Плотность драгоценных камней

Плотностью (прежде ее именовали удельным весом) называется отношение массы вещества к массе того же объема воды. Следовательно, камень, имеющий плотность 2,6, во столько же раз тяжелее равного объема воды.

Плотность драгоценных камней колеблется от 1 до 7. Камни с плотностью ниже 2 кажутся нам легкими (янтарь 1,1), от 2 до 4 — нормальной тяжести (кварц 2,65), и выше 5 — тяжелыми (касситерит 7,0). Наиболее дорогие драгоценные камни, такие, как алмаз, рубин, сапфир, имеют более высокую плотность, чем главные породообразующие минералы, прежде всего кварц и полевой шпат. Благодаря этому в текучих водах они отлагаются раньше кварцевых песков и накапливаются в так называемых россыпных месторождениях.

Определение плотности драгоценных камней может очень помочь коллекционеру при их идентификации.

В геммологии, которая обычно оперирует малыми количествами материала, плотность определяют двумя методами: методом гидростатического взвешивания и методом погружения в тяжелые жидкости. Первый из них хотя и отнимает много времени, но не требует больших затрат. Что же касается второго метода, то он довольно сложен, а подчас и дорог, но зато позволяет быстро провести надежное сравнение по плотности крупных партий незнакомых камней.

Метод гидростатического взвешивания основан на законе Архимеда; путем погружения неизвестного камня в воду определяется его объем, а плотность затем рассчитывается по простой формуле: плотность камня = масса камня / объем камня.

Гидростатические весы каждый может смастерить собственными силами. Достаточно приспособить для этого аптекарские рычажные весы. Испытуемый объект взвешивается сначала в воздухе, а затем в воде; разность полученных значений соответствует массе вытесненной воды и тем самым в числовом выражении — объему камня.

Даже любитель, пользуясь этим способом, в силах измерить плотность с точностью до первого, а при некотором навыке — и до второго десятичного знака. Разумеется, необходимо следить за тем, чтобы камни не соприкасались с посторонними веществами; они должны быть без оправы, а при взвешивании на воздухе — непременно сухими.

Основная идея метода погружения в тяжелые жидкости опирается на тот известный факт, что твердые тела в жидкости равной плотности пребывают во взвешенном состоянии, не опускаясь на дно, но и не плавая на поверхности. При испытании неизвестный камень помещают в более тяжелую жидкость, на поверхности которой он плавает; затем начинают разбавлять жидкость, постепенно уменьшая ее плотность, пока последняя не сравняется с плотностью камня (что распознается по его переходу во взвешенное состояние). Остается измерить плотность разбавленной жидкости — и задача решена.

Существует большой набор тяжелых жидкостей. Для коллекционера особенно подходят те из них, которые допускают разбавление дистиллированной водой. К ним относится, например, жидкость Туле (раствор двойного иодида калия и ртути), плотность которой 3,2. С помощью этой жидкости удается идентифицировать большинство ювелирных камней. Для более тяжелых камней рекомендуется жидкость Клеричи (раствор формиата и малоната таллия), плотность которой 4,2. Но, хотя жидкость Клеричи и охватывает весь диапазон плотности драгоценных камней, у нее есть два существенных недостатка: она дорога и токсична. Любителям пользоваться ею не следует. Для камней с плотностью до 3,5 подходит жидкость Сушина — Рорбаха (раствор иодида бария и ртути), однако обращение с ней иногда несколько затруднительно из-за образования осадка иодида ртути. Разбавленные жидкости после использования регенерируют путем выпаривания на водяной бане с восстановлением исходной плотности.

Плотность тяжелой жидкости в ходе разбавления определяется в лабораторных условиях с помощью весов Вестфаля, специально предназначенных для этой цели. Любителям же лучше пользоваться индикаторами — кусочками стекла или минералами с различной, но заведомо известной плотностью. Если такой индикатор взвешен в жидкости, то, значит, их плотности равны; тем самым определяется и плотность взвешенного в той же жидкости испытуемого минерала.

Метод погружения в тяжелые жидкости, конечно, довольно сложен, но он имеет большие преимущества в тех случаях, когда необходимо отсортировать определенные камни из целой партии неизвестных камней или же отличить искусственные камни и имитации от настоящих драгоценных камней.