钻石基本常识
1、钻石的性质
钻石是具有等轴对称的结晶质的碳。它的矿物学名称为金刚石。钻石是宝石级金刚石的称谓。
化学成分:碳
硬度:10(最大)
光泽:金刚光泽(最好)
颜色:据含微量元素不同呈各种颜色。如无色、浅黄至**、褐色、浅绿至绿色、蓝色、粉红至红色等。常用于首饰钻石为无色至浅**属含"N"系列。
2、钻石的特性
①钻石是人类最早利用的宝石材料之一。
②钻石是地球是最硬的材料。
③钻石是最受欢迎的宝石--宝石的定义:美丽、稀少、耐久、无害。在钻石中充分体现出来
④钻石是所有种类的宝石中,质量评价最为严格,评价标准最国际化的宝石。
3、钻石的矿物学分
I型:钻石含杂质"N"(氮),不能透过波长为250nm的短波紫外光,I型钻石占所有钻石的98%强,又分成两个亚型,Ia和Ib。
Ia型:含"N"杂质,约01%,"N"的集合体"N3"形式存在于晶格中,并导致主要是415nm的吸收,从而引起**,并称为Cape系列或**系列。大多数的Ia型钻石在紫外光下,具有强弱不一的荧光,通常为蓝白色。
Ib型:含"N"杂质,最多可达020%,"N"以孤立原子的方式替代钻石晶格中的"C"原子。Ib型钻石的光谱吸收比Ia更强,从500nm开始到紫外都有吸收,可形成**的彩色钻石,并称为Canary系列。Ib型约占所有I型钻石的01%,但合成钻石几乎全是Ib型。
Ⅱ型:钻石几乎不含"N",光谱可透过低于220nm的短波紫外光,Ⅱ型也分成两个亚型,Ⅱa和Ⅱb型。
Ⅱa:几乎所有的大钻石都属于Ⅱa型。颜色为无色或略呈灰色或褐色,约占所有钻石的2%。
Ⅱb:含微量的硼"B"呈蓝色,并且具有半导体特性,十分稀少。"铁达尼号"影片中的那颗--"海洋之星"又被人称为"希望之星",当时在印度被发现时,拥有者希望送英国呈献给英女王以便获得一官半职,遗憾的是一路上谁拥有它谁就死去。同时它还被称为"灾难之星"(意为谁拥有它谁就有灾难)。
4、圆钻(Brallant)及圆钻琢型
①、具有圆钻型式琢型的钻石简称圆钻,圆钻是成品钻石的主流,非圆钻的成品钻石通称为异型钻。
②、圆钻琢型:圆钻琢型是一种标准的形式由冠部、腰棱和亭部三个部分组成。冠部由1个正八边形的台面和8个三角形的星小面,8个四边形的上主面风筝小面及16个弧边三角形的上腰小面,共33个面组成。亭部由8个四边形的下组小面和16个弧边三角形的下腰小面,一个底小面共25个面组成。
③、圆钻能最佳地表现出钻石的亮度,亮度是下列光学效应的总和。
a、光泽:钻石表面的反射光
b、内反射:亭部刻面对入射光的完全反射。
c、火彩:由色散作用使白光分解成的色光。
d、闪光:钻石晃动时产生的闪耀(对光源的反射作用)。
④、圆钻是钻石分级最重要的对象。
5、钻石的分级(4C)
切工越精良的标准圆钻越璀璨,价值越高。宝石级的每颗钻石都非常美丽且独特。因为它们是天然的,所以不可能找到两颗完全相同的钻石。工匠们总是尽可能地利用金钢石材料,因此一点细微的差别都能决定它们不同的价值,钻石评价分级是从颜色(Colour),净度(Clqrity),切工(Cut)和克拉重量(Carat)开始的。由于它们的4个英文单词开头一个字母都是"C",因此钻石分级又称为钻石4C分级。
颜色(Colour)分级
GIA的色级是用英文字母表示,最高色级由D开始,最低色级为Z,共有23级。
颜色分级的条件
①、**系列或略带有其它色调的钻石,按其所带色调的深浅进行分级。
②、颜色分级的依据是比色石,样品和比色石的比较、确定所属的色级。
③、分级必须在合适的光源下进行。
④、分级必须在中性的颜色环境中进行。
净度(Clarity)分级
①、内部特征又称内含物或包裹体:指包含在钻石内部的各种缺陷。外部特征又称为外部缺陷:指位于成品钻石表面的缺陷。
②、净度级别的定义:无瑕(FL)、内部无瑕(IF)、极微瑕(VVS)VVS1、VVS2、微瑕(VS)VS1、VS2、小瑕(SI)SI1、SI2、重瑕(P)P1、P2、P3。
激光处理钻石
①、净度要与处理前的净度相当。
②、激光孔洞要作为内含物参加分级。
③、激光处理必须注明。
切工(Cut)分级
圆钻切工(Cut)分级通常分为:很好、好、较好、一般、差。镶嵌钻石通常分为:很好、好、一般。
标准圆钻:当钻石切割比例得宜它也更物有所值,当你凝视钻石看见光线于钻石中折射出来,散发出犹如彩虹的火彩光芒,那就是切工精良的标准钻石。
克拉重量(Carat)
克拉重量钻石的重量级别:钻石重量以克拉来计算,1克拉等于02克,1克拉可分为100分,一颗05克拉的钻石常称为50分。钻石克拉重量的评价,一般5分为一个单价级别,如:5分-9分、10分-14分、15分-19。但1ct以上的钻石就称为大钻石了,几十克拉重的钻石,就相当的稀有,而价值连城。因而钻石的单位价格与钻石重量成正比。
商业活动中称克拉台阶:由于拥有克拉整数例如拥有一颗200ct的钻石要比拥有一颗195ct钻石更为荣幸。因而克拉整数的价格要比不足整数的高得多。又例如100ct的价格要比099ct的价格高出15%左右。这种价格上的突变被形象地称为克拉台阶。
虽然钻石的硬度最高,但可以有解理,即可沿钻石的某些品面裂开。钻石在4个晶体方向上可以有完全解理,其解理面非常平整。钻石加工工艺师常常利用钻石的解理性质将钻石晶体的多余部分敲掉,以节省研磨时间。而且被敲掉的多余部分还可能研磨成小钻石。
尽管碳元素的原子质量较低,由于钻石晶体致密,其密度较高,为352g/cm3。在所有的贵重宝石中,只有钻石是由单一元素构成的,而且包裹体很少,密度的变化范围极小。用一般的宝石学比重仪来测量钻石的相对密度时,所有宝石级钻石的相对密度都是352,一般钻石的相对密度变化范围小于宝石比重仪的误差范围。比重法是鉴定钻石的有效手段,但过程比较繁杂而很少被使用。
钻石的折射率很高,达242。折射率越高,产生全反射的入射角越小,使有可能将入射到钻石内的光经台面完全反射出来。如果一颗刻面钻石的切工比例符合理想切工比例,由台面入射光的绝大部分可以再由台面反射出来,使得刻面钻石总是闪闪发光,夺目诱人。另外折射率越高表面反射强度也越高,钻石的台面也总是很亮,增加了刻面钻石的诱人程度。即使黑色钻石没有任何内反射光自台面出射,台面的表面反射也会使其闪闪发光,尤其是在钻石的黑色背景下表面反射使黑色钻石格外闪耀。钻石的折射率超出一般宝石学折射仪的测量范围,因此,钻石不可能用宝石学折射仪测试折射率加以鉴定。
钻石的色散率中等,为0044。当光垂直刻面钻石的台面射入钻石时,所反射光的色散并不明显,所以观察到的光都是白光闪闪,没有色散所产生的光谱颜色。当光以较大的入射角进入无色刻面钻石时,由台面出射的反射光可能会出现明显的色散,所观察到的光呈现光谱色,即出现所谓的“火彩”。当远离钻石观察时,容易看到“火彩”,这是因为对于相同的色散角,距离越远色散越大,即距离越远色散越明显。
纯净钻石晶体中不含任何杂质,而且晶体的结构也没有任何缺陷。纯净钻石对可见光完全透过,除表面反射外几乎无吸收,这就是纯净钻石呈现无色的原因。彩色钻石的颜色是由钻石晶体中的杂质或晶体缺陷所造成的,详细原因将在下一章介绍。
纯净钻石是电的绝缘体。在钻石晶体中,碳原子外层的4个电子与周围的4个碳原子的电子组成共价键,在钻石晶体中没有自由电子,因而纯净钻石是电的绝缘体。石墨的导电性质与钻石恰恰相反,是电的导体,这是因为在石墨晶体中碳原子外层的4个电子中只有3个电子与周围碳原子的电子结合,另外一个自由电子能够导电。
钻石是最好的热导体。热在晶体中的传导是通过振动实现的。由于碳原子之间的共价键结合紧密,原子与原子之间的可伸缩范围极小,钻石晶体是刚性最好的材料,因此,在钻石一侧由热引起的热振动会以最快的速度传导到另一侧,所以钻石是热传导率非常高的材料。在室温下,钻石的热传导率大约是铜的5倍。当钻石晶体含有杂质时,热传导率明显下降,不含杂质钻石的热传导率是含氮杂质钻石的1倍以上。典型的不含杂质钻石的热传导率大约为2100 W/(m·K),典型的含氮杂质钻石的热传导率大约只有800 W/(m·K),原因是钻石中的氮元素杂质改变了钻石的晶体结构,造成了热振动传导速度的减缓。
过去利用钻石热导仪可以准确地鉴定钻石。近年来合成莫桑石(Moissanite)问世——由于合成莫桑石的热导率接近钻石的热导率——使得钻石热导仪的使用受到限制。鉴定钻石与莫桑石的有效方法是利用它们之间不同的光学特征:钻石为均质体,无双折射现象,而莫桑石为双折射晶体,且双折射现象很明显,在显微镜下即可以观察到棱角的重影。
钻石晶体中的每一碳原子都有8个共价电子,从而每一碳原子都形成一稳定的原子结构,相当于一个惰性原子。这一稳定的原子结构不仅使钻石具有最高的硬度,也使其成为化学惰性物质。在常温下,钻石不与任何物质发生化学反应。
其脆性也相当高,用力碰撞就会碎裂。源于古希腊语Adamant,意思是坚硬不可侵犯的物质,是公认的宝石之王。钻石的。也就是说,钻石其实是一种密度相当高的碳结晶体。
卡,或译克拉、克拉(Carat),是钻石的质量单位。一卡相等于200毫克,相传早期钻石商人称量钻石所用的砝码为稻子豆树(carob)果实,一粒这样的果实大约就重200毫克。因为钻石的密度基本上相同,因此越重的钻石体积越大。越大的钻石越稀有,每卡的价值亦越高。据美国物理学家组织网报道,澳大利亚麦考瑞大学的研究人员发现,地球上最坚硬的天然物质钻石并非人们想象的那样“恒久远”。在强光照射下,钻石也会蒸发。研究发现刊登在美国《光学材料快报》杂志上。麦考瑞大学光子学研究中心副教授理查德-米德伦和同事经研究发现,钻石暴露在光照条件下会蒸发。米德伦说:“一些物质都有光照导致的蒸发现象, 观察到钻石也有这种现象还是第一次。”当暴露在强紫外-C线(臭氧层过滤后的强紫外线)条件下,钻石表面的小凹坑会在短短几秒钟内消失。钻石质量损失的速度随着光线强度的降低快速降低,但蚀刻过程仍然继续,只是速度越来越慢。
米德伦指出,钻石蒸发消失速度极慢,正常情况下无法被观察到。事实上,即使暴露在强紫外线条件下,例如强烈阳光照射或者放在紫外日光浴灯下,需要大约100亿年之后,钻石质量损失才能达到可观察的程度。这一研究发现不仅提供了有关钻石长期稳定性的线索,同时也有助于未来的研究。米德伦说:“这是一项非常实用的发现,我们正在研究如何利用这一发现。如果我们能够在钻石上打造一些结构,将光线控制在钻石上一个非常狭小的丝状区域,这将是制造个头更小,效率更高的光学装置的第一步,可用于量子计算和高能激光。这一发现可能帮助我们在其他行星表面搜寻到钻石踪迹。
1矿物名称为「金刚石」,英文为Diamond,源于古希腊语Adamant,意思是坚硬不可侵犯的物质,是公认的宝石之王钻石的化学成份有9998%的碳也就是说,钻石其实是一种密度相当高的碳结晶体 2钻石的摩氏硬度:10,是天
尽管有许多天然宝石、合成宝石及人造产品在外观上可以模仿钻石,但钻石以其金刚光泽、较高的色散值、完美的圆钻形切工可与其他宝石相区别。压线实验和滴水实验可区别钻石与大多数外观相似的钻石仿制品。
钻石可分为无色—浅色系列及彩色系列两类。无色—浅色系列包括无色、浅**、浅棕色(茶色)和浅灰色等颜色的钻石;彩色系列钻石包括深黄、褐、灰及浅至深的蓝、绿、橙黄、粉红、红、紫红,偶见黑色。纯净的钻石多透明,但由于常有杂质元素进入矿物晶格或有其他矿物包裹体的存在,钻石可呈半透明甚至不透明。
(1)光泽鉴定:钻石具有自然界透明矿物最强的金刚光泽。观察光泽时要注意:受高温溶蚀的钻石表面光泽较弱,而未受高温溶蚀的钻石晶面及解理面光泽较强。
肉眼观察颜色与钻石相近的天然宝石时,可利用钻石的重要鉴定特征金刚光泽区别。YAG、GGG、CZ等人工宝石为亚金刚光泽,有经验的鉴定人员以此可区分。
(2)掂重:钻石的相对密度为352,掂重可区别相对密度较低的水晶、绿柱石,也可区别高密度的仿钻材料,如YAG、GGG、CZ等(表4-1)。
(3)硬度鉴定:摩氏硬度10的钻石是自然界中硬度最高的物质。硬度测试属于破坏性鉴定,一般不采用此种鉴定手段。但据宝石间长期擦划所形成的表面刻划痕,可鉴定硬度较低的仿宝石材料(如玻璃),钻石表面不会有刻划痕,低硬度的仿制品可见划痕。
(4)亲油性试验:钻石具有亲油疏水性,据此可鉴定钻石及其仿制品。用油性墨水笔在钻石表面划过时,可留下清晰而连续的线条。仿钻材料油笔划过留下的则是不连续的定向排列的小油滴。
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