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宝石天平
发表时间:2012/10/8 11:12:41 访问次数:6529

 

  

天平是一种称量物体重量的工具,在宝石学中不仅用于宝石的称重,而且还可测定宝石的相对密度。对于宝石质量(重量)的称量,国家标准要求天平精确到万分之一克。宝石的质量(重量)与密度是鉴定及评价宝石的一个重要的依据,因此正确地使用天平是一项重要的技能。


    天平的类型有多种,如单盘、双盘、电子天平
(见图2153)及弹簧秤等,但不论哪种天平,要保证称重的准确性,必须做到以下三点:①保持天平水平;②使用前应校准并调至零位;③称重时保证环境的相对静止,如防止天平台的震动、空气的对流等。


    由于称重是一种简单的操作,因此本节着重介绍利用天平如何测试宝石的密
   度。


  一、原理


    宝石的密度是由组成宝石的化学元素的原子量和晶体结构中原子之间排列的紧密程度决定的。因此不同的宝石具有特定的密度值,宝石的密度具有重要的鉴定意义。


    宝石的密度常用单位是
gcm3,表示体积为1cm3的宝石的质量。密度的测定十分复杂,因相对密度值与密度值十分接近,二者的换算系数仅10001,在宝石学中,通常把测定的相对密度值作为密度的近似值。


    宝石的相对密度是指在
41个标准大气压 1atm(标准大气压)=101325pa的条件下,单位体积的宝石质量与同体积水的质量的比值,没有单位。


    相对密度的测定方法
(也称静水称重法)的依据是阿基米德定律:当物体浸入液体中时,

液体作用于物体的上浮力等于所排开液体的质量。


    若液体为水,水温对单位体积水的质量影响忽略不计,根据阿基米德定律即可推出宝石相对密度
(比重)的计算公式:


    相对密度
(d)=宝石的质量/宝石所排开水的质量

          =宝石的质量/(宝石的质量一宝石在水中的质量)

          宝石在空气中的重量/(宝石在空气中的重量一宝石在水中的重量)


    空气对宝石的浮力可以忽略不计,宝石的质量也就是物体在空气中的重量。要得出相对密度值,只需称出物体在空气中和水中的质量即可。

二、测试步骤及注意事项


    宝石的重量可直接在空气中称量得出。宝石在液体
() 中的重量可依照图2-1-54中所示,利用木架、铜丝、烧杯在天平上进行称量。称量水中宝石的重量时一定要注意排除周围物体对称量数据的影响。如宝石周围不能附着气泡,支架、烧杯不能与天平托盘接触,铜丝不能与烧杯接触等。为了减少气泡和水的表面张力对宝石重量的影响,可采用蒸馏水(或冷开水)

加入12滴洗洁精或少许洗衣粉。

    

三、影响测试精度的因素


   
(1)
天平的精确度

   
    天平的精确度越高,测量的结果越准确。

    
    (2)
宝石的大小

通常情况下,宝石越大则测定相对密度的误差越小。比如重2ct的蓝宝石,若水中称重误差OOlct,则最后的相对密度值误差可达O08ct。据Liddicoat统计,测量34ct的宝石,误差小于010;23ct者,±0151252ct,±020,075125ct,±025。由此可见,即使严格按照操作步骤在标准天平上测定相对密度,也有误差。越小的宝石其误差越大,导致错误结论的可能性也就越大。所以建议不采用此法测定1ct以下宝石的相对密度。

(3)水的表面张力和附着于铜丝或宝石上的气泡


    水的表面张力和附着于铜丝或宝石上的气泡都会影响宝石在水中的质量。将水烧开可减少气泡,加入一到二滴清洁剂可减少水的表面张力。此外,为了减小水的表面张力,测定相对密度常用四氯化碳代替水,计算公式变为:


    相对密度
(d)= 宝石在空气中的质量/(宝石在空气中的质量—宝石在液体中的质量)×四氯化碳的相对密度


    四氯化碳的密度值随温度而有所变化,具体密度可由四氯化碳密度与温度变化曲线获得。在室温下,取相对密度值
158即可。


     利用静水称重法测试密度,不受宝石的密度大小限制,但不适用于测试多孔宝石。因为多孔宝石的孔洞中充填有不易排出的空气,在水中称量的质量值较小,计算出的相对密度值就会较实际小。然而只要宝石的质量足够大,比如
34ct,则由于多孔所造成的误差是不会太大。尽管如此,静水称重法测定宝石的相对密度有一个很大的局限,那就是测试所需时间太长,即使有经验者也需几分钟方能完成。此外,许多宝石的相对密度本身就有一个变化范围,在宝石鉴定中常只需测试宝石相对密度的大致范围即可,为此实验室也常采用重液比较法,这种方法将在后面详细介绍。




 
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