宝石的性质

一、宝石绪论1.广义的宝石：泛指所有能用作首饰和工艺品的矿物狭义的宝石：专指符合工艺美术要求的天然单矿物晶体，即天然单晶质宝石2.宝石材料的必备条件：美丽：具有外观美丽的特性；耐久：具有经久耐用的性能，性质经久不变；稀少：在自然界产出稀少；需求。3.宝石的分类：（1）天然珠宝玉石①天然宝石（单晶质宝石）：：指符合工艺要求的天然矿物单晶体。如钻石、红宝石、蓝宝石、祖母绿、黄玉、水晶等。②天然玉石（多晶质宝石）：指符合工艺要求的矿物集合体。如翡翠、软玉、岫玉、绿松石、青金石、玛瑙、孔雀石、独山玉等。③天然有机宝石（有机质宝石）：指与动、植物有成因关系的工艺美术材料。如珍珠、琥珀、煤精、珊瑚、象牙等。（2）人工宝石：①合成宝石(Synthetic)：用人工方法制造，有天然对应物，其物理化学性质与对应的天然宝石相同或基本相同。如合成钻石、合成红宝石、合成祖母绿、合成尖晶石、合成水晶等。②人造宝石(Artificial)：用人工方法制造，无天然对应物。如立方氧化锆（CZ）、钇铝榴石（YAG）、钆镓榴石（GGG）③拼合宝石：由两块或两块以上材料经人工拼合而成，且给人以整体印象的珠宝玉石称拼合宝石，简称“拼合石”。④再造宝石：通过人工手段将天然珠宝玉石的碎块或碎屑熔接或压结成具整体外观的珠宝玉石。（3）仿造宝石（Imitation）用于模仿天然珠宝玉石的颜色、外观和特殊光学效应的人工宝石以及用于模仿另外一种天然珠宝玉石的天然珠宝玉石可称为仿宝石。“仿宝石”一词不能单独作为珠宝玉石名称。3.宝石的价值（1）装饰价值–宝石虽然不是人们物质生活方面（衣、食、住、行）的必需品，但它是人们精神生活方面（美感、快感）的需求品。（艺术价值）（2）收藏价值–许多宝石首饰和工艺品还具有很高的艺术价值，石之美和工艺美都可能成为世界少有的乃至唯一的珍品，作为珍宝收藏。（艺术价值）（3）交换价值–宝石是一类特殊的商品，可以在社会上广泛流通，因而具有商品的交换价值。在一般情况下，也同样符合一般商品的价值规律。(商品价值）（4）储备价值–宝石有较强的保值功能，可以作为财产或“硬通货币”储存。宝石首饰品还具有体积小、质轻而易于携带保存的优点。（货币价值）4.影响宝石价值的因素：（1）宝石的品种高档宝石：钻石、红宝石、蓝宝石、祖母绿、猫眼石（四王）变石、欧泊、翡翠。一后（珍珠）中-低档宝石：蓝宝石（绿、黄、紫）、海蓝宝石、绿柱石、（黄、绿、粉）、坦桑石（蓝色黝帘石）、电气石、尖晶石、锆石、黄玉、水晶等；月光石、绿松石、青金石、独山玉、岫玉、孔雀石等。–高档宝石中的劣质品种可下降至中-低档宝石；–中-低宝石中，排位前的档次相当较高，排位后的档次相对较低。（2）宝石的质量Quality宝石质量的评价主要包括颜色、透明度、净度、特殊光学效应等因素。宝石质量优劣对价值的影响很大，同种宝石的不同质量价格相差悬殊。（3）宝石的重量Weight宝石个体的重量越大越珍贵。宝石价格=D2×KD－宝石重量(ct);K－市场基价(元/ct)1ct=200mg(4)加工工艺水平Cut加工款式艺术造型加工精细度(5)其它因素Others买主喜好时髦性季节性经济环境二、宝石的性质1.宝石的结晶学特征*晶体：内部结构原子或离子在三维定向成周期性重复有序排列的固体。*非晶体：内部结构中原子或离子无序排布，不能自发形成几何多面体外形。*晶系：等轴晶系：均质体，单折射，钻石、石榴子石、尖晶石、欧珀、萤石；三方晶系：一轴晶，两个折射率，电气石、水晶、红宝石四方晶系：一轴晶，两个折射率，锆石、方柱石六方晶系；一轴晶，两个折射率，绿柱石、磷灰石；三斜晶系：二轴晶，三个折射率，日光石单斜晶系：二轴晶，三个折射率，透辉石、月光石斜方晶系：二轴晶，三个折射率，黄玉、金绿宝石、橄榄石；2.宝石的力学性质：1）宝石的硬度难度在宝石中的作用：硬度对宝石加工的影响；硬度对宝石鉴定的作用2）宝石的节理和断口解理在宝石中的作用*鉴定:同种宝石晶体的解理特征（解理组数、方向、完善程度、解理角）总是相同。断口的形态特征可以作为鉴定宝石的辅助依据。通过对断口的观察，可以了解玉石质地的细腻程度。质地细腻者，断口平坦或近似贝壳状；质地粗糙者，断口参差粒状。*加工:具极完全和完全解理的宝石材料难于加工，因容易碎裂、沿解理面方向难抛光。可利用解理方向分割宝石。*保养：解理发育的宝石对宝石的耐用性有一定影响，受力后容易破碎。3）宝石的韧性和脆性*韧性由强→弱：黑金刚石→软玉→硬玉→刚玉→金刚石→水晶→海蓝宝石→橄榄石→祖母绿→黄玉→月光石→金绿宝石→萤石*锆石有纸蚀效应：锆石极易脆，刻面棱边易被损坏，甚至因为与包裹纸的摩擦碰撞而损伤，称为纸蚀效应，因此要用软纸包裹。*韧、脆性对宝石加工及使用的影响：韧性大的宝石一般加工难度较大，主要是不易抛光，脆性大的宝石一般也不好加工，因容易破碎，对于韧性低或脆性大的宝石在加工和使用过程中要注意维护，以免受外力影响而破碎。4）宝石的比重（相对密度）一项稳定的物理常数，测定方法为静水称重法和重液法。3.宝石的光学特征1）颜色*可见光400-700nm，对应颜色从紫色—红色。波长越短，能量越大。*颜色的三要素：色调（主波长表示）；饱和度（颜色的纯度或白光的混入程度）；亮度（色彩的明亮程度或色光的光强大小）*宝石的致色机理：·过渡金属离子的内部电子跃迁致色。从高能级回到低能级释放能量的两种方式：电子振动—热量；发光—荧光。铬致色；变色效应：日光下，宝石呈现绿色，钨丝灯下宝石呈现红色。·电荷转移——离子间电荷转移：在晶体结构中，相邻离子间在外来能量（光能）作用下，可使电子从一个原子的轨道跃迁到另一个原子轨道上去。例如蓝宝石的致色：Fe2+和TI4+之间的电荷转移，吸收红、黄光，呈蓝色。——氧离子向金属离子的电荷转移——没有金属离子的电荷转移：例如有机大分子组成的有机材料，由分子轨道之间的电荷转移致色，如黄色琥珀和红色珊瑚等。·色心：可以吸收光波的晶体结构缺陷。包括【空位色心】（原子离开原来的位置导致晶体存在空位）；【空穴色心】（电子从原轨道移走形成空穴），例如烟晶的致色原因；【电子色心】（晶体结构中的离子缺位之后被电子占据填充），例如紫色萤石，由于F-缺位而为电子占据，该色心吸收黄绿光波，使萤石呈紫色；【振动色心】例如黄色钻石，N元素主要以三个N原子的聚合体围绕一个空位形式存在，色心+分子振动，在蓝色部分形成一个吸收带，吸收带产生黄色，以及【其他致色缺陷】。·带隙理论：？？？·物理光学致色：由于宝石内部的结构、构造、裂隙、包裹体等因素，对光发生物理光学作用而使宝石呈色。包括色散，干涉作用，衍射作用，散射作用，有色包体致色。——干涉作用致色：例如拉长石的薄膜干涉，珍珠的珍珠层和有机质层两种折射率不同的物质也会使光相互干涉产生晕彩。——衍射作用致色：主要见于欧珀——散射作用致色：入射光光线与这些不符合衍射条件的物质界面相互作用，造成光在不同方向上的反射而呈现颜色。例：月光石、普通蛋白石、乳石英等。有色包裹体致色：宝石材料中含有有色包体杂质，因它们的体色影响，使宝石呈现出相应的颜色。例如，石英中可含蓝线石包体而呈蓝色、日光石因含红色赤铁而呈红色等。2）透明度（透射）*有关因素：①宝石晶体的透明度与其化学成分和结构有关（如果内部存在有较多自由电子，电子跃迁会吸收大量光波，透过光少，故透明度低或不透明；反之亦然）②玉石的透明度与组成矿物的透明度和集合体方式有关。（玉石一般透明度低或不透明）③与宝石中的杂质、包裹体、裂隙，以及表面是否光滑等因素有关。*透明度分级：透明：隔着宝石能清晰透视另一侧物体。优质钻石，水晶半透明：隔着宝石可透射另一侧物体，但不清晰。电气石，月光石亚透明：较差地透过部分可见光，隔着宝石不能透视另一侧的物体。优质翡翠，软玉，岫玉，玉髓半亚透明：透过很少可见光或光线只能透过宝石薄片。玛瑙，黑曜岩，天河石不透明：磨成薄片也不透明。青金石，孔雀石3）光泽（反射）*指宝石表面对可见光的反射能力。宝石光泽的强弱取决于宝石的折射率（N）、吸收系数（K）、反射率（R）。*根据折射率从大到小可将光泽划分为：金属光泽-半金属光泽-金刚光泽-半金刚光泽-强玻璃光泽-玻璃光泽-半玻璃光泽。*宝石的特殊光泽：油脂光泽，丝绢光泽，珍珠光泽，蜡状光泽，树脂光泽4）折射率与双折射率*折射率是一种稳定的光常数，是鉴定宝石的重要依据。*均质体（等轴晶系&非晶质）只有一个折射率，单折射；非均质体有多个折射率，双折射（光被分解成两束偏振光）；*双折射率（DR）也是鉴定宝石的光学数据，双折射率高的宝石会显现明显的双影现象，如冰洲石，金红石，锆石，合成碳硅石5）色散、多色性*影响色散（火彩）的因素：宝石本生必须具备足够大的色散值（即双折率）；宝石刻面的切磨比例和角度*非均质宝石对光波吸收差别，可具有多色性：二色性：四方、三方、六方晶系宝石；（红宝石，祖母绿，电气石）三色性：斜方、单斜、三斜晶系宝石。（金绿宝石，红柱石）6）宝石的吸收光谱7）宝石的发光性*是指指宝石在外加能量（可见光、紫外线）的激发作用下，能发出可见光的性质。包括荧光和磷光。*发光性影响因素：与宝石本身的化学成分有关；与外来杂质、幅照环境条件等因素有关。8）宝石的特殊光学效应：猫眼效应*定义：指某些宝石加工成弧面型后，在其弧形表面可以呈现出一条明亮的光带，并且对着光带转动宝石时，光带也随之平行移动的光学现象。*原理：宝石内部具有平行的纤维构造或含有平行密集的针状、纤维状矿物包体或管状气-液包体等;宝石切磨抛光成弧面型时，在光线照射下，弧面迎光部位的各个纤维或针、管状包体的反光点连在一起，就构成一条明亮光带;当转动宝石时，光带随着迎光部位的改变而移动。*以金绿宝石的猫眼效应最好星光效应*定义：某些宝石当加工成弧面型后，在其弧形表面可以呈现出多条相互交叉的光带，构成四射、六射或十二射的放射状星光图案的光学现象。*原理：–宝石中含有沿着二个、三个或六个几何方向排列的针状矿物包体、或管状气-液包体，当平行这些包体的交织展布面（⊥C轴）切磨原料加工成弧面型，各方向包体对光反射产生的光带相互交叉，就构成星状图案。*最漂亮的是星光红宝石、星光蓝宝石。变彩效应*变彩：主要指欧泊（贵蛋白石）所特有的晕彩。*特点：在同一宝石表面呈现出多种光谱色，呈不规则的各种彩片分布，色彩随着转动宝石而变幻。变色效应*定义：指某些宝石，能在日光和灯光照射下呈现不同的颜色的光学现象。*变色现象最早发现于含铬的金绿宝石（变石），含微量Cr3+,它在日光下呈绿-蓝绿色，在灯光下呈红-紫红色。*原理：与宝石中的化学成分（Cr3+、V3+)有关。月光效应*定义：–指在加工成弧面型的月光石表面所呈现的淡蓝-乳白色晕彩，如同朦胧的月光。砂金效应*定义：–指宝石中的细小包体对光呈星点状反射的光学现象。*原因：–含有许多细小不透明的片状矿物包体，如云母、赤铁矿等。*日光石（含赤铁矿、针铁矿包体的斜长石）；砂金石：含云母、氧化铁细片的黄或红褐色石英岩；东陵石（含铬云母片的绿色石英岩）；金星石：一种掺入有铜粉颗粒的人造玻璃4.宝石的其他物理性质热电效应：碧玺压电效应：石英静电效应：琥珀导电性：蓝色钻石导热性：钻石，合成碳硅石5.宝石中的包裹体（内含物）包裹体在宝石中的作用：（1）鉴定宝石种属；橄榄石中的睡莲页状包体，月光石中的蜈蚣状包体，（2）判别部分宝石的产地；（3）区分天然宝石和合成宝石；（4）检测优化处理的宝石；（5）评价宝石的净度和品质；（6）提供宝石形成的物理化学条件及成因信息。6.宝石的加工款式•刻面型（翻光面型）•弧面型•雕刻品（圆雕，浮雕）