属土的饰品有:黄水晶、琥珀、翡翠、钻石、玛瑙等。
1、黄水晶
黄水晶的硬度为七,黄水晶在宝石界被称为水晶黄宝石,其颜色从浅黄、正黄、橙黄、橄榄黄到金黄。
由于亮度与彩度都十分出色,只要是透明而光洁,都称上品,而且又远比黄玉剔透,因此备受消费者青睐,常被切割成坠饰或戒面。由于天然黄水晶极为稀少,价格也比较昂贵。
2、琥珀
琥珀,是一种透明的生物化石,是松柏科、云实科、南洋杉科等植物的树脂化石。树脂滴落,掩埋在地下千万年,在压力和热力的作用下石化形成,有的内部包有蜜蜂等小昆虫,奇丽异常。琥珀大多数由松科植物的树脂石化形成,故又被称为“松脂化石”。
琥珀的形状多种多样,表面及内部常保留着当初树脂流动时产生的纹路,内部经常可见气泡及古老昆虫、动物或植物碎屑。
3、翡翠
翡翠(jadeite),也称翡翠玉jadites、翠玉、缅甸玉,是玉的一种。翡翠的正确定义是以硬玉矿物为主的辉石类矿物组成的纤维状集合体。但是翡翠并不等于硬玉。翡翠是在地质作用下形成的达到玉级的石质多晶集合体,主要由硬玉或硬玉及钠质(钠铬辉石)和钠钙质辉石(绿辉石)组成,可含有角闪石、长石、铬铁矿、褐铁矿等。
4、钻石
钻石是指经过琢磨的金刚石,金刚石是一种天然矿物,是钻石的原石。简单地讲,钻石是在地球深部高压、高温条件下形成的一种由碳元素组成的单质晶体。钻石美丽、稀有,是爱情和忠贞的象征,代表永恒不破的爱情。
5、玛瑙
玛瑙也作码瑙、马瑙、马脑等,是玉髓类矿物的一种,经常是混有蛋白石和隐晶质石英的纹带状块体,硬度65-7度,比重265,色彩相当有层次。有半透明或不透明的。原形态三方晶系。常呈致密块状而形成各种构造,如乳房状、葡萄状、结核状等,常见的为同心圆构造。具有不同颜色构成的玉髓,通常有,绿、红、黄、褐,白等多种颜色。
一、“合成钻石和天然钻石几乎没有差别”这句话不严谨
合成钻石和天然钻石肉眼观察外观时,几乎没有差别,没有任何一个人,哪怕是专业人士,可以用肉眼分辨出天然和合成钻石。如果有人告诉你,肉眼可以区分合成和天然钻石,合成钻石很假,那这个人一定是在骗你。
Gemesis公司生产的两粒CVD合成钻石
但是从放大观察和大型仪器检测,是可以鉴定区别两者的。具体方法有以下几点:
放大观察。HPHT合成钻石:常见金属触媒包体,呈云雾状分布的点状包体,与生长区相对应的色带或色块等。CVD合成钻石:内部特征较少,有时可见不规则或点状包体。
紫外荧光。HPHT合成钻石:长波下常为惰性;短波下为无至强的淡**、橙**、绿**、绿蓝色等,不均匀,部分有磷光,通常短波荧光强于长波。CVD合成钻石:荧光可为弱-强的橙**、橙红色、黄绿色、蓝绿色或惰性,通常短波荧光强于长波。
发光图像。HPHT合成钻石:多呈明显的生长分区特征,不同生长区,发光颜色不同。CVD合成钻石:发光颜色多呈橙黄、橙红、蓝绿、绿、蓝紫等,可见层状生长纹。
紫外-可见-近红外吸收光谱。HPHT合成钻石:**HPHT合成 钻石从550 nm至短波吸收逐渐增强,无色合成钻石通常可见227 nm吸收峰,多数可见270 nm吸收峰;有时可见880 nm等特征吸收峰。CVD合成钻石:通常可见227 nm,有时可见270 nm、737 nm等特征吸收峰。
红外光谱。HPHT合成钻石:**HPHT合成 钻石主要为Ib型,可见1344 cm-1特征吸收峰以及1130 cm-1特征吸收宽峰,经过HPHT处理后可为Ia+Ib型;无色HPHT合成 钻石为IIa型或IIa+IIb型,蓝色HPHT合成钻石为IIb型。CVD合成钻石:CVD合成 钻石主要为IIa型,也可有孤氮或硼的吸收峰存在。
光致发光光谱。HPHT合成钻石:低温(液氮)条件下,多具8832 nm/8849 nm特征发光双峰。CVD合成钻石:低温(液氮)条件下,可具596 nm/597 nm、7366 nm/7369 nm等特征发光峰。
磁性。强磁铁确认待测样品具有磁性,部分HPHT合成钻石会呈现有磁性,主要还是因为有金属包体的缘故。
钻石的矿物名称为金刚石,英文名称为Diamond,源自希腊语“adamant”,意思是“坚不可摧”。
钻石与红宝石、蓝宝石和祖母绿一起并称为四大珍贵宝石。目前钻石已成为结婚的信物,并被誉为四月的生辰石,象征坚韧、永恒和纯洁无瑕。
一、钻石的化学成分和分类
1化学成分
钻石是具有立方结构的碳。主要成分是C,其质量分数可达9995%,次要成分有N、B、H等。其他微量元素还有Si、Al、Ca、Mg、Mn、Ti、Cr等。
2分类
钻石的分类最早由Robertson、Fox和Martin等三人根据钻石在红外区吸收带和对紫外光透射的差异提出,他们认为Ⅰ型钻石能透过400~300nm的紫外光并在红外区显示与氮有关的吸收带,而Ⅱ型钻石可透过低至220nm的紫外光并在红外区无明显的吸收带。
1959年美国的Kaiser和Bond发现Ⅰ型和Ⅱ型钻石的差异与杂质氮有关,后来人们又发现在含氮的钻石中氮的最常见的存在形式不只一种,氮以单个氮原子分散在钻石中,称为C心、以原子对集合体出现,称为A心、3个氮形成的原子团称为N3中心,而多于4个原子的原子团则称为B集合体(B心),也可为一些较大的有几个原子厚的扁平层偏片晶氮存在,称为D心。钻石的分类是按照是否含氮和硼及氮的聚型类型划分如下(表14-1-1)。
表14-1-1 钻石的分类
天然钻石中Ⅰa型钻石约占98%以上,Ⅱa型占1%左右,Ⅰb型和Ⅱb型很少,人工合成钻石中以Ⅰb型为主,少量为Ⅰb和Ⅰa型混合型。
二、钻石的结构与形态
1晶体结构
钻石属等轴晶系, ;a0=035595nm;Z=8,具立方面心格子,C原子位于立方体角顶和面的中心,将立方体平分为8个小立方体,在其中4个相间排列的小立方体的中心还存在C原子,呈四次配位。每个C原子以SP3外层电子构型与相邻的4个C原子形成共价键(如图14-1-1)。C—C间距为01542nm,C-C-C键角109°28′16″。
图14-1-1 钻石的晶体结构
2形态
钻石属六八面体晶类,Oh-m3m(3L44L36L29PC),常见单形:八面体o{111},菱形十二面体d{110}、立方体a{100}及其聚形(图14-1-2a和图14-1-2b)。
图14-1-2a 钻石的常见晶形
钻石晶体通常呈歪晶,由于溶蚀作用使晶面棱弯曲,晶面常发育阶梯状生长纹、生长锥或蚀象,且不同单形晶面上的蚀象不同,八面体晶面上可见倒三角形凹坑,立方体晶面上可见四边形凹坑,十二面体晶面上可见线理和显微圆盘状花纹。
钻石的双晶依(111)最普遍,可成接触双晶、星状穿插双晶或轮式双晶。其中三角薄片(macle)接触双晶具有典型的扁平三角形外观,在双晶两个平面结合处环绕钻石有明显的青鱼骨刺纹,在钻石贸易中称为结节。
三、钻石的光学性质
1颜色
钻石的颜色分两个系列:即无色—浅**系列和彩色系列。无色—浅**系列钻石的颜色为:无色至浅黄、浅褐;彩色系列钻石的颜色一般为深黄、褐、灰及浅至深的蓝、绿、橙黄、粉红、红、紫红色,偶见黑色。
图14-1-2b 钻石晶体不同聚形示意图
大多数彩钻颜色发暗,强至中等饱和度、颜色艳丽的彩钻极为罕见。彩钻是由于少量杂质 N、B和H原子进入钻石的晶体结构之中,形成各种色心而产生的颜色。另一种原因是晶体塑性变形而产生位错、缺陷,对某些光能的吸收而使钻石呈现颜色。
(1)黄至棕**钻石的颜色是由于N原子代替C原子而产生的。理想的钻石晶体是禁带很宽的半导体,宽的禁带避免了可见光范围内的一切可能吸收,因此理想的钻石是无色的。当N原子代替部分C原子时,由于氮外层有5个电子,代替碳原子后多余一个电子,这电子在禁带中形成一个新的能级,相当于减少了禁带宽度,从而使得晶体能吸收可见光范围内的光能而呈现颜色。N原子代替C原子有不同的形式,一种情况是孤立的N原子代替C原子,它对能量高于22eV(波长小于560nm)的入射光有明显的吸收,使钻石呈现一系列**、褐色、棕色,其颜色很鲜艳浓郁,Ⅰb型钻石的颜色往往由该种色心引起;另一种情况是金刚石内N原子可移动聚合在一起形成多个N原子集合体,这种集合体对400~425nm光有明显的吸收作用,同时对4772nm有弱吸收,由于人们对4772nm吸收反应灵敏,4772nm蓝光被吸收后,钻石呈现**。
(2)蓝色钻石:从晶体完美程度来讲,蓝色钻石是最好的,也是极罕见的。它不含N却含有微量B(wB<1%),属Ⅱb型钻石。正是这些B使钻石呈现美丽的蓝色。少数含H杂质的钻石也呈蓝色。
(3)粉红色钻石和褐色钻石:这两种彩钻都是由于钻石在高温和各向异性压力的作用下发生晶格变形而产生的颜色,相比之下粉红色钻石罕见得多,因而极其昂贵。这种晶体缺陷在极端情况下可形成紫红色钻石。
(4)绿色钻石:绿色和蓝绿色钻石通常是由于长期天然辐射作用而形成的。当辐射线的能量高于晶体的阈值时,碳原子被打入间隙位置,形成一系列空位-间隙原子对,使钻石的电子结构发生变化,从而产生一系列新的吸收,使钻石着色。若辐照时间足够长或辐照剂量足够大,可使钻石变成深绿色甚至黑色。辐射造成的晶格损伤有时还可形成蓝色钻石和黄褐色钻石。
2光泽
钻石具有特征的金刚光泽,金刚光泽是自然界透明矿物最强的光泽。但钻石的光泽有时会因表面不平而显得暗淡。
3透明度
钻石的透明度为透明-不透明。纯净的钻石应该是无色透明的,但由于地质条件的复杂性,常有杂质元素进入钻石的晶格或以包裹体的形式存在于钻石中,使钻石的透明度受到一定的影响。
4光性
钻石属等轴晶系,为均质体,在正交偏光下全消光,但有些钻石由于内部应变或内部含有包裹体,偶见异常消光。
5折射率
钻石为单折射宝石,在钠光(5893nm)中折射率为2417,超过了常规折射仪的测试范围,是透明矿物中折射率最大的。
6色散
钻石的色散强,色散值为0044,比天然无色透明宝石的色散都高,所以我们在切割标准的钻石表面能看到漂亮的“火彩”。
7发光性
(1)紫外荧光:钻石在紫外灯下的荧光可有不同的反应,有些钻石发光很强,有些则不发光。钻石在长短波紫外光下可呈现从无至强的蓝色、**、橙**、粉色等荧光,通常长波较短波的荧光强。
(2)X射线荧光:钻石在X射线下一般呈现蓝白色的荧光,且稳定性好,在钻石开采中可根据钻石X射线下的荧光特性,将其他砾石分选出去。
(3)阴极发光:阴极发光可揭示钻石的内部生长结构,钻石在阴极发光仪的电子束照射下,绝大多数钻石会发出阴极荧光,主要呈现蓝色、橙红色和黄绿色,天然钻石和合成钻石的生长条件不同,表现出的生长结构也不同,目前阴极发光技术已成为鉴别钻石是天然的还是合成的主要手段之一。
8吸收光谱
无色—浅**的钻石,在紫色区4155nm处有一吸收谱带;其他颜色的钻石的吸收线位于453nm,466nm和478nm处;褐—绿色钻石,在绿区504nm处有一条吸收窄带,有的钻石可能同时具有415nm和504nm处的两条吸收带。辐照改色的**钻石可能在498nm,504nm和592nm处有吸收带。
四、钻石的力学性质
1解理
钻石有四组八面体{111}方向的中等解理,{110}、{221}的不完全解理。图14-1-3为钻石{111}方向解理示意图。
图14-1-3 钻石{111}方向解理示意图
2硬度
钻石的摩氏硬度为10,是自然界最硬的矿物,钻石的硬度具有各向异性的特征,不同方向硬度不同,其八面体晶面的硬度大于立方体晶面的硬度,因此在钻石加工中可用钻石研磨钻石。
钻石具有很强的抗磨性能,摩擦系数小,其抗磨能力是刚玉的90倍。这种特性使钻石能高度抛光,并使每个小面边棱锐利、挺直。但值得注意的是,钻石虽硬,但常显脆性,在外力冲击作用下很容易破碎。
3密度
钻石的密度为352(±001)g/cm3,因钻石成分单一,并且纯度较高,所以钻石的密度相对很稳定。
五、钻石的内含物
钻石的内含物主要有浅色至深色矿物包体、云状物、点状包体、羽状纹和生长纹。矿物包裹体主要是钻石、橄榄石、辉石、石榴子石、锆石、刚玉、黑色石墨、暗色的赤铁矿、钛铁矿、铬铁矿、硫化物等。云状物由云雾状白色或灰色包体组成,羽状体则包括开放式裂隙和隐蔽式裂隙两种裂隙类型。此外,钻石中还可见生长纹和解理等特征。
六、钻石的电学性质和热学性质
1电学性质
Ⅰ型和Ⅱa型钻石是绝缘体,室温下电阻率为1014~1015Ω·cm。通常情况下,Ⅱb型钻石因含硼而电阻率降低,为25~108Ω·cm,为P型半导体,钻石半导体的电阻值随温度变化特别灵敏,甚至连很微小的变化(00024℃±)都能在瞬间被记录下来,这一特点被广泛应用于真空仪器和精密测温的仪器中。
2热学性质
(1)导热性:钻石具有很高的导热率,且导热率与含氮量有关。若300°K下其导热率为铜的3倍,则其含氮量<300×10-6。Ⅰa型钻石的含氮量多高于此值,故不宜作散热元件。Ⅰb和Ⅱ型钻石含氮量低,均具有很高的导热率,适于作散热元件。其中Ⅱa型钻石的导热率最好,约比铜高6倍,在190℃则升至30倍左右。
根据钻石的高导热率,宝石鉴定中可用钻石笔(热导仪)鉴定钻石和其仿制品;若简单地对着样品哈气,如果是钻石,则表面上的那层雾气比仿制品要消失得快,这是因为钻石传热快,钻石提供的热量让水膜迅速蒸发的缘故。
(2)热膨胀性:钻石的热膨胀性非常低,温度的突然变化对钻石的影响很小,但若钻石中有裂隙或含有热膨胀性大于钻石的包裹体时,温度的突变可能使钻石发生破裂。
(3)可燃性:高温下钻石可燃,燃点在空气中为850~1000℃,钻石在氧中加热到650℃时,即缓慢燃烧而变为气体二氧化碳。燃点和钻石与空气的接触面及增温率有关,一般小颗粒钻石比大颗粒钻石易燃。激光打孔就是利用该原理在很小区域内提供集中的热量,使空气中的氧将钻石中的暗色物质烧掉。在绝氧并加压的真空条件下,钻石加热到1800℃,可转变成石墨。
3其他性质
(1)表面性质:钻石表面具有亲油性和疏水性。由于钻石由非极性的碳原子组成,对水的H+和(OH)-不产生吸附作用,即水对钻石不产生极化作用,故钻石具有疏水性。
(2)化学稳定性:钻石对任何酸都是稳定的,甚至在高温下,酸对钻石也不显示任何作用,但在含氧盐类和金属熔体中,钻石很容易受侵蚀。
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