Comprendere la densità e il peso specifico delle pietre preziose
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Nozioni di base sulla densità e il peso specifico delle pietre preziose
I gemmologi a volte misurano la densità delle pietre preziose o il peso specifico per facilitare l'identificazione delle gemme. Scopri le nozioni di base su questa proprietà e come testarla.
Cos'è la densità?
Nel caso in cui avessi dimenticato la scienza del liceo, la densità si riferisce a quanta massa ha qualcosa per unità di volume. Oppure, pensa alla densità come alla "compattezza" di un oggetto. Ad esempio, l'olio vegetale è meno denso dell'aceto. Pertanto, l'olio galleggia sopra l'aceto e le spezie quando si separa il condimento per l'insalata.
La densità della pietra preziosa o il peso specifico sono proprietà di massa indipendenti dalla direzione e tipicamente uniformi all'interno di una massa di materiale. In circostanze ideali, due gemme uguali specie e varietà hanno la stessa densità. Tuttavia, la natura raramente obbliga. Nel mondo reale, la densità minerale varia ampiamente, anche all'interno di un singolo pianeta cristallo, a causa di impurità, crepe e bolle. Tuttavia, la densità è un parametro utile nell'identificazione delle gemme. Pertanto, dovresti comprendere questi fattori variabili.
Il peso specifico è rapporto che esprime il peso di un dato materiale rispetto a quello di un uguale volume d'acqua a 4 ° C. Pertanto, un peso specifico pari a 3 significa che, a 4 ° C, un centimetro cubo del materiale in questione pesa 3 volte quanto un centimetro cubo d'acqua.
Cosa determina la densità della pietra preziosa?
La densità di un composto è una funzione di diversi fattori, tra cui Composizione chimica E struttura di cristallo. Ad esempio, considera diamante e grafite. Entrambi sono polimorfo forme cristalline dell'elemento carbonio (C). Poiché la struttura del diamante racchiude strettamente i suoi atomi di carbonio, ha una densità di 3,5. La grafite ha una struttura molto più sciolta e aperta. Quindi, ha una densità di soli 2,2.
La densità dei minerali all'interno di a serie di soluzioni solide può variare linearmente con il cambiamento della composizione. Puoi vedere l'effetto della sostituzione chimica in modo abbastanza drammatico nell'esempio di ortorombico minerali carbonatici aragonite E cerussite. L'aragonite è CaCO3 e ha un peso specifico di 2,95. La cerussite ha la stessa struttura cristallina dell'aragonite. Tuttavia, ha una composizione chimica di PbCO 3 e un peso specifico di 6,55! Ciò mostra chiaramente il ruolo del piombo (Pb) rispetto al calcio (Ca) nella struttura.
Come misurare la densità delle pietre preziose
I gemmologi solitamente misurano il peso specifico con liquidi pesanti. Preparano un liquido, come una miscela di bromoformio e toluene, per avere un particolare valore di densità. Quando un materiale sconosciuto cade nel liquido, può affondare, galleggiare o rimanere sospeso sul posto. Se il materiale affonda, ha una densità maggiore del liquido. Se galleggia, ha una densità inferiore a quella del liquido. Se rimane sospeso ad un livello, ha la stessa densità del liquido. È possibile effettuare misurazioni del peso specifico molto accurate modificando la densità di una colonna di liquido attraverso variazioni di temperatura. Inoltre è possibile sospendere gli standard di densità nella colonna.
Come metodo alternativo è possibile utilizzare le cosiddette bilance di torsione, come ad es Bilancia di Hanneman o una scala Berman. Per prima cosa pesa il campione in aria. Quindi, pesarlo sospeso in un liquido, come acqua o toluene. È possibile misurare i pesi in entrambi i mezzi in modo abbastanza accurato, a volte riportando il peso specifico con due cifre decimali.
Cosa può interferire con le misurazioni della densità?
La presenza di impurità all'interno dei cristalli rappresenta un grosso problema per tutte le misurazioni della densità delle pietre preziose. Queste impurità difficilmente hanno lo stesso peso specifico del materiale ospite. Di conseguenza, possono limitare l’utilità dei test del peso specifico identificazione della gemma.
La tensione superficiale può anche "galleggiare" un granello minerale sia in liquidi pesanti che in una bilancia di torsione. Ciò si traduce in misurazioni del peso specifico erroneamente basse.
La misurazione accurata della densità implica pulizia assoluta, grande cura nella preparazione dei campioni, controllo preciso della temperatura e misurazioni replicate.