[МУЗЫКА]
[МУЗЫКА] Мы
с вами посмотрели на прошлых занятиях, что измерение или наблюдение оптических
свойств драгоценных камней дают очень большое количество разной информации,
которая имеет непосредственное отношение к составу и структуре исследуемого вещества.
Однако как я вам уже говорил раньше, далеко не всегда этих характеристик
бывает достаточно, для того чтобы однозначно определить с чем мы имеем дело.
Другим очень важным методом, который используется
широко в геммологической диагностике, является определение удельного веса,
или иными словами плотности драгоценного камня.
Вместе с показателем преломления или другими оптическими свойствами
удельный вес является завершающим в наборе характеристик или свойств,
которые позволяют практически однозначно идентифицировать любой материал.
Каким образом можно измерить или оценить плотность драгоценного камня?
Существует два подхода — это иммерсионный и гидростатический.
Иммерсионный метод, или иммерсионный подход, опирается на закон Архимеда.
По сути дела, он заключается в том, что мы наблюдаем при погружении в жидкость
с определенной плотностью, как себя ведет драгоценный камень.
Если камень обладает плотностью меньшей, чем данная жидкость,
он всплывет и будет находиться на ее поверхности,
если он обладает большей плотностью — он утонет и будет лежать на дне сосуда.
И если он обладает равной жидкости плотностью, то он будет как бы во
взвешенном состоянии — не касаясь дна, но и не всплывая на поверхность.
Очень удобно, но при этом очень неточно.
Потому что подобрать с большой точностью набор иммерсионных жидкостей не
представляется возможным.
Более того, жидкости с высокими плотностями обычно очень токсичны и для их
применения требуются специальные условия, в частности наличие вытяжного шкафа.
Однако использование целого ряда нетоксичных и доступных иммерсионных
жидкостей позволяет решать, например, такую задачу,
как разбраковка большой партии драгоценных камней.
Если мы предполагаем, что там есть разные материалы, и знаем,
какие могут быть плотности, мы можем подобрать специальный набор жидкостей,
который позволит нам всю партию разделить целиком.
Ну вот в качестве примера возьмем бромоформ,
разведенный до плотности 2,67 г/см³.
Такая жидкость позволяет разделить партию изумрудов,
природных изумрудов и синтетических, выращенных флюсовым методом, например.
Известно, что изумруды,
выращенные флюсовым методом из растворов в расплаве солей, обладают
пониженной по отношению к природному изумруду плотностью — 2,65 г/см³.
В то время как природные, у них плотность варьирует в широких пределах, но,
как правило, не опускается ниже 2,69.
Если разбавить бромоформ до плотности 2,67 г/см³ и высыпать туда всю партию,
то соответственно синтетические изумруды, выращенные флюсовым методом, всплывут,
а изумруды природные, наоборот, опустятся на дно.
Единственное, что есть проблемы.
Если в партии будут подмешаны изумруды, выращенные гидротермальным способом,
они тоже опустятся на дно.
То есть, таким образом,
нам придется применять какую-то другую методику для их разделения.
Другой пример — это использование йодистого метилена, жидкость широко
доступная и использующаяся в геммологии очень в широком диапазоне подходов.
Плотность этой жидкости 3,32 г/см³.
С помощью этой жидкости можно разделить партию кабошонов,
в которую входят нефрит и жадеит, например.
Нефрит обладает плотностью 2,7 г/см³,
а жадеит более плотный — 3,34 г/см³.
По своим внешним характеристикам эти камни могут быть очень сильно похожи.
Но нефрит обладает несравненно меньшей стоимостью,
чем аналогичного качества жадеит.
Соответственно, нам эту партию разделить будет очень важно.
Если мы высыплем такую партию в сосуд, который содержит йодистый метилен,
нефрит у нас всплывет, а жадеит опустится на дно.
Вот таким образом применяется иммерсионный метод.
Но для точного определения удельного
веса драгоценного камня лучше пользоваться методом гидростатического взвешивания.
Считается, что первым человеком, который применил этот метод, является Архимед.
Ну и исходя из легенды, применил он его сугубо для геммологических целей,
точнее не геммологических, а ювелирных целей.
Ему нужно было определить, является ли корона, которую ему вручили,
золотой или содержит какие-то другие материалы.
Он как раз и провел взвешивание в воздухе и в жидкости и увидел,
что существует разница.
Собственно говоря, видимо, по этой причине он и вывел закон,
который впоследствии был назван его именем.
Однако давайте посмотрим, каким образом, используя подручные средства,
можно провести измерение удельного веса драгоценного камня гидростатическим
методом.
[ЗВУК] А
сейчас мы с вами рассмотрим способ определения удельного веса драгоценного
камня методом гидростатического взвешивания.
Для этой цели у меня есть весы, которые позволяют определять вес до сотых
долей карата, и специальное приспособление для гидростатического взвешивания.
Оно состоит из двух частей.
Первая часть — это емкость с водой, которая подвешена в воздухе,
не касается чашки весов.
Мы ее будем использовать для того, чтобы определить вес камня в воде.
Другая часть расположена на чашке весов — это вот такая стоечка с проволочкой,
с помощью которой мы можем погрузить камень в воду.
Соответственно, таким образом определить вес камня в воде.
Итак, мы можем определить вес камня в воздухе, вес камня в воде и из
закона Архимеда знаем, что удельный вес — это отношение веса
камня в воздухе к разнице его весов в воздухе и в воде.
Итак, мы берем драгоценный камень, помещаем его на чашечку весов.
Весы говорят, что он весит 11,75 карата.
Теперь аккуратненько мы берем его и помещаем в
специальную проволочную петельку.
Вот она здесь есть.
Петелька сделана из сплава, который легко смачивается водой,
что предотвращает образование пузырьков.
Однако чтобы пузырьков действительно не было,
я несколько раз вот так вот камень мокнул в воде.
Теперь весы показывают,
что камень в воде весит 7,30 карата.
Разница весов будет равна 4,4 карата.
И взяв отношение веса в воздухе к вот этой вот разнице, я вижу,
что удельный вес драгоценного камня может быть определен как 2,67 г/см³.
Это удельный вес минерала, который называется берилл.
И, значит, соответственно, мы можем диагностировать этот минерал как берилл,
что собственно и является истиной.
Однако следует помнить, что точность при гидростатическом
взвешивании выше у более тяжелых камней,
и плохая точность, если камни имеют малый вес.
Например, в этом списке вы видите, что камни весом 3–4 карата
можно взвешивать с точностью до 0,1 г/см³.
Камни, которые обладают весом меньше 1 карата,
точность будет составлять 0,35, что существенно хуже.
Это следует принимать во внимание, когда вы сравниваете полученные значения
удельных весов с теми, которые приведены в диагностических таблицах.
Сергей Смирновдоктор геолого-минералогических наук, профессор
