了解 宝石比重对于宝石学家至关重要

斯里兰卡宝石 2023-08-26 1460浏览

比重是宝石学中一项至关重要的测试,所有宝石学家都需要掌握。不同的宝石具有不同的密度,这一属性在区分宝石材料时起到关键作用。在宝石学领域,我们使用比重(Specific Gravity,简称SG)或相对密度作为宝石鉴定的方法。


早在1817年,法国矿物学家René-Just Haüy在他的著作《Traité des caractères physiques des pierres précieuses》中首次将比重引入宝石鉴定,作为系统性的测试方法。他为文中所列的各种宝石品种创建了一张包含比重常数的表格。


虽然比重测试可能有些繁琐且不太实际,但在尝试识别宝石材料时,它仍然是一项非常关键的测试。比重是一个无单位的比率,通过将材料在空气中的重量除以相同体积的水在水中的重量来计算。这可以通过材料的重量来推测,即材料的重量越大,感觉越重。

尤里卡!比重的历史

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在古希腊时期,锡拉丘兹国王希伦二世希望验证他定制的王冠是否为纯金制成。数学家和发明家阿基米德(约公元前287-212年)接受了这一任务,他在沐浴时提出了著名的浮力原理:完全浸入液体中的物体会受到等同于排开的液体重量的力。这种力将排开等体积液体。

阿基米德在沐浴时意识到身体排出的液体量与其体积相等。这意味着,无论形状如何,具有相同密度和重量的物体将排出相同量的液体。阿基米德运用这一原理确定王冠不是纯金制成的,因为王冠排出的水比同重量的纯金多,这表明它是金属合金,不纯。

随后,阿基米德对比了等重量的金和银在水中排出的体积,发现银排出的水较多(因为密度较小,体积较大)。他随后将王冠浸入水中,通过一系列实验和计算,证明王冠是由黄金和一定量的白银混合制成的,制造王冠的珠宝商也因此受到了惩罚。

向静水力称重的转变

基于这一原理,几个世纪后,意大利数学家和天文学家伽利略(1564-1642)设计了以下公式来计算材料的比重,也称为静水称重法:

空气中的重量 / 等体积水的重量 = 空气中的重量(A) / 空气中的重量 - 水中的重量(AW)(等于等体积水的重量)

或更简洁地说:比重(SG)= A / AW

在22岁时,他写了一篇名为La Bilancetta或“小天平”的简短条约,解释了他设计的天平的工作原理。这个天平用于准确测量空气和水中物体的重量,并根据其比重来识别材料。他的双盘天平经过几个世纪的使用和改进得以完善。



伽利略·伽利莱(Galileo Galilei)在16世纪设计了计算比重的公式。公共领域。

如何计算比重

今天,我们使用静水力法来计算比重。这项方法适用于粗糙的宝石材料和不太光滑的材料。这对于表面不够平整,无法在折射仪上进行测试的粗糙材料非常有用。
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所需设备:

宝石秤,最好是数字化的单盘秤,以克拉为单位。

一种静水装置,由桥和小玻璃烧杯制成,带有一个小金属篮或金属盘绕的金属丝,形成一个可以放置宝石的小篮子。

煮沸或蒸馏并冷却至4度的水。为了使用比重表,需要在相同条件下使用具有相同密度的水进行测量。

操作步骤:

将静水称重装置安装在秤上。确保小篮子不接触烧杯的侧壁,完全浸入水中。确保秤稳定放置在平坦的表面上,并在测量宝石时避免敲击桌子或走动,以免影响结果。任何微小的干扰都可能改变您的测量结果。

清洁待测宝石。

首先,测量宝石在空气中的重量。拿起天平,将宝石放在设备下方的秤盘上,记录结果并保留两位小数。需要注意的是,由于比重是一个无单位的比率,所以不需要记录单位。

接下来,测量宝石在水中的重量。使用镊子轻轻将宝石放入带有金属篮或金属盘的篮子中。同样,记录结果并保留两位小数。

最后,应用比重公式(A/AW),将宝石在空气中的重量(A)除以宝石在空气中的重量减去宝石在水中的重量(AW)。

最终,参考比重常数表核对您的结果。

注意事项

比重测试仅适用于未镶嵌宝石。杂质和夹杂物与主要晶体具有不同的比重,可能干扰测量结果,限制了比重测试的实用性。宝石表面、钻孔中或裂缝内残留的气泡也会降低测量的准确性。

复合宝石(由两种或多种材料制成),例如蛋白石双峰、苏德宝石和石榴石顶双峰,无法进行比重测试。经过处理的材料不会给出准确的结果,特别是涂层和裂缝填充材料。

为什么每种宝石都有一个比重范围?

宝石材料始终具有一定的比重范围,因为很少有单一的宝石品种是纯净的,其化学成分的差异、内含物和裂缝都会稍微影响其比重。例如,尖晶石的比重范围为3.58至3.61,具体取决于其成分。而Verneuil合成尖晶石的比重略高,为3.61至3.67,这是由于添加了不同的着色元素所致。

比重的应用

对于宝石学家来说,计算宝石的比重非常有用;比重测试有助于鉴别某些宝石,并可以估计嵌入珠宝中的宝石的重量。

区分相似材料

比重测试是一项有助于区分外观相似的两种宝石的测试方法,例如:蓝色堇青石(1.54至1.56)、坦桑石(1.69至1.70)或蓝色蓝宝石(3.8至4.05);或红色电气石(3.0至3.1)、红色尖晶石(3.58至3.61)和红宝石(3.80至4.05)。

需要注意的是,红色铁铝榴石石榴石的比重范围(3.80至4.2)与红宝石的重叠,因此比重测试并不能足以区分这两种宝石。请务必记住,比重测试并不是一项确诊的测试方法。

然而,如果通过观察和其他测试无法得出结论时,比重测试将有助于缩小可能性范围,尤其是对于在宝石学中不常见的矿物。

重量估算

当您试图估计镶嵌在珠宝中的宝石重量以及由此估计其价值时,了解材料的比重也非常有用。一旦您了解了宝石的种类和其比重,您就可以估算其重量,无需重新取下它。

尽管重量估算不如在天平上称量裸露的宝石准确,但大多数情况下,拆开珠宝以进行称量是不切实际的。因此,比重测试是获得重量估算的最佳方法。