формы зубов
mc project сетевой график
фото перлин

Другие физические свойства Твердость и спайность

Другие физические свойства Твердость и спайность

Твердость камня — это сопротивление, которое оказывает его поверхность при попытке поцарапать ее другим камнем или вдим предметом; твердость представляет собой меру связности атомной структуры вещества. Каждый обладатель алмазного перстня зна-.
ет, что алмаз легко царапает оконное стекло. Если мы станем пробовать другие драгоценные камни, то обнаружится, что и они царапают стекло, но не так легко, а если продолжать этот эксперимент, мы установим, что топаз царапает оконное стекло, но на самом топазе оставляет царапины корунд, который в свою очередь поддается всесильному алмазу. Следовательно,, существуют значительные различия в способности драгоценных камней противостоять износу, абразии, т. е. камни, как обычно говорят, различаются по твердости. Чтобы упростить способ выражения этого свойства, минералог Фридрих Моос разработал в начале прошлого века следующую условную шкалу, которая широко употребляется до сих пор:.
Шкала твердости (шкала Мооса)
1. Тальк.
3. Кальцит.
5. Апатит.
7. Кварц.
9. Корунд.
2. Гипс.
4. Флюорит.
6. Полевой шпат.
8. Топаз.
10. Алмаз.
Для практических целей полезно запомнить, что ноготь оставляет царапину на гипсе и более мягких веществах и что обычное оконное стекло немного мягче полевого шпата, тогда как стальное лезвие ножа немного тверже полевого шпата, приближаясь по твердости к кварцу, и легко царапает стекло. Поскольку различные виды драгоценных камней имеют по меньшей мере такую же твердость, как и кварц, их легко отличить от внешне на них похожих мягких стеклянных изделий с помощью напильника; до того как ввели в употребление рефрактометр, это был практически единственный в ювелирном деле способ проверки граненых камней.
Говоря, что камень имеет твердость 7, мы подразумеваем, что он не царапает кварц, а кварц не царапает его. Номер по шкале твердости указывает только на порядок в распределении по твердости, но не имеет какого-либо количественного значения. Это важно учитывать, так как здесь часто допускают ошибку. Нельзя, например, считать, что алмаз (10) вдвое тверже апатита (5) или что твердость топаза и шпинели (8) составляет 80% твердости алмаза. В действительности интервал между алмазом и корундом гораздо больше, чем между корундом и тальком — самым мягким из минералов. Промежуточные степени твердости выражаются.
в виде] дробей. Так, число ву, относящееся к хризобериллу, означает, что он царапает топаз примерно так же, как сам царапается корундом. Гранат пироп несколько тверже кварца (7) и несколько.
11 мягче берилла (7-g-), поэтому его твердость обозначается как 7-^- .
Вследствие особенностей правильной атомной структуры, характерной для всех кристаллических веществ, твердость одного и того же камня может быть различной в разных направлениях. Большим различием твердости в разных направлениях среди дру-.
гих минералов выделяется кианит: твердость изменяется у него о*г 5 до 7, и в одних направлениях образец царапается ножом, а в других нет. Однако для большинства веществ этот интервал настолько мал, что обычными способами обнаружить различие не удается.
Ювелиры установили, что образцы одних и тех же минералов, полученные из разных мест, отличаются друг от друга по сложности процесса огранки и полировки. Так, об алмазах с Калимантана и из Нового Южного Уэльса говорят, что они существенно тверже алмазов из Южной Африки и из других мест и что при их огранке возникают известные трудности. Установлено также, что цейлонские сапфиры тверже, чем рубины, а кашмирские сапфиры — мягче. Хотя твердость, как и другие физические характеристики, может меняться от кристалла к кристаллу даже одного и того же минерального вида (благодаря изменению химического состава вследствие изоморфного замещения одного элемента другим), это не объясняет различий, обнаруженных ювелирами. Здесь накладывается другое свойство, которое можно назвать прочностью, или вязкостью. Оно возникает в результате двойникования, которое иногда имеет полисинтетический характер, и в результате других нарушений непрерывности внутренней структуры* Двойникование в алмазе, которое часто трудно распознать, может служить причиной того, что для огранки разных камней требуется затратить разный объем работы. Такое же объяснение пригодно для случая рубина и сапфира.
Для измерения твердости минералов делались попытки применить различные методы, основанные на сопротивлении камней царапанию, истиранию, сверлению, прокалыванию и деформации поверхности. Главная особенность этих попыток — очень плохое совпадение результатов. Очевидный вывод состоит в том, что результаты разных методов несопоставимы и что сцепление в минералах является чрезвычайно сложным свойством.
Хотя установление твердости мало помогает при определении драгоценного камня, сама эта характеристика очень важна для камня в украшениях, поскольку именно от твердости зависит долговечность его полировки и блеска. Обычная пыль — это в основном мельчайшие частицы кварца, поэтому твердость драгоценного камня должна быть не меньше 7. Стеклянные пасты имеют твердость только немного выше 5, и поэтому, как показывает опыт, их полировка выдерживает всего несколько недель постоянной носки, не говоря уже о разрушительном действии на их поверхность вредных примесей в воздухе.
Испытание на твердость вполне подходит для того, чтобы отличить кварц и более твердые драгоценные камни от их стеклянных имитаций, поскольку последние легко поддаются действию напильника. Особенно полезно такое испытание в случае алмаза, потому что он, будучи гораздо тверже любого другого драгоценного камня, оставляет на стекле царапину значительно более глубокую, чем это можно сделать рубином или сапфиром.
Испытание на твердость нельзя рекомендовать для общего применения, так как существует очевидный риск повредить камень. Если камень заключен в оправу, желательно его вынуть оттуда и провести испытание на ободке камня, поскольку поцарапанное место можно в этом случае полностью закрыть, снова вставив камень в оправу. Все пятнышки надо стереть, чтобы убедиться, что они не связаны с попаданием порошка абразива, так как, если два вещества имеют примерно одинаковую твердость, часто возникает путаница. Если по той или иной причине требуется определить твердость граненого камня, лучше попытаться поцарапать углом этого камня какую-нибудь пластинку, а не царапать камень острием, поскольку в первом случае опасность повредить камень менее вероятна. Для удобства испытания минералов на твердость применяют так называемые эталонные острия, в которых кусочки материала с известной твердостью вставлены в небольшие держатели; по указанным уже причинам применять их для граненых камней чрезвычайно нежелательно, а если это неизбежно, то надо проявлять величайшую осторожность.
Твердость драгоценных камней приведена в таблице в части IV.
Связь между атомами, входящими в некоторые кристаллические структуры, такова, что в определенных направлениях сцепление оказывается очень слабым, тогда как во всех других — значительным; иными словами, даже очень твердые минералы могут легко раскалываться по плоскостям спайности. И действительно
это свойство характерно для многих минералов, сильно различающихся по твердости. Слюда, которая представляет собой очень мягкий минерал (ее твердость около 2), легко расщепляется на пластинки тоньше листа бумаги. Алмаз, самый твердый из минералов, может раскалываться в четырех направлениях параллельно граням правильного октаэдра; это свойство используется в ювелирном деле для придания камню нужной формы перед огранкой, в результате чего экономится много труда. Чрезвычайно характерное свойство топаза — это та легкость, с которой он раскалывается под прямым углом к вертикальной кристаллографической оси. Плагиоклаз имеет два направления спайности, расположенные почти под прямым углом друг к другу, а сподумен легко раскалывается в двух направлениях, угол между которыми составляет около 87°. Как уже отмечалось выше, благодаря явлению полисинтетического двойникования кристаллы некоторых драгоценных камней (хорошо известный пример — корунд) имеют плоскости отдельности. Это свойство отличается от спайности тем, что раскол возможен только по плоскостям, разделяющим сдвойникованные пластинки.
В части IV приведен список драгоценных камней, характеризующихся наличием плоскостей спайности или отдельности.
Следует помнить, что все камни более или менее хрупки и раскалываются при достаточно сильном ударе; но неправильную поверхность излома, имеющую обычно раковистый облик, нельзя спутать с хорошо выраженной поверхностью раскола по спайности. Спайность во всех упомянутых здесь видах камней обнаруживается с различной легкостью. Чтобы расколоть алмаз, требуются значительные усилия, о чем, в сущности, можно судить по тому, что в давние времена надежным испытанием для выделения самого твердого из драгоценных камней считалось его сопротивление удару молотка. С другой стороны, топаз раскалывается так легко, что, если постучать им по твердому предмету, в камне начинают возникать «перья» зарождающихся трещин. Кунцит — прекрасная сиреневая разновидность сподумена — так легко раскалывается по спайности, что при его огранке надо проявлять осторожность. Эвклаз также относится к тем драгоценным камням,, огранка которых очень затруднена сильным развитием спайности.
. -