Các tính chất cơ lý của Đá quý – Độ cứng & Tỷ trọng

Các tính chất cơ lý của Đá quý - Độ cứng & Tỷ trọng

Độ cứng

Khái niệm

Các loại đá quý cũng như nhiều vật liệu khác có giá trị độ cứng khác nhau. Độ cứng phụ thuộc vào thành phần, cấu trúc, tính chất liên kết hóa học….của chúng.

Định nghĩa: Độ cứng của đá quý là khả năng của đá quý đó chống lại các lực tác động cơ học từ bên ngoài.

Độ cứng của đá quý là khả năng chống lại các lực tác động cơ học từ bên ngoài
Độ cứng của đá quý là khả năng chống lại các lực tác động cơ học từ bên ngoài

Các phương pháp xác định độ cứng

Có 2 phương pháp xác định độ cứng:

  • Độ cứng tương đối
  • Độ cứng tuyệt đối

Độ cứng tương đối

Bản chất phương pháp

Dựa trên khả năng của viên đá để lại dấu vết trên bề mặt viên đá khác có độ cứng mềm hơn, cho nên độ cứng tương đối còn gọi là độ cứng đo vạch. Xác định độ cứng tương đối theo thang Mohs từ 1-10.

Xác định độ cứng tương đối theo thang Mohs từ 1-10
Xác định độ cứng tương đối theo thang Mohs từ 1-10

Để xác định độ cứng tương đối cần phải có các mẫu chuẩn có độ cứng khác nhau dưới dạng:

  • Bút thử độ cứng
  • Các tấm độ cứng chuẩn: Từ 1 – 10

Tấm độ cứng chuẩn có thể được làm từ các khoáng vật tự nhiên hoặc các chất tổng hợp có độ cứng tiêu chuẩn xác định

Tiến hành thử

Mẫu thử phải đạt các yêu cầu sau:

+ Có mặt phẳng nhẵn không < 2m m2, đồng thời không có vết rỗ, vết xước để bút thử có thể vạch lên

+ Có đỉnh nhọn hoặc canh sắc để vạch được lên tấm thử độ cứng chuẩn.

Người ta có thể tiến hành thử bằng hai cách khác nhau:

  • Vạch nhẹ đỉnh nhọn hoặc cạnh sắc lên mặt cửa tấm độ cứng chuẩn. Bắt đầu từ tấm nhỏ hơn sau tăng dần
  • Vạch nhẹ bút thử độ cứng lên bề mặt viên đá bắt đầu từ bút có độ cứng nhỏ rồi tăng dần. Trường hợp không có bút thử và tấm thử, có thể dùng chính viên đá định vạch lên nhau.
Quá trình thử cần quan sát liên tục dưới kính lúp hoặc kính hiển vi
Quá trình thử cần quan sát liên tục dưới kính lúp hoặc kính hiển vi

Quá trình thử cần quan sát liên tục dưới kính lúp hoặc kính hiển vi. Khi thử cần để lại trên vên đá hoặc mẫu thử vết vạch nhỏ nhất. Nếu viết vạch vừa đủ để quan sát thì độ cứng viên đá gần bằng hoặc xấp xỉ độ cứng của mẫu chuẩn. Nếu rõ nét thì độ cứng viên đá lớn hơn tấm thử chuẩn.

Chú ý :

  • Khi thử nên tiến hành thử 2-3 lần ở các vị trí khác nhau
  • Độ cứng theo thang Mohs của một số loại đá quý được thống kê theo bảng 1

Độ cứng tuyệt đối

Bản chất phương pháp

Phương pháp xác định độ cứng tuyệt đối dựa trên khả năng của một mũi tháp kim cương có kích thước xác định để lại các vết nén trên viên đá. Giá trị của độ cứng tuyệt đối còn gọi là độ cứng Vicker hay vi độ cứng được xác định bằng tỉ số giữa tải trọng P trên diện tích vết nén S.

  • VH (độ cứng Vicker) = P / S
  • Đơn vị tính là kg/mm bình hoặc g/m bình
Độ cứng của đá quý là một trong những yếu tố chính khi xác định toàn diện độ bền trang sức.
Độ cứng của đá quý là một trong những yếu tố chính khi xác định toàn diện độ bền trang sức.

Thiết bị thử

Gồm máy nén chuyên dụng, tải trọng và kính hiển vi kèm theo cùng các mũi tháp kim cương.

  • Mẫu để thử phải có mặt phẳng đá mài và đánh bóng đủ lớn
  • Trước khi đo cần chuẩn bị lại các tải trọng và chuẩn máy theo hướng dẫn sử dụng trên mẫu chuẩn độ cứng
  • Phương pháp này tuy ít dùng trong giám định đá quý, chỉ áp dụng khi cần nghiên cứu sâu.

Ứng dụng

  • Trong giám định
  • Trong kinh doanh, thực địa
  • Trong chế tác
Bảng độ cứng Mohs
Bảng độ cứng Mohs

Tỷ trọng

Khái niệm

Đo tỷ trọng của vật thể có nghĩa là xác định khối lượng riêng của nó, phép đo dựa trên cơ sở khối lượng nước bị chiếm chỗ khi bỏ vật đó vào 1 thể tích nước.

Định nghĩa: Như vậy tỷ trọng của một đá quý sẽ bằng tý số giữa khối lượng của nó và khối lượng của nước bị chiếm chỗ.

Tỷ trọng của đá quý sẽ bằng tý số giữa khối lượng của nó và khối lượng của nước bị chiếm chỗ
Tỷ trọng của đá quý sẽ bằng tý số giữa khối lượng của nó và khối lượng của nước bị chiếm chỗ

Để xác định khối lượng người ta đã sử dụng các loại cân với độ chính xác cao thường là các cân phân tích cơ học hoặc điện tử có độ chính xác cao 10^-3 – 10^-4g.

Các phương pháp xác định tý trọng

Phương pháp cân thủy tĩnh

Bản chất phương pháp

Phương pháp cân thủy tĩnh dùng để xác định tỷ trọng của vật thể, phương pháp này dựa trên nguyên lý Acsimet.

Bản chất của phương pháp là: khi nhúng một vật thể nào vào trong chất lỏng sẽ bị chất lỏng đẩy lại bời 1 lực lên bề mặt đúng bằng trọng lượng thể tích thực của vật thể chiếm chỗ.

SG = d = m / v

V = (m1-m2) / p

m1 : khối lượng trong không khí –g

m2: khối lượng trong chất lỏng- g

p: tỷ trọng của chất lỏng

Từ đây SG= m1 / (m1-m2)     nhân p

Phương pháp cân thủy tĩnh dùng để xác định tỷ trọng của vật thể dựa trên nguyên lý Acsimet.
Phương pháp cân thủy tĩnh dùng để xác định tỷ trọng của vật thể dựa trên nguyên lý Acsimet.

Nếu nước cất ở điều kiện tiêu chuẩn thì tỷ trọng đúng bằng 1

SG = Khối lượng cân trong không khí / khối lượng nước bị chiếm chỗ

SG = Khối lượng cân trong không khí / (K/l cân trong không khí – k/l cân trong nước)

Thiết bị và tiến hành thử

Các loại cân được sử dụng để xác định tỷ trọng được chia làm 2 loại:

+ Cân phân tích cơ học

+ Cân phân tích điện tử

Những loại cân này phải đáp ứng được các yêu cầu sau:

+  Đo chính xác từ 10^-3 – 10^-4g

+   Giới hạn cân tối thiểu phại đạt 40-50g

Khi dùng để xác định tỷ trọng phải có bộ gá kèm theo

Việc xác định tỷ trọng bằng phương pháp cân thủy tĩnh gồm các bước:

Thiết bị và tiến hành thử phương pháp cân thủy tĩnh
Thiết bị và tiến hành thử phương pháp cân thủy tĩnh

– Chuẩn bị thử:

+ Chuẩn cân và đặt cân ở vị trí thăng bằng

+ Mẫu được rửa sạch, sấy khô và không có nhiều khuyết tật.

– Tiến hành thử:

+ Cân viên đá trong không khí

+ Cân viên đá trong dung dịch

+ Tính tỉ trọng theo công thức.

Chú ý:

+ Khi tiến hành phải chú ý sao cho không để mẫu và quang treo chạm vào thành cốc, đồng thời tránh để bọt khí bám vào quang treo và mẫu

+ Những viên đá có tỷ trọng nhỏ như hổ phách, nhựa,….cần phải để chìm hẳn trong dung dịch khi cân ướt.

+ Kết quả cân lấy 2-3 chữ số sau dấu phẩy

+ mỗi giá trị tỷ trọng cần phải được xác định tối thiểu là 3 lần rồi sau đó lấy giá trị trung bình.

Phương pháp dung dịch nặng

Bản chất phương pháp

Bản chất phương pháp dựa trên nguyên tắc khi tỷ trọng của viên đá và tỷ trọng của dung dịch xấp xỉ bằng nhau thì viên đá sẽ nổi lơ lửng trong dung dịch. Nếu viên đá nổi hẳn trên dung  dịch thì tỷ trọng của viên đá nhỏ hơn tỷ trọng dung dịch và ngược lại.

Dung dịch nặng và cách sử dụng

Phương pháp dung dịch nặng
Phương pháp dung dịch nặng

Các dung dịch nặng thường dùng trong giám định đá quý là bromofoc (CHBr3 tỷ trọng 2,9) và metylen Iodua (CH2I2 tỷ trọng 3,32). Các chất chính này được pha loãng với benzen benzoat thành 5 loại dung dịch nặng tương đương với tủ trọng của 5 loại đá quý thường gặp. Công ty chế tạo GIAGEM đã chiều chế và sản xuất hàng loạt dung dịch nặng tiêu chuẩn tiện cho việc giám định đá quý.

  • Dung dịch với tỷ trọng 2,57 tương đương với tỷ trọng của secpentin, octocla, microclin.
  • Dung dịch với tỷ trọng 2,62 tương đương với tỷ trọng của thạch anh, anbit, bizura tổng hợp, emơrot tổng hợp
  • Dung dịch với tỷ trọng 3,05 tương đương với tỷ trọng của tuamalin, kazurit
  • Dung dịch với tỷ trọng 2,32 tương đương với tỷ trọng của peridot, jadeit

Khi thử, mẫu đá phải khô, sạch thả từ từ vào lọ dung dịch và quan sát. Ngoài các dung dịch nặng trên còn có dung dịch clerici tỷ trọng 4,27, loại này pha loãng với nước cất để có được tỷ trọng của corindon (4,00), spinen (3,6) và kim cương (3,52).

Phương pháp rơnghen       

Ngoài 2 phương pháp trên phòng thì nghiệm người ta còn dùng phương pháp rơnghen để xác định tỷ trọng của đá quý. Bản chất của phương pháp là dựa vào tính chất tỷ trọng của đá quý phụ thuộc vào nguyên tử lượng hay khoảng cách các nguyên tử, bằng phương pháp nhiễu xạ, rơnghen ta có thể xác định được d theo dịnh luật Bragg:

2dsin Φ = n.X

Trong đó : d – khoảng cách giữa các nguyên tử

Φ: góc tới

X – bước sóng

N – số nguyên

Phương pháp rơnghen ít khi được sử dụng để xác định tỷ trọng đá quý
Phương pháp rơnghen ít khi được sử dụng để xác định tỷ trọng đá quý

Ứng dụng: Phương pháp rơnghen ít khi được sử dụng để xác định tỷ trọng đá quý vì phương pháp làm mẫu bột phức tạp, và không chính xác (nếu hàm lượng <5% thì không thể phát hiện được).

  • Phương pháp dùng cân thủy tĩnh xác định tỷ trọng chính xác, thuận tiện, rẻ.
  • Phương pháp dùng dung dịch nặng nhanh, tiện lợi, nhất là ở hiện trường và mua bán.

Công ty cổ phần Trang sức và Đá quý Việt nam là một trong những công ty hàng đầu cả nước về thiết kế, chế tác về đá quý và trang sức. Nếu có mong muốn tư vấn thiết kế sản phẩm trang sức, đá quý mang tính “cá nhân hóa và gắn liền với câu chuyện của bản thân”,  Quý khách vui lòng đăng ký trực tiếp trên website để được phục vụ tốt nhất.

Để được tư vấn trực tiếp, Quý Khách vui lòng bấm số HOTLINE hoặc đăng ký trực tuyến TẠI ĐÂY. Ngoài ra, nếu Quý khách cần hỗ trợ luôn, vui lòng nhắn tin tại TẠI ĐÂY (24/24).

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *