求物理化学的趣味话题

古代“宝刀”的秘密

我国古代很讲究使用钢刀，优质锋利的钢刀称为“宝刀”。战国时期，相传越国就有人制造“干将”、“莫邪”等宝刀宝剑，那真是锋利无比，“削铁如泥”，头发放在刃上，吹口气就会断成两截。当然，传说难免有点夸张，但是“宝刀” 锐利却是事实。过去只有少数工匠掌握生产这类“宝刀”的技术。现在我们通过科学研究知道，制造这类“宝刀”的主要秘密就是其中含有钨、钼一类的元素。

事实上，往钢里加进钨和钼，那怕只要很少的一点点，比如百分之几甚至千分之几，就会对钢的性质产生重大的影响。这个事实直到十九世纪中叶才被人们所认识，接着大大地促进了钨、钼工业的发展。有计划地往普通钢里加进一种或几种象钨、钼一类的元素---合金元素，就能制造出各种性能优异的特殊钢材--- 合金钢。

用焰色反应鉴定黄金的纯度

黄金的纯度在我国亦叫做成色，十份黄金中含几份纯金，通常就称黄金的成色是几。

鉴别黄金的方法有多种，古希腊的阿基米德就曾用浮力的方法为国王莱洛内二世的金冠鉴别真伪；而古罗马人则用试金石来鉴别黄金的纯度。

在我国有“七青八黄九紫十赤”的“成色识金法”，“金入猛火、色不精光” 和“黄金入火，若生五色气者则内有铜也”等。这实际上就是利用灼烧黄金时产生的火焰颜色来鉴别黄金的纯度。我们知道，多种金属或它们的化合物灼烧时能使火焰呈特殊的颜色，在化学上叫做焰色反应。例如常见的几种金属或离子的焰色：钾--紫色，钠--**，锂--紫红色，钡--黄绿色，铜--绿色等。上面说到的用灼烧黄金的火焰颜色来鉴别黄金的方法，就是利用了焰色反应的原理，黄金纯度不同，其焰色亦不同。有兴趣的朋友不妨一试，只要把黄金用浅色火焰灼烧即可。

五颜六色的金合金

黄金是延展性最好的金属。1克金可以拉成长达4000米的细丝。如果用300克黄金拉成细丝，可以从南京出发，沿着铁路线一直延伸到北京。一吨黄金拉成的细丝，可以从地球到月亮来回五次。

黄金也可以压成比纸还薄很多的金箔，厚度只有五十万分之一厘米。这样薄的金箔，看上去几乎是透明的，带点绿色或蓝色。薄到一定程度的黄金，既能隔热，又能透光，所以黄金薄膜可以用作太空人和消防队员面罩的隔热物质。在冬季利用黄金薄膜把太阳辐射中的热射线反射到室中，室内就温暖如春；夏季，在房屋的玻璃外，贴上一层黄金镀膜，可将太阳的绝大部分热射线反射出去，室内不会闷热。

虽然黄金有这么多优点，但是也有不少缺点。比方说，质地软、价格贵、色泽单调。如果黄金同其他金属结合起来，做成黄金合金，既能弥补不足，又使性能更加优良。现代的黄金合金已广泛应用于火箭、超音速飞机、核反应堆和宇宙航行等工业中。此外，用黄金合金制成的金币、金首饰也深得人们的喜爱。我们平时看到的22K、18K金首饰，都是含有不同分量的黄金合黄。

用黄金做成的合金，会变成金**、红色、玫瑰色、灰色、绿色，一直变到白色。绿色的金合金中含75%的金、166%的银和84%的镉。有一种金铜合金，称作红铜；一种金银合金叫红银。这两种合金用盐溶液处理后，就出现紫色或者浅蓝黑色。

在地壳里金的含量不算少，据估计，大约占地壳的一百亿分之五，但是都很分散，真是“遍地有黄金”！另外，太阳周围灼热的蒸气里有金；陨石里也有金；天上还真有“长满金子”的星星；海洋中金的含量十分丰富，是个“大金库”

首饰钻石的鉴别

直观鉴别

透视试验——将具有圆钻型切工的宝石擦净，台面朝下，放在一张画有一条线的白纸上，透过宝石观察纸上的线可初步判断宝石是否为钻石。若为标准圆钻型切工的钻石，透过钻石看不到纸上的线（人造钛酸锶、合成金红石同钻石相似没有透视效应）。而绝大部分仿制品由于折射率不同，都有足够的光线漏出亭部刻面，透视观察可以看到纸上的线的一部分。

亮度强弱估测——宝石冠部的外反射和经内部全反射折射出光量的能力，称为亮度。将钻石及其仿制品放置于同一光源的同一环境下台面朝上观察，切工精细的标准圆钻型钻石，几乎所有从冠部进入的光线都从冠部反射出来，显示出极强的亮度。而仿制品其折射率和切工均同钻石存在差异，从冠部进入的光线会不同程度地从亭部漏掉，从而使亮度降低。

油性试验——用一支油基墨水的特制笔或圆珠笔，在钻石的台面划一条线，则会留下一条不间断直线。而其他的仿制品不具有亲油性，在划线处留下断续的点线。

水滴试验将钻石及仿制品的台面擦干净，各滴一小滴水珠，观察水珠保持的时间和轮廓。在钻石上水珠将很长时间保持球形，而仿制品上的水滴则会在相对短的时间内散开。

哈气试验——将待测样品和己知钻石样品一同放在玻璃上，对着它们哈气，观察雾气消失情况。钻石上的雾气很快消失，而仿制品上的雾气要消失的慢。

感觉试验——在室温下用舌尖接触钻石及其仿制品时，钻石比仿制品要凉得多。

仪器鉴别

放大检测——在放大镜或宝石显微镜下观察。（一）钻石除极高品质外，一般都含有少量微细矿物包裹体。常见的包裹体有：黑色的石墨、棕色的尖晶石、红色的铬尖晶石、镁铝榴石、无色的撖榄石等30多种。 (二)由于钻石的稀少和珍贵及高硬度，对钻石的切磨是相当讲究的，钻石的切割比例、冠部、亭部角度、都是经过计算得出的。钻石的台面及小刻面是平直的，没有屈曲的现象。棱、角是笔直而锐利的，三条或三条以上的棱严格地交于一点，而仿制品由于硬度低，切工差，棱和角往往是圆滑的。（三）钻石极高的硬度使它很不易被磨损，即使磨损也局限在个别小刻面的棱和角。而仿制品由于硬度低，小面棱被磨损后往往比较毛糙。

热导仪测试——热导仪可以快速、简便、准确地将钻石及其仿制品区分开，尤其是对于镶嵌钻石首饰的鉴别意义更大。不同的物质对热的传导性不同，钻石的导热性是宝石中最好的（导热率为 1000～2600W/m℃）。将热导仪的探笔头部接触样品，接通电源，依据热电偶上热量传出的速度，由发光二极管显示发亮的数目或液晶屏显示的文字，即可知道钻石的真伪。

反射仪测试——反射仪与热导仪的优缺点正好互补，即热导仪上易混淆的宝石可以在反射仪上明显区分，而反射仪上特征相似的宝石则可通过热导仪明显区分。

X射线荧光仪测试——X射线在宝石鉴定中的应用相当重要。 X射线属于高能射线，会造成宝石晶格损伤，改变宝石颜色，一般情况下不采用这种鉴定方法。

电子天平或其他衡器——用电子天平或其他衡器测试裸钻及仿制品的密度是区分它们十分有效而简易的方法。钻石的密度（3529克/每立方厘米）与绝大多数的仿制品的密度相差较大，仅天然黄玉的密度（356克/每立方厘米）同钻石相似。

钻石与仿制品的区别

钻石与天然无色宝石的区分——与钻石最相似的宝石是锆石，因为无色锆石也具有较大的折光率和色散，加工好的锆石也有光芒四射的外表，因而是钻石最好的天然代用品之一。钻石与锆石的区别其实也很简单。钻石是等轴晶系的宝石，没有偏光性和双折射，而锆石则有偏光性和很大的双折射率，从其冠部向下看其亭部的面棱，会发现一条棱变成了二条即出现“双影 ”现象，而钻石绝对仍是一条棱。另外利用硬度法也易区分。只需将要鉴定的宝石刻划一颗合成的蓝宝石即可知，如能划出痕的则是钻石，如打滑、划不动的则不是钻石。其他的天然无色宝石，由于折光率往往较小，因而即使切磨很好，也很难有“光芒四射”和“五彩宾纷”的外表。钻石的折光率是242，己超出一般折光仪的读数范围，而一般的宝石，如无色黄玉、水晶等很容易测出其折光率（如其他特征与钻石相似时，一般不测定折光率，以免划伤折光仪）。另外，一般宝石的加工往往不严格，经常会发生漏光现象，而稍大一点的钻石（如30分以上），由于其价值贵重，加工往往严格，一般不会漏光。

钻石与人造仿钻石的区分——另一类与钻石最像的赝品是立方氧化铣，简称CZ。因为这种合成宝石最早是苏联人研制的，又极像钻石，很多人都称之为“苏联钻”（值得注意的是，有的顾客认为苏联的钻石都是假的，其实苏联也是天然钻石的资源大国）。立方氧化锆属等轴晶系，硬度高达85 ，折光率和色散也很大，加工好的“苏联钻”也具有火光闪闪的诱人外貌，有时其“美”甚至超过一般加工较差的天然钻石。 要区分天然钻石与其他的人造仿钻石并不困难。（一）所有的人造合成品的硬度都低于9，对于未镶宝石，用刻划硬度的方法即可区分，能刻划合成蓝宝石的就是钻石，反之则不是钻石。用这种方法也可有效区分一些表面镀膜的玻璃仿制品。（二）一般人造代用品的颜色都很“白”、很干净，而天然钻石除了一些96色和VVS以上的高档品外，大多带些**调及可见一些“缺陷”。（三）合成代用品的硬度较低、价钱便宜，因而加工粗糙，磨出的宝石常会“漏光”、出现“毛边”或边棱圆化等现象。

钻石与人造钻石、改色钻石、夹层钻石的区分——第三类赝品是人造钻石，它和天然钻石往往具有几乎完全相同的物理性质，如硬度、折光率、色散等，仅凭感官无法区分它们，较简单的区分是合成钻石内通常合有一些金属矿物包裹体，会有“磁性”，而天然钻石则没有磁性。方法是：在麦克风前放上磁铁，将钻石在麦克风前快速移劲，合成钻石会产生微小的声音，表明有磁性。 钻石的改色是本世纪初“镭”的放射性被发现以后的事。颜色好的彩钻比无色钻更有价值，因而促进了将浅褐色或微**钻石改成彩色钻石技术的发展，区分天然与改色彩钻已成为必耍。从人工彩钻（由辐射或高能加速器轰击产生）的台面向下观察，会出现伞状的一些色圈或暗影，吸收光谱中会有594nm的特征吸收线。另外，其荧光、放射性及导电性与天然彩钻也有一定的区别。 夹层钻石主要是因原料形状特殊，工匠往往将两粒本来较小的钻石“拼合”加工成一颗较大的钻石，而有些是用钻石做顶，水晶或无色合成刚玉做底来做成一颗二层“钻石”，并且在镶嵌时用“金爪”或“金边”将底层挡住，蒙骗顾客。对这类钻石可用放大镜仔细观察其腰部是否有胶合界面，往往可见一些小的气泡和胶，或在钻石内部某个层面上可感到有一层雾状物。如果宝石是未镶嵌的，则放入二碘甲烷或清水中观察，效果会更好。

钻石与镀膜钻石的区分——第四类赝品，镀膜钻石可能将会是市场上最为先进的仿制品，它是高压与化学蒸汽沉积法相结合而生产的，这种合成钻石成本低、条件简单。当这种合成钻石镀膜厚度大于10微米，用“热导仪”测定时，它具有与天然钻石相似的反应。 但这种代用品还是有缺陷的，一是镀膜表面为细小钻石多晶体，一般呈灰蒙蒙的外观。二是镀膜钻石的比重与天然钻石不同，这是鉴定的关键。

能杀菌的金属——银

古时候，人们就知道用银碗盛牛奶等食物，可以保存较长的时间不变质。因为银子也会“溶解”于水，当食物同银接触以后，食物中的水就会使极微量的银变成银离子。银离子的杀菌能力相当强，每升水中只要有一千亿分之二克的银离子，就足以叫细菌一命呜呼了。

银离子的杀菌功能，还可以用在消毒和外科救护方面。古埃及人就已经知道，用银片覆盖伤口有疗效。后来又有人用“银纱布”来包扎伤口，治疗皮肤创伤和难治的溃疡，有时会收到很好效果。现代医学中，医生常用1%的硝酸银溶液滴入新生儿的眼睛时友防治新生儿眼病，驰名中外的中医针灸，最早使用的就是小小的银针。

银还有许多用处，它作用良导体可以制作导线；电镀、制镜、摄影等行业也十分需要它。

胃功能的化学作用

胃有很强的消化功能，靠的是胃内的盐酸、胃蛋白酶和粘液。盐酸是一种腐蚀性很强的酸，食物进入胃里，盐酸就会把食物中的细菌杀死。胃里的盐酸浓度较高，足足可以把金属锌溶化掉。胃蛋白酶能分解食物中的蛋白质。粘液能把食物包裹起来，既起到润滑作用，又能保护胃粘膜，使它不受食物引起的机械损伤。胃里的盐酸、胃蛋白酶和粘液联合起来，几乎可以消化一切食物。

既然胃的消化能力这么强，为什么不能消化掉自己？这个问题在100多年前就提出了，一直没有得出完满的答案。有的科学家认为：胃所以不能消化自己，是因为胃粘膜或胃液内存一种特别物质，能抵抗盐酸和胃蛋白酶的作用。科学家研究认为：首先，胃壁在分泌盐酸以后，盐酸由于受到粘膜表面上皮细胞的阻挡，它不会倒流，也就不会腐蚀胃壁。万一上皮细胞遭到破坏，粘膜会分泌粘液，对盐酸有一定的缓冲作用，也能防止粘附在胃粘膜表面的盐酸进入内部。胃粘膜还有“丢卒保车”的本领，它让上皮细胞不停地进行代谢更新，阻止胃蛋白酶吸附在粘膜上，达到保护胃壁的目的。另外，粘液中的糖蛋白质，有的含糖量很多，分子量很大，它们能抑制胃蛋白酶的活性。

其次，人的胃粘膜细胞，每分钟大约要脱落50万个，三天之内可以全部更新，这样强的再生能力，使消化液对胃壁造成的暂时损伤得以弥补。

所以，在政党的条件下，胃不能自己消化自己。如果胃内产生的胃酸过多，或者空腹吃药，损伤胃壁，胃开始消化自己，就会出现胃溃疡等疾病。

住在绿宝石里的金属——铍

有一种翠绿晶莹、光耀夺目的宝石叫绿柱石。它过去是供贵族玩赏的宝物，今天成了劳动人民的珍品。

为什么我们也把绿柱石当做珍品呢？这倒不是由于它有一副漂亮诱人的外表，而是因为它那里面含有一种珍贵的稀有金属——铍。

“铍”的含意就是“绿宝石”。过了差不多三十年，人们用活泼的金属钙和钾还原氧化铍和氯化铍，制得了纯度不高的第一块金属铍。又过了将近七十年，人们才对铍进行小规模的加工生产。近三十年来，铍的产量逐年激增。现在，铍的“隐性埋名”时期已经过去，人们每年要生产好几百吨的铍。

看到这里，有的小朋友可能会提出这样的问题：为什么铍的发现时间这么早，而在工业上的应用却这样晚呢？

关键在铍的提纯工作上，要从铍矿石中把铍提纯出来很困难，而铍又偏偏特别喜欢“清洁”，铍中只要含有很少一点点杂质，就会使它的性能发生很大的变化，失去许多优良的品质。

现在的情况当然大有改观了，我们已经能够采用现代的科学方法生产出纯度很高的金属铍。铍的许多特性我们都“了如指掌”：比重比铝轻三分之一；强度跟钢差不多，传热本领是钢的三倍，是金属中良好的导体；透X射线的能力最强，有“金属玻璃”之称。

曾有这么多优异的性能，怪不得人们称誉它是“轻金属中的钢”哩！

百折不挠的铍青铜

起初，因为冶炼技术不过关，炼出来的铍里含有杂质，脆性大，不好加工，加热时又容易氧化，所以少量的铍只是在特殊情况下使用，比如用X射线管的透光小窗、霓虹灯的零件等等。

后来，人们给铍的应用开辟了一个广阔而又重要的新领域——制造合金，特别是制造铍铜合金——铍青铜。

大家知道，铜比钢铁要软得多，弹性和抵抗腐蚀的能力也不强。但是，铜中加进一些铍后，铜的性能发生了惊人的变化。含铍百分之一到三点五的铍青铜，机械性能优良，硬度加强，弹性极好，抗蚀本领很高，而且还有很高的导电能力。用铍青铜制成的弹簧，可以压缩几亿次以上。

百折不挠的铍青铜，最近又被用来制造深海探测器和海底电缆，这对海洋资源的开发具有重要的意义。

含镍的铍青铜还有一个可贵的特点——受到撞击的时候不会产生火花。这个特点对炸药厂很有用。你想，易燃易爆的材料怕得就是火，比如炸药和雷管，一见火就会发生爆炸。而铁制的锤子、钻头等工具在使用时都会冒出火花，这怎么得了。很明显，用这种含镍的铍青铜来制造这些工具，是最合适的了，另外，含镍的铍青铜也不会被磁铁所吸引，不受磁场磁化，所以又是制造防磁零件的好材料。

前面不是说过，铍有“金属玻璃”的外号吗？近年来，比重小、强度高、弹性好的铍，已经作为反射镜用到高精度的电视传真上，效果果然不错，发送一张照片只需要几分钟。

给原子锅炉建造“住房”

铍虽然有很多用处，但在众多元素中，它仍是一个默默无名的“小人物”，受不到人们的重视。但在本世纪五十年代时，铍的“命运”却大为好转，一时成了科学家们的抢手货。

这是为什么呢？

原来是这样的：在无煤的锅炉——原子反应堆里，为了从原子核里解放出大量的能量，需要用极大的力量去轰击原子核，使原子核发生分裂，就像用炮弹去轰击坚固的炸药库，使炸药库发生爆炸一样。这个用来轰击原子核的“炮弹”叫中子，而铍正是一种效率很高的能够提供大量中子炮弹的“中子源”。原子锅炉中光有中子“点火”还不行，点火以后，还要使它真正“着火燃烧起来”。

中子轰击原子核，原子核分裂，放出原子能，同时产生新的中子。新中子的速度极快，达到每秒几万公里。必须使这类快中子减慢速度，变成慢中子，才容易继续去轰击别的原子核而引起新的分裂，一变二、二变四……持续不断地发展“链式反应”，使原子锅炉里的原子燃料真正“燃烧”起来，正因为铍对中子有很强的“制动”能力，所以它就成了原子反应堆里效能很高的减速剂。

这还不算，为了防止中子跑出反应堆，反应堆的周围需要设置“警戒线”——中子反射体，用来勒令那些企图“越境”的中子返回反应区。这样，一方面可以防止看不见的射线伤害人体健康，保护工作人员的安全；另一方面又能减少中子逃跑的数量，节省“弹药”，维持核裂变的顺利进行。

铍的氧化物比重小，硬度大，熔点高达摄氏二千四百五十度，而且能够像镜子反射光线那样把中子反射回去，正是建造原子锅炉“住房”的好材料。

现在，几乎各种各样的原子反应堆都要用铍作中子反射体，特别在建造用于各种交通工具的小型原子锅炉时更需要。建造一个大型的原子反应堆，往往需要动用二吨多金属铍。

在航空工业中大显身手

航空工业的发展要求飞机飞得更快、更高、更远，重量轻、强度大的铍当然也可以在这方面显一下自己的本领。

有些铍合金是制造飞机的方向舵、机翼箱和喷气发动机金属构件的好材料。现代化战斗机上的许多构件改用铍制造后，由于重量减轻，装配部分减少，使飞机的行动更加迅速灵活。有一种新设计的超音速战斗机——铍飞机，飞行速度可达每小时四千公里，相当于声速的三倍多。在将来的原子飞机和短距离起落的飞机上，铍和铍的合金一定会得到更多的应用。

进入二十世纪六十年代以后，铍在火箭、导弹、宇宙飞船等方面的用量也在急剧增加。

铍是金属中最好的良导体。现在有许多超音速飞机的制动装置是用铍来制造的，因为它有极好的吸热、散热的性能，“刹车”时产生的热量很快就会散失。

当人造地球卫星和宇宙飞船高速穿越大气层的时候，机体与空气分子摩擦会产生高温。铍作为它们的“防热外套”，能够吸收大量的热量并很快地激发出去，这样就可防止温度过度升高，保障飞行安全。

铍还是高效率的火箭燃料。铍在燃烧的过程中能释放出巨大的能量。每公斤铍完全燃烧放出的热量高达15000千卡，是一种优质的火箭燃料。

医治“职业病”的妙药

人在工作、劳动一段时间后会感到疲劳，这是一种正常的生理现象。然而，许多金属和合金也会“疲劳”，不同的是，人们歇一会儿之后疲劳就自动消失了，人们又可以继续进行工作，但金属和合金就不行了，它们疲劳过度后，用它们造成的东西就不能再用了。这多么可惜呀！

怎么来治疗金属和合金的这种“职业病”呢？

科学家已找到了医治这种“职业病”的“灵丹妙药”，它就是铍，如果在钢中加入少量的铍，把它制成小汽车用的弹簧，可以经受1400万次冲击，也不会出现疲劳的痕迹。

甜味金属

金属也会有甜味吗？

当然没有，那为什么题目却是“甜味金属”呢？

原来，有些金属的化合物是带有甜味的，于是人们就把这种金同叫做“甜味金属”，铍就是其中的一个。

但是千万不要接触铍，因为它具有毒性。每一立方米的空气中只要有一毫克铍的粉尘，就会使人染上急性肺炎——铍肺病。我国冶金战线的广大职工，向铍毒发动进攻，终于使一立方米空气中的铍的含量降低到十万分之一克以下，已经圆满地解决了铍中毒的防护问题。

跟铍相比，铍的化合物的毒性更大，铍的化合物会在动物的组织和血浆中形成可溶性的胶状物质，进而与血红蛋白发生化学反应，生成一种新的物质，从而使组织器官发生各种病变，在肺和骨骼中的铍，还可能引发癌症。铍的化合物虽然甜，却是“老虎的屁股”，千万摸不得。

“烈火金刚”和“抗蚀冠军”——铌和钽

这次我们要结识的是铌和钽这一对“孪生兄弟”。

把它们放到一起来介绍是有道理的，因为它们在元素周期表里是同族，物理、化学性质很相似，而且常常“形影不离”，在自然界伴生在一起，真称得上是一对维妙维肖的“孪生兄弟”。

事实上，当人们在十九世纪初首次发现铌和钽的时候，还以为它们是同一种元素呢。以后大约过了四十二年，人们用化学方法第一次把它们分开，这才弄清楚它们原来是两种不同的金属。

铌、钽和钨、钼一样都是稀有高熔点金属，它们的性质和用途也有不少相似之处。

既然被称为稀有高熔点金属，铌、钽最主要的特点当然是耐热。它们的熔点分别高达摄氏二千四百多度和将近三千度，不要说一般的火势烧不化它们，就是炼钢炉里烈焰翻腾的火海也奈何它们不得。难怪在一些高温高热的郡门里，特别是制造一千六百度以上的真空加热炉，钽金属是十分适合的材料。

我们在前面介绍钨钼合金钢的时候就已经看到，一种金属的优良性能往往可以“移植”到另一种金属里。现在的情况也是这样，用铌作合金元素添加到钢里，能使钢的高温强度增加，加工性能改善。铌、钽与钨、钼、钒、镍、钴等一系列金属合作，得到的“热强合金”，可以用作超音速喷气式飞机和火箭、导弹等的结构材料。目前科学家们在研制新型的高温结构材料时，已开始把注意力转向铌、钽；许多高温、高强度合金都有这一对孪生兄弟参加。

铌、钽本身很顽强，它们的碳化物更有能耐，这个特点与钨、钼也毫无二致。用铌和钽的碳化物作基体制成的硬质合金，有很高的强度和抗压、耐磨、耐蚀本领。在所有的硬质化合物中，碳化钽的硬度是最高的。用碳化袒硬质合金制成的刀具，能抗得住三千八百度以下的高温，硬度可以与金刚石匹敌，使用寿命比碳化钨更长。

外科医疗上的妙用

钽在外科医疗上也占有重要地位，它不仅可以用来制造医疗器械，而且是很好的“生物适应性材料”。

比如说吧，用钽片可以弥补头盖骨的损伤，钽丝可以用来缝合神经和肌腱，钽条可以代替折断了的骨头和关节，钽丝制成的钽纱或钽网，可以用来补偿肌肉组织……

在医院里，还会有这样的情况：用钽条代替人体里折断了的骨头之后，经过一段时间，肌肉居然会在钽条上生长起来，就像在真正的骨头上生长一样。怪不得人们把钽叫作“亲生物金属”哩。

为什么钽在外科手术中能有这样奇特的作用呢？

关键还是因为它有极好的抗蚀性，不会与人体里的各种液体物质发生作用，并且几乎完全不损伤生物的机体组织，对于任何杀菌方法都能适应，所以可以同有机组织长期结合而无害地留在人体里。

除了在外科手术中有这样好的用途外，利用铌、钽的仆学稳定性，还可以用它们来制造电解电容器、整流器等等。

特别是钽，目前约有一半以上用来生产大容量，小体积，高稳定性的固体电解电容器。全世界每年都要生产几亿只。

钽电解电容器没有“辜负”人们的厚望，它具有很多其他材料比不上的优点。

它比跟它一般大小的其他电容器“兄弟”的电容量大五倍，而且非常可靠、耐震，工作温度范围大，使用寿命长，现在已经大量地用在电子计算机、雷达、导弹、超音速飞机、自动控制装置以及彩色电视、立体电视等的电子线路中。

超低温下创奇迹

然而，最使我们惊诧不已的，是它们不仅能在极高温度的环境里顽强地工作，而且还能在超低温的条件下出色地为我们服务，它们可真是了不起。

朋友，你们中也许有一些人会知道有这么个温度，叫“绝对零度”，它的零度相当于摄氏零下二百七十三度。绝对零度被认为是不能再低的低温了。

人们很早以前就发现，当温度降低到接近绝对零度的时俟，有些物质的化学性质会发生突然的改变，变成一种几乎没有电阻的“超导体”。物质开始具有这种奇异的“超导”性能的温度叫临界温度。不用说，各种物质的临界温度是不一样的。

要知道，超低温度是很不容易得到的，人们为此而付出了巨大的代价；越向绝对零度接近，需要付出的代价越大。所以我们对超导物质的要求，当然是临界温度越高越好。

具有超导性能的元素不少，铌是其中临界温度最高的一种。而用铌制造的合金，临界温度高达绝对温度十八点五到二十一度，是目前最重要的超导材料。

人们曾经做过这样一个实验：把一个冷到超导状态的金属铌环，通上电流然后再断开电流，然后，把整套仪器封闭起来，保持低温。过了两年半后，人们把仪器打开，发现铌环里的电流仍在流动，而且电流强弱跟刚通电时几乎完全相同！

从这个实验可以看出，超导材料几乎不会损失电流。如果使用超导电缆输电，因为它没有电阻，电流通过时不会有能量损耗，所以输电效率将大大提高。

有人设计了一种高速磁悬浮列车，它的车轮

水晶最60%成份是「二氧化矽」（sio2），水晶的颜色是由于除了二氧化矽外，还含有各种不同微量的金属所造成的。 在天然环境里头，水晶多数会与矿物方解石、黄铁矿、辉铁矿、各种颜色的云母片、碧茜、花岗岩、金红石等「共生」，而形成了一些疑幻似真的景像，即所谓「异像水晶」，增加了收藏水晶的乐趣和价值。

水晶多数是在地底生长，生长的过程需要大量含有饱和的二氧化矽的地下水源，温度在550－600℃之间，并需要比大气压力大二倍至三倍的压力，经过了漫长的岁月，便变成了六角柱形（hexagonal system）的水晶。

石英是一种受热或压力就容易变成液体状的矿物。也是相当常见的造岩矿物，在三大类岩石中皆有之。因为它在火成岩中结晶最晚，所以通常缺少完整晶面，多半填充在其他先结晶的造岩矿物中间。石英的成份是最简单的二氧化矽(sio<sub>2)，玻璃光泽，没有解理面，但具贝壳状断口。微晶质的石英称为玉髓（chalcedony）、玛瑙（agate）或碧玉（jasper）。纯粹的石英是无色，但因常含有过渡元素的杂质而呈现不同的颜色。石英很安定，不容易风化或变化为他种矿物。

硅位于元素周期表第四族，在地壳中分布很广，在所有元素丰度分布的顺序上占第二位，仅次于氧，硅也是典型的亲氧元素，主要与氧结合形成硅氧四面体SiO4攩4-搅，产由硅氧四面体以各种形式结合生成不同的硅酸盐矿物，在宝石矿物中硅酸盐类占80％以上，以游离硅氧——SiO2形式分布的硅也占重要地位，而且稳定性非常好，是自然界最常见、最主要的造岩矿物，也是珠宝界应用数量和范围很大的一类宝玉石，以SiO2为主要成分的宝玉石更是种类繁多，特征各异。按SiO2结晶程度可划分为显晶质的单晶石英，多晶石英岩玉，隐晶质的玉髓、玛瑙、澳玉、碧玉、木变石、硅化木和非晶质的欧泊、天然玻璃。下面根据国家标准分别加以叙述：

1 单晶SiO2质宝石 透明、晶形完好的SiO2单晶体(含双晶)，矿物名称为单晶石英，即广义的水晶，狭义的水晶指无色透明的品种。

(1) 水晶的基本性质 水晶属三方晶系，常见晶形为柱状，主要单形为六方柱，菱面体，柱状晶体的柱面常发育横纹和多边形蚀象，水晶为一轴晶正光性，具独特的牛眼干涉图，折射率1544－1553，双折射率0009，非常稳定，无解理，贝壳状断口，断口可具油脂光泽，摩氏硬度7，密度265g／cm攩3搅。水晶通常无色透明，但含杂质时可出现多种颜色，根据颜色可将水晶分为紫晶、黄晶、烟晶等品种。

(2) 水晶的品种及鉴定 水晶：无色透明的纯净二氧化硅晶体，其内可含丰富的包裹体，常见的有负晶、流体包裹体、固体包裹体。负晶是确定天然水晶的重要依据。固包体裹中常见金红石、电气石、阳起石呈细小的针状定向排列于石英晶体内，犹如发丝，习惯上把这类水晶称为发晶，另外一些固体包裹体在水晶内可形成一幅幅美丽的图画，成为人们爱不释手的观赏石。

紫晶：一种紫色的水晶，是SiO2中含微量铁所致，经辐照，三价铁离子的电子壳层中成对电子之一受到激发，产生空穴色心FeO攩4+搅4，空穴主要在可见光550nm处生产吸收，而使水晶产生紫色，但Fe攩4-搅不稳定，受热易变成三价铁，所以紫晶易褪色，紫晶颜色分布常不均匀，呈团块状，有时见平行色带。具有弱到中等二色性，可能出现水晶中所出现的所有包体，还可有特征的“斑马纹”和球状、小滴状不透明深色包体。

烟晶：一种烟色至棕褐色以至黑色的水晶，成分中含有微量的铝，Al攩3+搅离子代替Si攩4+搅离子，受辐照后产生AlO攩4-搅4空穴色心，而使水晶产生烟色。烟晶加热后可变成无色水晶。

黄晶：一种**的水晶，成分中含有微量铁而成。黄晶一般较透明，内部特征与紫晶相同，市场上的黄晶多数是紫晶加热处理而成。

绿水晶：一种绿色的水晶，天然产出的很少，主要是紫晶加热得到的；或水晶中含绿色矿物(如绿泥石)包体而呈色。

芙蓉石：也称蔷薇石英，浅至中粉红色水晶，色调较浅，因成分中有微量的Mn和Ti而致色，单晶体较少，通常为致密块状集合体，显浑浊乳状外观，有时可含定向排列的针状金红石包体，因而磨制成弧面宝石可显示星光。

双色水晶：一种紫色和**共存一体的水晶，紫色、**分别占据晶块的一部分，两种颜色的交接片有清晰的界限，双色是由于水晶内的双晶所致，紫色和**分别发育于双晶单体中的r面和z面。 石英猫眼：当水晶中含有大量平行排列的纤维状包体时，其弧面形宝石表面可显示猫眼效应，一般石英猫眼弧面较高，纤维状包体清晰可见。

星光水晶：当水晶中含有两组以上定向排列的针状、纤维状包体时，其弧面形宝石表面可显示星光效应，一般为六射星光，也可有四射星光。

2 多晶SiO2质玉石 组成矿物主要为细粒石英的玉石，可含少量云母类矿物及赤铁矿、针铁矿等。放大检查时石英为典型粒状结构，粒度一般为001－06mm。集合体呈块状，微透明至半透明，密度与单晶石英相近，为264－271g／cm攩3搅之间，点测法折射率为154左右，纯净者无色，常因含有细小的有色矿物包裹体而呈色。常见的品种有：

东陵石：为一种具有砂金石效应的石英岩，市场上常见的为含铬云母的绿色东陵石，显微镜下微透明，主要产于印度。石英颗粒相对较粗，01－06mm，其内所含的片状矿物相对较大，且大致定向排列。查尔斯滤色镜下略呈褐红色。

密玉：因产于河南密县而得名，是一种含3～5％细小鳞片状绢云母的致密石英岩，以绿色系列为主，有浅绿、翠绿、豆绿等。密玉与东陵石相比，较细腻、致密，其内石英颗粒大小以002～025mm为主，没有明显的砂金石效应。放大检查时在较高的倍数下可以看到细小的绿色云母较均匀地呈网状分布。 贵翠：因产于贵州省而得名，是一种含绿色高岭石的细粒石英岩，呈不均匀带灰色色调的绿色，一般只用来作低档饰品。

京白玉：因最初产于北京郊区而得名，是一种质地细腻、光泽油润的白色石英岩，有时用来冒充羊脂白玉，以其较低的密度和折射率加以区别。

“马来西亚玉”：是一种结构较细的染绿色石英岩，常被用来冒充翡翠。放大条件下典型的粒状结构和相对低的折射率容易和翡翠区别，国标(GB／T16553－1996)已规定不用这一名称，而用石英岩(处理)。

3 隐晶质SiO2玉石 隐晶质集合体，在正交偏光下表现为全亮，致密状构造，也可呈球粒状，放射状或微细纤维状集合体，密度较为石英低，点测折射率153，密度65～70g／cm攩3搅，主要有玉髓、玛瑙、碧玉、澳玉四个品种。

玉髓：超显微隐晶质石英集合体，单晶呈纤维状，粒间微孔内充填水分和气泡，密度低于石英，约260g／cm攩3搅。由于玉髓多孔，因此染色较容易，市场上常见颜色鲜艳的玉髓都是染色而成。值得一提的是，染色后的玉髓颜色较稳定，本身也是一种低档玉，国标规定为优化，无需加以说明。

玛瑙：具环带状结构的玉髓，环带中央有时是空洞，有时为水晶质所充填，玛瑙最为常见的自然色为白色和灰色，也可出现黄棕色、棕红色、蓝色、淡紫色等。玛瑙的基本性质同玉髓，根据包体特征，颜色分布有下列特殊品种。

苔藓玛瑙：是一种均匀的、半透明含有树枝状绿色绿泥石或黑色氧化锰、红色氧化铁的玉髓。被包裹的杂质往往呈苔藓状，一般用作观赏石，也叫风景玛瑙，是玛瑙中的贵重品种。

缟玛瑙：亦称条带玛瑙，是一种颜色相对简单，条带相对平直的玛瑙。通常用于石刻和浮雕，常见的玛瑙可有黑色相间条带，或红白相间条带，当缟玛瑙的条带细到像蚕丝一样时，被称为缠丝玛瑙。

水胆玛瑙：是内含肉眼可见的气液包裹体，并且转动玛瑙气液包裹体会移动的品种。

碧玉：为一种含杂质较多的玉髓，最主要的杂质为氧化铁，因而碧玉常为红色，但也有因含其它杂质而呈绿色、暗蓝色或黑色的。碧玉不透明，光泽暗淡，一种不同颜色的条带，色块交相辉映，犹如一幅美丽的自然风景的碧玉称为风景碧玉；一种暗绿色其上带红点的碧玉叫血滴石。

澳玉：是一种绿色的玉髓，因含微量镍而呈绿色，色较均匀，透明至半透明，主要产于澳大利亚。

4 SiO2交代的玉石 这是一种由于SiO2交代作用，但保留了原物质的外形而成的石英质玉石，重要的品种有木变石和硅化木。

木变石：是SiO2部分或全部交代蓝闪石石棉，而保留纤维状石棉晶形的产物，因纹理和颜色象木纹而得名。木变石不透明，硬度65～70，密度264～271g／cm攩3搅，折射率154～155(点)。颜色有黄褐色、褐色、蓝灰色、蓝绿色，蓝色是残余的蓝闪石石棉的颜色，而黄褐色、褐色是所含铁的氧化物——褐铁矿所致，根据颜色可将木变石分为虎睛石，鹰眼石等品种。

虎睛石为**、黄褐色木变石，成品表面可具丝绢光泽，当组成虎睛石的纤维较细，排列较整齐时，弧面形宝石的表面可出现猫眼效应。

鹰眼石为蓝色、灰蓝色为主的木变石，SiO2交代不充分，残余的蓝闪石石棉较多。

硅化木：当SiO2交代数百万年前埋入地下的树干，并保留树干形状及其纤维状结构时的产物称为硅化木，化学成分以SiO2为主，常含Fe、Ca等杂质、颜色为土黄、淡黄、黄褐等，不透明。硬度65～70，密度265～291g／cm攩3搅，点测法折射率153。以颜色鲜艳、光泽强、木质结构清晰、质地致密者为好。

5 非晶质SiO2宝玉石 非晶质SiO2宝玉石包括欧泊和天然玻璃。

(1) 欧泊(Opal)原自拉丁文Opalus，意思是“集宝石美于一身”中间点，现今欧泊被宝石界列为十月生辰石。欧泊为具变彩效应的贵蛋白石，化学成分为SiO2·nH2O，虽然它不具晶体所特有的周期重复的结构，但其内部结构还是有序的，欧泊的变彩是由直径等大的SiO2小球在三维空间规则排列构成一个衍射光栅而成的。而且各小区因小球直径不同，会产生不同的颜色色斑，转动宝石，光线入射角发生改变，每块色斑的颜色也会发生变化，即变彩。由于透明度、体色和变彩形式的不同可分为三大类：

黑欧泊：是一种体色黑色、灰黑色、深蓝色、褐色的欧泊，以黑色最理想。由于体色较深，使各种颜色的反光格外瑰丽多姿，加上黑欧泊的产量稀少，故其价格在欧泊宝石中最高，是名贵的宝石之一。

白欧泊：在白色或浅灰色基底上出现变彩的欧泊，一般半透明，变彩较浅，是最常见的一种欧泊。 火欧泊：透明至半透明，有时有变彩，有时没有变彩，体色为黄至橙**，由于色调热烈，有动感，所以被大多数美国人所喜爱。

由于欧泊含水，硬度较低5～65，一般作项链挂垂、耳环、胸针，不宜做戒面，并且佩戴时注意不能曝晒、火烤，否则易干裂而失去变彩。

(2) 天然玻璃：天然玻璃是指在自然条件下形成的玻璃，成分以非晶质SiO2为主，另外还含少量Al2O3、FeO、Fe2O3、Na2O、K2O等。具玻璃光泽，不透明至半透明，正交偏光镜下全黑，表现为光性均质体，但常见波浪状异常消光，放大检查内部常见圆形气泡及流动构造，点测法折射率149，密度233～246g／cm攩3搅，较稳定，可作为宝石的天然玻璃有火山玻璃和陨石玻璃。

火山玻璃：是酸性火山熔岩快速冷凝的产物，矿物名称为黑曜岩，SiO2含量达60～75％，可呈黑色、褐色、灰色、蓝色、**、红色等，有时颜色不均匀，带有白色或其他杂色的斑块，，形如雪化，被称为“雪花状黑曜岩”。

陨石玻璃：是陨石成因的天然玻璃，是石英质陨石在坠入大气层燃烧后快速冷凝而形成的，常为较透明的绿色，绿棕色或者棕色。

下面在顺便介绍一下其他宝石的鉴别：

钻石的优化处理与鉴定

钻石的优化处理主要是指利用各种物理方法（放射性辐照和高温处理），把那些不被人们喜爱的颜色（如浅黄、浅褐和褐色）改善，而得到受欢迎的白或其它彩色（黄、绿、蓝、红色）：其次，是利用激光技术对钻石中的包裹体进行净度处理。

1钻石颜色优化处理的过去和现在

其实，人们对钻石颜色的优化有很长的历史了，过去用于改善钻石颜色的办法十分简单，比如1652年，人们就知道在镶嵌钻石时置薄箔于底部以提高其色调，或是用蔬菜染色剂、墨水等涂在钻石表面或腰棱以改善其颜色或提高色级。1905年英国化学家William Crookes发现了埋在镭的溴化物中的钻石可变成绿色的现象。这是放射性辐照改色的开始，到1932年人们终于找到了一条即可以使钻石颜色改善，又能避免放射性对人体损伤的安全有效的改色途径。

目前，辐照改色的途径主要有：

(1)镭照射处理（α粒子）（在氡气中着色更快）；

(2)人工产生的元素镅辐射处理(α粒子）；辐射后的金刚石进行强有力的清洗，可以不带有任何放射性痕迹；

(3)回旋加速器处理（质子、氘核、α粒子）；用回旋加速产生高速运动的上述粒子来轰击金刚石，使之着色；

(4)线性加速器（高能电子）；

(5)核反应堆处理（高能中子）；

其中后两种是较常采用的，尤其核反应堆处理得到的金刚石颜色分布比较均匀。值得注意的是采用加速器处理时，样品事先必须冷却，以防止辐射产生的热量使金刚石骤然升温造成热振荡，使样品破碎。处理的对象绝大部分Ia型，辐照的结果一般是绿色、蓝绿色，再加热处理就得到黄绿色、强**、橙色或橙褐色；对数量极少数的I型钻石处理的最终结果可能会得到粉红色或紫色；Ⅱ型钻石的最终处理结果是棕色。

热处理一般都是和辐照处理相伴进行的，单独热处理的情况不多，前人曾有过单独热处理将Ia型金刚石变成鲜明的**，在不同条件下处理使Ia型和Ib型金刚石相互转变的研究记录。单独热处理的关键是温度的控制和气氛的匹配。

我们对湖南砂矿金刚石采用吸收光谱、电子顺磁共振谱和红外光谱等手段进行的研究表明：其**、绿色和褐色等颜色金刚石的色心是杂质离子和放射性辐照产生的晶格空位。实验发现了孤氮中心（≥222ev）；N3-N2中心(2985ev,2596ev)；GR1中心(1673ev)；595中心(2086ev)；H3和H4中心(2463ev和2499ev)；3H中心(2462ev)。本区金刚石的颜色本质是由于存在联合色心。其**或褐色金刚石的颜色是由于多种色心的叠加，此结论与中科院地化所陈丰、郭九皋等人的研究结果基本一致。本区砂矿金刚石改色虽具多变性，但只要弄清呈色机制，控制温、压和气氛等条件，完全可以提高金刚石的档次。同时在实验中我们发现金刚石中存在氢键，其具体存在方式（C-H,H2O，或OH)尚不清楚，认为它是金刚石中除N和B之外的第三种致色杂质元素，有关研究工作正在进行中。

CVD镀膜是钻石颜色优化的一项新技术，一般在Ia型刻面钻石的冠部用化学气相沉积法镀上一层厚几个到几十个微米的天蓝色合成金刚石膜来仿造天然蓝钻石。

2辐照处理钻石的鉴定方法

对于用人工辐照配合热处理而得到的绿、蓝、黄、橙、粉红、棕色钻石可以考虑从以下几个方面予以鉴别。

(1)光谱特征

1956年GIA的研究人员发现经辐照和加热处理的钻石在595nm处有吸收，而天然钻石没有，虽然后来的研究发现这一吸收峰在高温处理（大于1000℃）中可以消失，但又会出现1963nm和2024nm两处新的吸收。因此595nm、1936nm和2024nm处的任一吸收峰是人工辐照的诊断谱线。

人工辐照成因的**钻石颜色是由H3中心（引起503nm吸收峰）和H4中心（引起496nm吸收峰）导致，而且一般以H4为主，显示496nm强峰。天然的**钻石往往以H3为主，显示503nm强峰。由于H4是收B氮集合体引起，因此不含B氮集合体的Ia型钻石经人工辐照后不会产生496nm强带。

人工辐照致色的粉红色钻石可显示595nm和637nm吸收线，而且在570nm处可见荧光线。天然致色的粉红色钻石主要显示563nm宽带。

在Ia型钻石上镀膜的蓝钻石常显示出N3中心和415nm吸收带，而天然蓝钻是由硼致色，不会显示415nm吸收峰。

(2)颜色分布特征：

人工辐照致色的彩钻常显示与其结构无关的色带，如环绕亭部的伞状阴影，环绕冠部的深色带及一侧深一侧浅的现象，这些分布特征在浸油中观察更为清晰。

CVD镀膜的蓝钻在显微镜下可于其腰、棱附近见到白色不规则体。

(3)放射性检测

用使底片感光的方法或盖革计数器可以检测出明显的残余放射性。用高纯锗γ－射线光谱仪，碘化钠γ－射线探测仪、闪烁探测仪可以检测出微量的残余放射性。

(4)导电性检测

天然蓝钻是半导体，在电导仪上的读数一般是20-70V，很少高于130V，而CVD镀膜的蓝钻常显示高于130V的读数。

3钻石净度的优化处理－裂隙充填

除了颜色优化之外，设法提高其净度也是目前钻石优化处理的一个重要方面。

天然钻石中包裹体和裂缝会影响其净度。人们利用激光高能量、细光束，高准直度的特点，除去钻石内部的包裹体，提高其净度。

八十年代以色列YAHUDA公司发明了钻石的裂隙充填技术。他们首先用激光打孔至钻石内部暗色包裹体，用强酸将内含物溶出，再用其它折射率相近的物质将孔填上。填充后的钻石，其净度可提高2-3个级别。填充的材料有两种：一种是“有彩光充填”，这种传统的充填方法是以钻玻璃做为充填材料，填充后裂隙处保留有彩光，但这种彩光不象未充填之前的七色彩光，而总是呈现七彩光中两种相邻的颜色（比如黄绿、蓝紫等）。另一种是无彩光充填，裂隙处没有因充填而呈现双色彩光，是由C、H、O等元素组成的新的填充材料，研究者认为是一种透明的树胶。由于这种充填裂隙处不再有彩光，很难被发现，更具有隐蔽性。

宝石与放射性

为了改善宝石的颜色，人们采用各种手段对宝玉石进行人工处理，以满足不同人对宝玉石的多种需求，核技术辐照改色就是所用方法之一。但一接触到“核技术”，人们首先想到了放射性问题，甚至对人工处理的宝玉石的安全性产生了怀疑。

其实，在人们的生活空间里，核辐射是无处不在的。人一生下来就不同程度的受着核辐射的影响，在我们的周围，土壤、空气、水、食品、居室的建筑材料等，都含有一定的原生放射性核素，来自外层空间的宇宙射线，以及宇宙射线与高层大气中的原子相互作用产生的宇生放射性核素等等，都是自然存在的天然电离辐射源。此外，还有一定数量的人工电离辐射源。如核武器试验产生的放射性微尘、使用或生产放射性核素的部门排出的放射性“三废”，还有国民经济各部门中使用的核仪表及装置，如加速器、钴源、γ探伤机、β测厚仪、χ射线机，以及日常生活中使用的夜光表等，都会发出不同程度的射线。天然辐射和人工辐射对国民产生的辐射剂量称为国民剂量，我国国民所受照射中天然本底辐射占934％，其次是医疗照射，约占总剂量的421%。

放射性衰变是在原子核中发生的，与环境变化如温度、压力、湿度等无关，正因为放射性这一特性，使其在现代工业中得到了广泛的应用，因核技术在农业、医学、军事、环境保护等各个领域的应用，也越来越受到人们的重视。用核技术进行材料(包括宝石)改性只是其应用的一个方面，用于宝石优化处理的辐照方法有三种：1带电粒子辐照，较常用的是高能电子辐照；2γ辐照，一般是用钴60作为γ源，故又称为钴源辐照；3反应堆中子辐照，带电粒子辐照是利用高能电子加速器，产生高能电子束辐照宝石，通常所产生的感生放射性很小或半衰期很短、辐照后的宝石经短时间放置后便不会对佩戴者产生影响。γ辐照不诱发放射活性，采用反应堆中子对宝石进行辐照，视宝石的品种、内部所含杂质和辐照的积分通量不同，其感生放射性也有所不同，反应堆中子分为快中子、慢中子和热中子，其中热中子会激活宝石中的某些原子、产生较高的感生放射性，若其半衰期较长的话，辐照后的宝石则须经过较长时间的放置，待其放射性水平达到安全标准以下时才能投放市场，否则佩戴这种宝石是不安全的。由于不同的辐照方法在宝玉石中所产生的色调有明显差别，都存在着市场需求，因此利用辐照处理宝玉石的方法，现在还在采用，但用反应堆中子辐照方法，有些单位已不再使用。

含有放射性核素的物体，由于其放射性核素的特性，能自发的放出射线，为度量射线对物质的作用程度，引进了剂量的概念，在医学上用药物治疗疾病，要掌握使用的药物量称为药物剂量，而要知道人体受到了多少放射性照射，在辐射剂量学中提出了吸收剂量的概念，其物理意义是：电离辐射与物质相互作用时，单位质量的物质中吸收电离辐射能量多少的一个辐射量，也就是粒子授予单位质量物质的能量多少，吸收剂量不能反映生物效应的不同情况，即吸收剂量相同，因辐射类型(α、β、γ中子)或辐射条件不同(内、外照射，不同部位的照射)所产生的生物效应是不同的，大众所关心的是人体受照射后的生物效应情况，所以又引入剂量当量的定义，称为希沃特(Sievert)，简称希(Sv)。这些是从放射性防护角度引出的常用单位，而任何放射性核素本身都有一定的活度，其大小决定于放射性核素的性质和存在的放射性原子核的数目，放射性活度的单位称为贝可勒尔(Becquerel)，简称贝可(Bq)。如辐射源每秒发生一次衰变即为1贝可。以上这些国际制单位都是1975年以来，由国际辐射单位与测量委员会(ICRU)和国际放射防护委员会(ICRP)讨论推荐，并经国际计量大会(CGM)予以通过的，也是我国的法定计量单位。为了便于对新旧辐射量及单位的比较，下表列出了上述单位新旧量的一些关系。

量 单位符号 换算关系

名称 符号 现行国际制

限定名称 曾用单位

吸收剂量 D 戈瑞(Gy) 拉德(md) 1Gy=100rad

剂量当量 H 希沃特(Sv) 雷姆(rem) 1Sv=100rem

活度 A 贝可勒尔(Bq) 居里(Ci) 1Bq=27×10-11Ci

用核技术对宝玉石进行加工处理，只是一种人工处理方法，是为了使宝玉石更加瑰丽多彩，对可能产生的感生放射性，理应受到严格控制，这不仅涉及到法律问题，也是一个道义问题，遗憾的是，目前国际上尚未制订出公认的允许标准，可供参考的是，美国对托帕石确定的总允许放射性活度为25贝可以下，且对所含的不同核素也作了不同的活度限制，其原则是半衰期越长限制越严，例如铯Cs137核素的活度被限定在1贝可。

在物质和精神生活水平有较大提高的今天，经辐照方法处理的宝石的残余放射性问题越来越为人们所重视，出售用辐照方法处理的宝石不仅要有辐照改色的标识，还须有其残余放射低于安全标准的承诺。

普及放射性知识，加强辐射防护教育，有助于核技术的开发利用，减少公众对核能的恐怖感，全面科学的对待核设施及其产品的应用。

合成钻石

人们盼望已久的合成晶体家族的新成员——合成钻石即将进入国际市场。据亚洲珠宝杂志最新报道，今年九月份在香港和泰国分别举行的珠宝贸易展销会期间，美国吉米西斯公司的总裁克拉克先生向亚洲珠宝杂志披露，该公司生产的合成钻石将于明年一月份投放泰国市场。

设在佛罗里达州的美国吉米西斯公司，通过与美国佛罗里达大学的合作（美国佛罗里达大学在该公司中占有股分），对1996年从俄罗斯引进的生产合成钻石技术进行消化和改进，终于在1999年9月生产出彩色的和无色的合成钻石。

生产合成钻石技术所采用的原料是一些天然的金刚石碎片。所采用的生产设备由该公司自行设计并制造，每套设备的成本大约为33～38万元人民币，生产一克拉合成钻石晶体目前至少需要50个小时。由于规模小，生长周期长，至今月产量只有50～100粒。第一批无色的合成钻石晶体重13～16克拉,彩色的合成钻石晶体重达5克拉，刻面重量05～15克拉。无色的合成钻石的色度为G～J，洁净度为VVS2～VS1。彩色的合成钻石晶体的颜色有蓝色、绿色、粉红色、**和黑色。

吉米西斯公司已与泰国的一些首饰制造商合作，决定将合成钻石晶体加工、镶嵌后再出售。随着合成钻石生产规模的不断扩大，吉米西斯公司也将销售晶体和刻面，并计划将产品投放俄罗斯、中东和美国市场。合成钻石的价格介于合成碳化硅（一种外观和硬度非常类似钻石的合成晶体）和天然钻石之间，当前市场上合成碳化硅的售价大约是天然钻石价格的百分之十到十二。

合成碳硅石揭秘

仿佛一夜之间，几乎凡是涉及钻石之处都会带上合成碳硅石(synthetic moissanite)一笔，美国发现频道和ABC世界新闻极力渲染合成碳硅石和钻石惊人相似，一些钻石商打出“我们这里无合成碳硅石”、“100%天然钻石”的广告，美国C3公司斥巨资进行广告宣传和开拓市场，这一切都使我们迫切地想知道，合成碳硅石是什么，怎样快速鉴定，未来将会怎样

什么是合成碳硅石

合成碳硅石是一种钻石仿制品的注册商业名称，被称为最新一代钻石仿制品，是一种新的实验室合成宝石，1998年6月进入市场。它的硬度和热导率仅次于钻石，折射率高于钻石。尽管碳硅石在自然界中存在，但极为罕见，只出现在陨石、金伯利岩和碳酸岩中，粒度很小，不能用作宝石加工。钻石仿制品通常仅能模仿钻石的一、两项技术指标，而合成碳硅石的光泽、亮度、火彩等都和钻石极为相似，仿真性甚至超过当前的最佳钻石替代品——合成立方氧化锆。C3公司宣传它是钻石最好的伙伴。

合成碳硅石的原料唯一供应商是美国克瑞研究公司，它是开发、制造、营销由碳化硅制成的电子仪器的全球佼佼者，主要产品有微波仪器、动力仪器、蓝色激光等，它拥有47项专/ca>

参考资料：

http://wwwtianyacn/techforum/Content/150/525593shtml

人造钻石和天然钻石的区别有哪些

人造钻石和天然钻石的区别有哪些，大多数的新人都会选择用钻戒来当做自己的婚戒,以此来表达对另一半的真心与爱意。通常情况下,钻石分为天然钻石和人造钻石两种,那么人造钻石和天然钻石的区别有哪些？

人造钻石和天然钻石的区别有哪些1

天然钻石：是世界上公认的最珍贵的宝石，矿物名称是金刚石。在矿物学上属于金刚石族。

人工钻石：分合成钻石、优化处理钻石。

人工钻石与天然钻石的区分方法：

1、人工钻石的鉴别方法

（1）合成钻石

［1］高温高压合成钻石

颜色：以**、桔**、褐色为主，价格很有竞争力；而蓝色和近无色等颜色，由于技术难度大，成本高而极难见到。

内部显微特征：可见细小的铁或镍铁合金触媒金属包体。部分合成钻石具磁性，可见不规则状颜色分带、沙漏形色带等。

净度：以P、SI级为主，个别可达VS级甚至VVS级。

吸收光谱：缺失415nm吸收线。

异常双折射：很弱，干涉色变化不明显。

紫外荧光特性：长波紫外线下荧光呈惰性，在短波紫外光下发光性有明显分带现象，为无至中的淡**、橙**、绿**不均匀的荧光，局部可有磷光。

［2］CVD合成钻石

颜色：多为暗褐色和浅褐色，也可以生长近无色和蓝色的产品，但非常困难。

内部显微特征：可见不规则深色包体和点状包体。可有平等的生长色带。

异常双折射：有强烈的异常消光，不同方向上的消光也有所不同。

紫外荧光特性：长短波紫外线下，有弱的橘**荧光。

（2）优化处理钻石

［1］颜色优化处理

①传统颜色优化处理：

古老的处理方法是在钻石表面涂上薄薄一层带蓝色的、折射率很高的物质，这样可使钻石颜色提高1－2个级别，更有甚者在钻石表面涂上墨水、油彩、指甲油等，以便提高钻石颜色的级别，也有的在钻戒底托上加上金属箔。这些方法很原始，也极容易鉴别。

②辐照改色钻石及其鉴定：

辐照改色是物理改色法，只用适用于有色而且颜色不好的钻石。

颜色分布特征：色带分布位置及形状与琢形形状及辐照方向有关。当来自回旋加速器的亚原子粒子，从亭部方向对圆多面型钻石进行轰击时，透过台面可看到辐照形成的颜色呈伞状围绕亭部分布，在这种情况下，阶梯形琢形的钻石仅能显示出靠近底尖的长方形色带。

当轰击来自钻石的冠部时，则琢型钻石的腰棱处将显示一深色色环。当轰击来自钻石琢形侧面时，则琢型靠近轰击源一侧颜色明显加深。

吸收光谱：有595nm或H1b和H1c线的出现。

导电性：辐照形成的蓝色钻石不具导电性。

③GE钻石

又称为高温高压修复型钻石，处理后的颜色大都在D到G的范围内，但稍具雾状外观，带褐或灰色调而不是**调。高倍放大下可见内部纹理，常见羽毛状裂隙，并伴有反光，裂隙常出露到钻石表面、部分愈合的裂隙、解理以及形状异常的包体。

这种钻石鉴定起来比较困难，通用电气公司曾承诺由他们处理的钻石在腰棱表面用激光刻上“GE POL”或“Bellataire”字样。

④Nova钻石

一种新的颜色优化处理方法，又称为高温高压增强型或诺瓦钻石（Nova）。该钻石发生强的塑性变形，异常消光强烈，显示强黄绿色荧光并伴有白垩状荧光。这些钻石刻有Nova钻石的标识，并附有唯一的序号和证书。

［2］净度处理

①激光打孔

传统激光打孔处理：钻石表面留下永久性的激光孔眼，而且因充填物质硬度永远不可能与钻石相同，往往会形成难以观察的凹坑。

KM内部破裂法：这种次生裂隙看起来与天然裂隙相似，但这种方法处理不好就容易使钻石破裂。

KM内部缝合法：表面可见蜈蚣状包体，呈不自然弯曲的裂隙，在垂直包体两侧伸出很多裂隙；在激光处理的连续裂隙中有未被完全处理掉的零星黑色残留物。

②裂隙充填

闪光效应：有明显闪光效应，暗域下常见闪光颜色是橙**、紫红色、粉色，其次为粉橙色。亮域下常见闪光颜色是蓝绿色，绿色、绿**和**。同一裂隙的不同部位可表现出不同的闪光颜色，充填裂隙的闪光颜色可随样品的转动而变化。

流动构造：裂隙内常保留充填物充填过程中的流动构造。

捕获气泡：看上去像一组指纹状包体，也可能很小，而呈亮点。

絮状结构：充填物质过厚时可产生一种絮状结构，有时这种絮状结构又可演变成一种网状结构，很容易发现。

微小裂隙：在一些充填裂隙中，发现有白色近于平行的细线，可能是裂隙中的微小裂隙。这一特征很微弱，仅在光纤灯的强光照明下才能观察到。

充填物颜色：充填物比较厚时，能见到浅棕色至棕**或橙**充填物的颜色。这种充填物的体色在充填的空洞和激光孔中才能观察到。

不完全充填：通常极细窄，看上去像细白的划痕或暗域下的擦痕，可能是钻石蒸洗时部分充填物被去除造成的。

表面残余：部分充填物残留于钻石表面。

［3］钻石膜

多晶体，表面有有粒状结构；用拉曼光谱测定，优质DF钻石膜，特征峰在33300px-1附近，半高宽；质量差的DF钻石膜，特征峰频移大，强度减弱，甚至在37500px-1附近出现一个宽峰。

［4］拼合钻石

由钻石（作为顶层）与廉价的水晶或人造无色蓝宝石等（作为底层）粘合而成，粘合技术非常高，可将其镶嵌在首饰上将粘合隐藏起来，使人不容易发现。

这种宝石台面上放置一个小针尖，就会看到两个反射像，一个来自台面，另一个来自接合面，而天然钻石不会出现这种现象。仔细观察，无论什么方向，天然钻石都因其反光闪烁，不可能被看穿，而钻石拼合就不同，因为其下部分是折射率低的矿物，拼合石的反光能力差，有时光还可透过。

2、天然钻石的鉴别方法（这里介绍肉眼鉴别方法）

（1）毛坯鉴定：

［1］光泽：金刚光泽，“亮晶晶”的外表。

［2］外观形态和表面特征：常见晶体形态是八面体、菱形十二面体及二者的聚形，在无色透明矿物中具有这几种晶形的矿物为数较少。另外，还有一个特征是钻石的晶石花纹，不同晶面具有不同特征的生长纹，如八面体晶面常见三角形生长纹，三角形的尖端指向八面体的晶棱；立方体晶面常具正方形或长方形生长纹，与立方体平面呈45度夹角；菱形十二面体晶面则常见平行于长对角线方向的凹槽等。

［3］密度：天然钻石352g/cm3。

（2）抛光后鉴定：

［1］线条实验：样品台面向下放在一张有线条的纸上，如果是钻石则看不到纸上的线条。

［2］倾斜实验：将样品中台面向上，置于黑色背景中，从垂直于台面方向开始观察，将观察者处向外倾斜，观察台面离观察者最远的区域，如果出现一个暗窗，则说明该样品不是钻石。

［3］亲油性实验：用油性笔在天然钻石表面划过时可留下清晰而连续的线条；相反，划过钻石仿制品表面时，墨水常用聚成一个个小液滴，不能出现连续的线条。

［4］托水性实验：充分清洗样品，将小水滴点在样品上，如果水滴能在样品的表面保持很长时间，则说明该样品为钻石。

人造钻石和天然钻石的区别有哪些2

天然钻石是在地表深处，长期经受高温高压，天然形成的。人工钻石是人为合成的，生长周期短暂。天然钻石多是无色或浅**。人工钻石则多是**或者黄褐色，且带有沙漏状色带。天然钻石有很强的吸油性，而人工钻石的吸油性很差。同样品质等级的人工钻石要比天然钻石便宜许多。

1、形成条件

天然钻石是在地表深处，长期经受高温高压，天然缓慢形成的。它们淬炼要求高，形成时间也比较长，因此十分珍贵。而人工钻石是用高温高压法或化学蒸气沉淀法合成的，合成钻石的生长周期非常短，只需要数周至一个月。

2、颜色

天然的钻石大多是无色的，有些还会呈现浅**；而人工合成的钻石多数是**或者黄褐色，并且带有沙漏状的色带。

3、吸油性

天然钻石有很强的吸油性，而人造钻石的吸油性就很差，大家可以将钻石沾些脸上微量的油脂,用拇指磨擦该钻石,如果是真的钻石，那拇指会感到一种胶黏性,不易滑动,而人工钻石则会让拇指有十分顺滑的感觉。

4、价值

虽然人工钻石和天然钻石在外观上一般人很难辨认，但是如果在购买时你就会发现，同样品质等级的人造钻石要比天然钻石便宜许多，有的甚至只有天然钻石的五分之一价格。

人造钻石和天然钻石的区别有哪些3

人造钻石的外表和天然钻石相差无几，但是其价值却不如天然钻石稳定，人造钻石的价格比天然钻石要便宜，而天然钻石则比人造钻石稀有。另外，人造钻石的品质比较稳定，可以人为控制质量，而天然钻石是自然形成的，比较珍贵。

1、价值

人造钻石与天然钻石从外表上看并没有什么区别，但在实际价值上，人造钻石的价格比天然钻石的价格便宜很多。天然钻石的价值很稳定，且本身就很稀有，而人工钻石的价值与其质量有关，价格不稳定。

2、品质

人造钻石的品质与天然钻石相比更好一些，硬度略高于天然钻石。主要原因是人造钻石是人工化学合成的，可以人为的控制钻石的质量，一般品质较好。而天然钻石是经过漫长的时间自己形成的，没有外力作用，品质难以把握，因此高品质的天然钻石千金难求。

3、意义

天然钻石每一颗都是独一无二的，寓意着珍贵稀有。而人工钻石比较常见，且外表也基本差不多，一般只当作日常首饰佩戴。人们买钻石的时候都喜欢选择珍贵的天然钻石来送给爱人，来表达自己的真情实意。

人造钻石和天然钻石的区别

1、价值：虽然在外表上人造钻石和天然钻石的区别不大，但真正在购买的时候可以发现，同样品质等级的人造钻石要比天然钻石便宜许多，有的甚至只有天然钻石的五分之一价格。

主要由于天然钻石贵重就在于天然二字，钻石作为稀有的宝石之一，受到全球女性和珠宝收藏家的青睐，那些拥有举世无双克拉重量的钻石，更被誉为稀世珍宝，这是大自然赋予人类的最美的矿石。

2、外观品质：人造钻石和天然钻石从外观上来看并没有很大区别，但从品质上来说人造钻石的品质会更好些，主要由于人造钻石可以对品质稍加控制，一般产出的钻石品质都比较好。而天然钻石由于没有外力作用，直接天然形成，这样一来品质等级就会比较难以把握，导致一颗高品质钻石稀世难求。

3、意义：从意义上来说天然钻石和人造钻石有很大区别。天然钻石象征着珍贵稀有，人们常用天然钻石戒指来表达自己的爱意，以钻石的稳定性质象征永恒不变的爱情，更有浪漫意义。而人造钻石虽然外面和天然钻石无二，但却没有天然钻石那样的美好寓意，通常只当做平常佩戴的首饰，如果求婚、结婚等是不建议用人造钻石的。