Основные свойства минералов, используемых в ювелирной промышленности

Свойства минералов

Все минералы, применяемые в ювелирной промышленности, характеризуются составом, кристаллической структурой, механическими и физическими свойствами. Наиболее важными свойствами ювелирных камней являются их оптические свойства, в частности такие, как цвет, прозрачность, показатель светопреломления, блеск, дисперсия, плеохроизм.

Прозрачность — способность кристалла пропускать свет без поглощения. Различаются прозрачные минералы (алмаз, топаз, горный хрусталь и др.), полупрозрачные (нефрит, жадеит) и непрозрачные (малахит, родонит). Прозрачные минералы могут быть бесцветными или окрашенными, причем их прозрачность зависит от интенсивности окраски.

Цвет. Цвет минерала зависит от способности пропускать определенную часть видимого спектра. Так, если минерал поглощает всю желтозеленую часть спектра (например, рубин) и пропускает только красную его часть, то он имеет красную окраску. Собственный цвет камня определяется наличием ионов некоторых химических элементов, которые располагаются в узлах кристаллической решетки. Эти ионы — хромофоры, они придают камню его специфическую окраску. При этом ионы одного и того же элемента в зависимости от структуры минерала и собственной валентности могут придавать камню различный цвет. Так, трехвалентный ион хрома в кубической структуре корунда придает ему ярко-красный цвет (рубин), он же в гексагональной структуре берилла — зеленый (изумруд). Кроме ионов хрома хромофорами являются железо, марганец, медь, никель, титан. Окраска некоторых минералов связана с наличием в них дисперсных частиц различных хромофорных примесей. Иногда распределение этих частиц по объему кристалла неравномерное (например, концентрическое в агатах).

Светопреломление — это отклонение луча света от его первоначального направления после прохождения через кристалл. Это явление связано с изменением скорости света при вхождении луча в более плотную, чем воздух, среду. Показатель преломления определяется по формуле.

где i — угол падения; г — угол преломления.

Дисперсия — разложение видимого света в спектр, по длинам волн. Солнечный свет — видимая его часть — состоит из лучей разного цвета. При прохождении через призму или другие объекты он распадается на ряд цветных полос — спектр. Порядок расположения полос в спектре по длинам волн: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый. Длины волн изменяются от красного до фиолетового. Показатель преломления зависит от длины волны излучения и свойств материала, в частности от его плотности. Так, для алмаза показатель преломления для красного цвета равен 2,408, а для фиолетового — 2,452. Дисперсия — это разность между показателем преломления в фиолетовом и красном цветах. Для алмаза он равен 0,044. При прохождении через кристалл видимый свет разлагается на составляющие. От кристалла отражаются лучи разного цвета подобно радуге. Кристалл «играет», сверкает красными, желтыми, синими, фиолетовыми огоньками.

Чем больше дисперсия, тем под большим углом расходятся лучи разного цвета и больше «игра» камня. Наиболее высокие показатели дисперсии у алмаза (0,044), рутила (0,28), демантоида (0,057).

Плеохроизм — изменение окраски минералов и ее интенсивности в различных направлениях. Это явление связано с анизотропией кристалла, т. е. зависимостью свойств, в частности коэффициента поглощения от направления в кристалле. Кристаллы кубической решеткой плеохроизмом не обладают, так как их анизотропия выражена слабо. В кристаллах с тригональной, тетрагональной и гексагональной решеткой проявляется дихроизм (два цвета), в кристаллах с триклинной, моноклинной и ромбической решеткой — трихроизм (три цвета).

Классификация драгоценных и цветных камней была предложена А. Е. Ферсманом в 1952 г. Все минералы он разделил на две большие группы: А — ограночный материал (самоцветы); Б — поделочный материал (цветные камни). В основу классификации положено такое свойство минерала, как твердость. Именно от этой характеристики камня зависят способы и приемы их обработки.

В свою очередь группа, А содержит три порядка. В первый порядок входят следующие минералы: алмаз, рубин, сапфир, изумруд, александрит, хризоберилл, благородная шпинель. Второй порядок объединяет следующие минералы: аквамарин, топаз, турмалин красный, берилл, аметист, альмандин, уваровит, гиацинт, благородный опал, циркон. Третий порядок — гранат, кианит, диопраз, турмалин зеленый и полихромный, горный хрусталь, дымчатый кварц, аметист светлый, халцедон, агат, сердолик, гелиотроп, хризопраз, полуопал, солнечный камень, лунный камень, лабрадор, обсидиан, гагат, гематит; рутил и др.

Группа Б имеет четыре порядка. Первый: нефрит, лазурит, амазонит, лабрадор, содалит, орлец (родонит), малахит, авантюрин, кварц, агат и его разновидности, яшма, розовый кварц. Второй: лепидолит, серпентин, стеатит, обсидиан, мраморный оникс, флюорит, каменная соль. Третий: селенит, мрамор, порфиры, кварциты и др. Четвертый: жемчуг, коралл, янтарь, гагат.

Цена камня определяется множеством факторов. Это в первую очередь природа самого камня. Основную роль играет также для неокрашенных камней степень прозрачности, а для окрашенных, таких как, например, сапфир или изумруд, интенсивность окраски. Наличие видимых внутренних дефектов может резко снизить стоимость камня. Цена камня зависит от качества его огранки и определяется также в некоторой степени внешними факторами, такими как мода, эффект редкости и пр.