（E） 单位：电子伏（ev） E(ev) × λ(nm) ≈ 1240 400nm紫光相当于3.10ev ; 700nm红光相当于1.77ev 即可见光的能量范围大致为1.77~3.10ev 。 波长越短，能量越大。null宝石的颜色是宝石对不同波长的可见光选择性吸收的结果。 当可见光（白光）照射宝石时： 如果宝石选择吸收了某些波长的色光，则宝石呈透射或反射色光的混合色，相当于被吸收色光的补色或补色的混合色； 如果宝石普遍均匀的吸收所有色光，则宝石随吸收程度不同而呈黑、灰或白色； 如果所有的色光都有通过宝石，则宝石呈无色透明。2、宝石的致色机理2、宝石的致色机理四种机理： 过渡金属离子的内部电子跃迁致色 离子间的电荷转移致色 色心致色 物理光学致色（1）过渡金属离子的内部电子跃迁致色（1）过渡金属离子的内部电子跃迁致色 “色素离子”：Ti 、 V 、 Cr 、 Mn 、 Fe 、 Co 、 Ni 、 Cu 这类离子存在 d 轨道上未成对的单电子，受到周围配位体阴离子电子云影响，d 轨道的能级会发生分裂，所产生的能量差值可能与某种波长的可见光能量相当。 当白光入射宝石晶格，d 电子受到相同能量光波激发，从基态（低能轨道）跃迁到激发态（高能轨道），这部分光波的能量转移给被激发电子，即吸收，其余光波透射或反射出宝石，混合呈色。null自色宝石和他色宝石 自色宝石：橄榄石、铁铝榴石、孔雀石 他色宝石：红宝石、祖母绿 研究意义 （2）离子间电荷转移致色（2）离子间电荷转移致色在晶体结构中，相邻离子间在外来能量（光能）作用下，可使电子从一个原子的轨道跃迁到另一个原子轨道上去，即离子间发生电荷转移。 蓝宝石的致色原因 蓝宝石成分：Al2O3 含Fe2+ 、Ti4+ 等杂质。 Fe2+ ——Ti4+电荷转移 吸收红、黄光，呈蓝色。 （3）色心致色（3）色心致色色心：可以吸收光波的晶体结构缺陷。 主要有两种： 缺失原子（缺位）—— 受放射性幅照捕获 1个电子形成电子色心； 额外原子（填隙原子）——受放射性幅照激发 1个电子形成空穴色心。 两者结果都造成有不成对的电子而发生能级分裂，吸收光波产生颜色。null例：紫色萤石的致色原因 萤石成分：Ca F2 由于Ca2+含量过高和受放射性幅照影响，造成F – 缺位而为电子占据——电子色心。 该色心吸收黄绿光波，使萤石呈紫色。null 例：烟晶的致色原因 成分：SiO2 Si4+←Al3+﹢H+(Na+) 受幅照后，Al3+邻近的Oˉ的1个价电子被激发离开其轨道，出现未配对电子—空穴色心。 产生极强的紫外—可见光范围的吸收，呈烟灰色。（4）物理光学致色（4）物理光学致色指由于宝石内部的结构、构造、裂隙、包裹体等到因素，对光发生物理光学作用而使宝石呈色。 这些作用主要有： （1）干涉作用致色 （2）衍射作用致色 （3）散射作用致色 （4）有色包体致色null1）干涉作用致色 干涉：当两条光线相遇而叠加沿同一路线传播时，由于彼此的位相原因造成光波相互增强或抵消的一种光学现象，其效果是产生非纯正光谱色。 常见于有裂隙、薄层包裹体或具不同物质薄层结构的材料。null例一：晕彩石英，由于存在充填于裂隙中的气、液薄膜，呈现虹彩。 例二：珍珠，两种折射率不同的物质（珍珠层和有机质层）呈同心层状交替构成，对光层层反射和折射，相互干涉产生晕彩。 null2）衍射作用致色 衍射：为光干涉的一种特殊类型。 产生衍射的宝石具有规则的不同折射率的交替层堆积，当白光与之相互作用时发生光波的定向传播，其效果产生纯正光谱色。 这种现象主要见于欧泊null3）散射作用致色 宝石材料内部结构不规则、或粒度超出衍射限定范围（约100~400nm）、或含直径大于可见光波长的包裹体、微晶微裂隙或气泡，入射光线与这些不符合衍射条件的物质界面相互作用，造成光在不同方向上的反射而呈现颜色。 例：普通蛋白石、乳石英等。null4）有色包裹体致色 宝石材料中含有有色包体杂质，因它们的体色影响，使宝石呈现出相应的颜色。 例如，石英中可含蓝线石包体而呈蓝色、日光石因含红色赤铁而呈红色等。（二）透明度（二）透明度透明度：指宝石允许可见光透过的程度。 有关因素： ①宝石晶体的透明度与其化学成分和结构有关。 如果内部存在有较多自由电子，电子跃迁会吸收大量光波，透过光少，故透明度低或不透明； 如果内部不存在自由电子或较少，则对光波的吸收少，透过光多，透明度较高。null ②玉石的透明度与组成矿物的透明度和集合体方式有关。 一般透明度低或不透明。即使主要由透明矿物集合而成，因内部颗粒之间的界面对光线产生散射，也表现出较低的透明度。 ③与宝石中的杂质、包裹体、裂隙，以及表面是否光滑等因素有关。 null宝石透明度分级 宝石的透明度通常是对加工成一定规格大小的成品而言。分级标准（五级）： （1）透明：可充分透过可见光，隔着宝石可清透视另一侧物体，如优质钻石、水晶等； （2）半透明：可较好地透过部分可见光，隔着宝石可透射另一侧物体，但不清淅，如电气石、月光石等； （3）亚透明：可较差地透过部分可见光，隔着宝石不能透视另一侧物体，如优质翡翠、软玉、岫玉、玉髓等； （4）半亚透明：只能透过很少可见光，或光线只能透过宝石薄片，如玛瑙、黑曜岩、天河石等； （5）不透明：基本上不能透过可见光，即使磨成薄片也不透明，如青金石、孔雀石等。 null （三） 光泽 指宝石表面对可见光的反射能力。但对透明度很高的宝石来说，其光泽应是反射光量（主要）和透射光量（次要）的总和。 宝石光泽的强弱取决于宝石的折射率（N）、吸收系数（K）、反射率（R）。 它们的关系如下： –透明宝石 R=(N-1)2 / (N+1)2 –不透明宝石 R=[(N-1)2+K2] / [(N+1)2+K] null 根据折射率（N），分类： –金属光泽 N﹥3 赤铁矿 –半金属光泽 N= 2.6~3.0 金红石 –金刚光泽 N= 2.0~2.6 金刚石 –半金刚光泽 N= 1.9~2.0 锆石 –强玻璃光泽 N= 1.7~1.9 金绿宝石、钙铝榴石 –玻璃光泽 N=1.54~1.70 尖晶石、电气石、水晶 –半玻璃光泽 N=1.21~1.54 欧泊、萤石null宝石的特殊光泽 油脂光泽：由于极微细的粗糙表面（抛光面或断面）使光线漫反射而显示油脂般的反光现象。如软玉、蛇纹石玉、石英断口等。 蜡状光泽：由隐晶质块体或微细颗粒表面对光线漫反射而呈现出蜡状反光现象，较油脂光泽弱。如绿松石、玉髓等。 树脂光泽：由于质软或折射率低，呈现出如同树脂般的微弱反光现象。如琥珀、塑料等。 丝绢光泽：由于具有纤维状结构或构造，各纤维的反射光相互影响而呈现出丝绢般的反光现象。如木变石、纤维石膏等。 珍珠光泽：为珍珠特有的光泽，因具有细微的同心层状结构，对光层层反射干涉而呈现出朦胧的晕色光泽。 nullnull(四） 折射率与双折射率 折射率 RI (N) 折射率是宝石的一种稳定光常数，各种宝石都其固定的折射率值，故是鉴定宝石的重要依据。例如： 钻石 2.42 红宝石 1.762~1.770 水晶 1.544~1.553 尖晶石 1.71-1.73 光泽与折射率的关系null双折射与双折射率 非均质体(各向异性)宝石：除等轴晶系外的其它六个晶系。具双折射，有多个折射率值： 一轴晶（四方、三方、六方晶系） 二个主折射率Ne、No。 Ne>No，正晶；NeNm-Np，正晶；Ng-Nm