Характеристики ювелирных камней

Для изготовления ювелирных изделий используют камни, которые обладают красивым цветом, прозрачностью, блеском, твердостью или нарядным рисунком структуры. Эти камни называют ювелирными камнями.

Термином «ювелирные камни» обозначают природные драгоценные, полудрагоценные и поделочные минералы; некоторые неминеральные соединения органического происхождения (жемчуг, янтарь); ис­кусственные и синтетические аналоги природных минералов, а также не существующие в природе химические соединения, синтезирован­ные как аналоги природных драгоценных минералов (фианит, иттрий алюминиевый и др.) Классификация ювелирных камней по проис­хождению приведена на рисунке 43.

В зависимости от ценности и сферы использования различаютдрагоценные, полудрагоценныеи поделочные камни.

К числу драгоценных камней, используемых в ювелирной промышленности, принадлежат алмазы, бриллианты (обработанные алмазы), сапфиры, рубины, жемчуг, изумруды, топазы, бирюза, аметисты, гранаты, турмалины, опалы, аквамарины, александриты, сердолик, горный хрусталь и др. Для драгоценных камней весовой едитницей является карат (1 карат равен 200 мг). Для всех остальных камней единицей измерений является грамм.

В состав группыполудрагоценныхиподелочных камней входят малахит, яшма, кошачий и орлиный глаз, мрамор, коралл, янтарь, лазурит, ангидрид, халцедон, агат, нефрит, опал, лунный камень и др. Полудрагоценные камни в основном прозрачные, бесцветные или цветные камни, окраска которых в зависимости от содержащихся в них примесей, бывает разнообразной. Иногда цвет различен в одном и том же минерале, и поэтому камни носят разные названия.

Рисунок 43 – Классификация ювелирных камней

Поделочные камни представляют собой цветные полупросвечивающиеся или непрозрачные минералы разнообразных цветов и оттенков, неповторимых рисунков, созданных природой. Они являются прекрасным материалом для изготовления художественных, декоративных и бытовых камнерезных изделий (чаш, ваз, ларцов, шкатулок, письменных приборов и др.), а некоторые из этих камней используются для изготовления вставок и бус.

По способу получения драгоценные, полудрагоценные и поделочные камни классифицируются на натуральные, синтетические и искусственные камни.

Натуральные добывают из горных пород (горный хрусталь) или недр земли (алмазы, рубин или красный яхонт, изумруды и др.).

Синтетические и искусственные камни специально выращиваются или получаются химическим путем. Ассортимент этой группы камней представлен бирюзой, сапфиром, фианитом, цитрином, корундом, гранатом.

Геммологические исследования проводятся для того, чтобы отличить их от синтетических аналогов и имитаций.

Старейшим геммологическим центром является Геммологическая ассоциация Великобритании, созданная в 1908 г. В настоящее время в России создан ряд институтов и лабораторий, занимающихся изуче­нием ювелирных камней, их выращиванием, разработкой методов их диагностики.

Существуют промышленно-генетические, технологические, тор­говые и другие классификации ювелирных камней. Минералоги­ческие классификации делят ювелирные камни по их структуре и свойствам. В науке пользуются классификацией, разработанной ака­демиком А. Е. Ферсманом.

Все камни разделены на три группы: самоцветы (ограночные), цвет­ные (поделочные) и органического происхождения. В зависимости от ценности камней они делятся на порядки. Однако в торговле и про­мышленности применяют классификацию ювелирных камней, в основу которой положен признак их рыночной стоимости. В настоящее время наиболее известной и применяемой является классификация природ­ных ювелирных камней Е. Я. Киевленко (таблица 15), которая основыва­ется на назначении камней (группа) и их стоимости (порядок).

Таблица 15 – Классификация природных ювелирных камней (по Е.Я. Киевленко)

В соответствии с Законом «О драгоценных металлах и драгоценных камнях» № 41-ФЗ к драгоценным камням относятся природные алма­зы, изумруды, рубины, сапфиры и александриты, а также природный жемчуг в сыром (естественном) и обработанном виде. К драгоценным камням приравниваются уникальные янтарные образования.

Полудрагоценные камни – это в основном прозрачные, бесцветные или цветные камни, окраска которых в зависимости от содержащихся в них примечей бывает разнообразной. Иногда цвет различен в одном и том же минерале, и поэтому камни носят разное название. Внутренне строение, химический состав, физические и оптические свойства полудрагоценных камней различны.

К полудрагоценным камням относят хрозолит, шпинель, аметист, аквамарин, берилл, хризоберилл, топаз, турмалин, циркон, гиацинт, хризопраз, альмандин, гранат, опал, лунный камень, бирюзу, коралл, горный хрусталь, кварц дымчатый и желтый, раух-топаз, морион, кварц-волосатик.

Поделочные камни представляют собой цветные полупросвечивающиеся или непрозрачные минералы разнообразных цветов и оттенков, неповторимых рисунков, созданных природой. Они являются прекрасным материалом для изготовления художественных, декоративных и бытовых камнерезных изделий (чаш, ваз, ларцов, шкатулок и др.), а некоторые из этих камней используют для изготовления вставок и бус.

К поделочным камням относят халцедон, сердолик, моховик, агат, оникс, кошачий глаз, яшму, авантюрин, нефрит, лазурит, амазонит, пирит, обсидиан, гематит (кровавик), малахит, змеевик, мрамор и др.

К группе камней органического происхождения относят жемчуг, коралл и янтарь. В качестве украшения жемчуг применяют с древних времен. Он состоит преимущественно из углексилого кальция (арагонита) с примесью небольшого количества органических веществ. Образуется жемчуг в двустворчатых раковинах некоторых моллюсков, живущих главным образом в Индийском и Тихом океанах, Красном море, персидском заливе, Атлантическом океане и у берегов Центральной Америки. Мельчайшие песчинки, а иногда и некоторые паразиты или даже омертвевшая часть самого моллюска, попадая во внутреннюю полость раковины (между мантией и раковиной), раздражают ткань моллюска и этим вызывают отложения концентрированных слоев перламутра, образующих жемчужину. Жемчужницы, как правило, обычно держаться глубоко в океане и добывать их довольно трудно и опасно.

Жемчуг добывают также в пресных водоемах из речных моллюсков-перловниц. Это речной мелкий жемчуг, называемым кафимским (от старого русского названия мелкого жемчуга «кафимское зерно»),

Лучшим по происхождению и более ценным считается морской восточный так называемый ориентальный жемчуг. По сравнению с пресноводным жемчугом он обычно имеет более правильные формы зерна и мягкий блеск с красивыми радужными переливами. Жемчуг бывает белого, розового, голубого, серо-стального, желтого и коричневого цветов с различными оттенками и переливами. Встречается также черный натуральный некрашеный жемчуг, который по цене приравнивается к белому и розовому.

Коралл представляет собой известковую массу скелета беспозвоночных морских животных, по внешнему виду сходных с растениями. Коралл бывает красного, розового, розово-белого и белого цветов. Он является ценным материалом для изготовления бус, ожерелий, камней к брошам, серьгам, кольцам и вставкам в ювелирные изделия.

Янтарь – это смола древнейших хвойных деревьев. Это очень легкий материал, аморфного стекловидного строения. Янтарь очень хрупок, хорошо режется ножом и пилится, прекрасно полируется. При слабом трении он приобретает отрицательный заряд, при сильном нагреве издает приятный запах. Янтарь горюч – горит коптящим пламененм.

Синтетические камни применяют в ювелирной практике наряду с природными камнями. В современной геммологии (науке о выращивании драгоценных камней) различают два вида синтетических минералов. К первой группе относят все те камни, которые создаются по подобию природных материалов – изумруд, рубин, опал, и многие другие. Вторую группу составляют новые виды кристаллов, которые не имеют аналогов в природе. Сюда относятся фабуфианит, фиантит, иттрий-алюминиевый гранат и другие.

Процесс «изготовления» таких минералов проходит при определенных температурных условиях, при определенном давлении и в результате взаимодействия необходимых химических веществ. Весь секрет в том, что один синтетический кристалл может стать имитацией для нескольких природных драгоценных материалов. Искусственный корунид, например, может превратиться как в красный рубин, так и в синий сапфир. Все зависит от вида добавленного оксида металла в процессе создания кристаллов.

Каждый синтетический кристалл имеет свои особенности выращивания и своего создателя. В наши дни популярность искусственных камней во многом отражает спрос на их природные аналоги. Наиболее востребованными и покупаемыми являются синтетические изумруды, рубины, гранаты, алмазы, сапфиры, опалы, бирюза и жемчуг.

Главным отличием всех синтетических ювелирных камней можно считать полное отсутствие изъянов и включений. Если натуральные камни получают индивидуальную окраску, прожилки и посторонние включения, мелкие трещинки в результате воздействия определенного набора условий, то с искусственными кристаллами все по-другому. Они создаются в жестких лабораторных условиях по единой схеме, а это исключает любые особенности в их структуре.

Еще одна отличительная характеристика лабораторных кристаллов – их стоимость. Купить синтетические камни можно, примерно, в 5-10 раз дешевле их природных аналогов. Хотя, конечно, стоимость зависит от каждого конкретного кристалла, его огранки и мастерства ювелира. Так, цена искусственного изумруда ниже натурального камня в 2-3 раза, а вот синтетический рубин будет стоить в 10 раз меньше, нежели природный минерал. Исключением можно считать только искусственный алмаз. Его уникальная структура очень сложна для лабораторного производства, поэтому стоимость синтетических алмазов часто совпадает с ценами на натуральные экземпляры камня.

Основными свойствами ювелирных камней являются их структура, плотность, твердость, спайность, излом, прозрачность, преломление, блеск, игра, цвет и химическая стойкость.

Структура ювелирных камней. Структура ювелирных камней чаще кристаллическая, реже — аморфная или скрытокристаллическая.

Минералы кристаллической структуры имеют кристаллы с устойчи­вым фазовым состоянием и обладают правильной периодической трех­мерной повторяемостью расположения атомов, ионов или молекул.

Образуя кристаллическую решетку, частицы занимают положения, соответствующие минимуму их потенциальной энергии. Оптические, механические, электрические и другие свойства камней зависят от на­правления частиц. Такая особенность кристаллических тел называется анизотропией.

Все камни кристаллических форм объединяются в семь сингоний, т. е. систем, по имеющимся в них элементам симметрии (плоскости, оси, центру): кубическую, гексагональную, тригональную, тетраго­нальную, ромбическую, моноклинную, триклинную. Форма кристал­лов имеет большое значение для ювелиров, так как кристаллическая структура обусловливает твердость и прочность камня, от нее зависит игра самоцветов и методы огранки.

Минералы аморфной структуры характеризуются изотропностью, т. е. равномерностью свойств независимо от направлений, отсутствием четко выраженной точки направления. При такой структуре частички (атомы, молекулы), составляющие камень, располагаются в правиль­ном порядке только в элементарной ячейке, построенной так же, как и в кристалле. За пределами ячейки в отличие от кристаллических кам­ней правильный порядок отсутствует.

Каждая элементарная ячейка расположена по отношению к другой без определенного порядка (аморфный кварц, бирюза и др.).

Преломление - один из основных показателей эстетических свойств ювелирных камней. Когда луч света падает на поверхность прозрач­ного твердого тела (драгоценный камень), некоторая часть света отра­жается на поверхности камня, причем отражается под углом, равным углу, под которым он падает на нее (угол падения). Именно этот от­раженный свет и определяет блеск поверхности камня. Большая часть света входит в камень, но в этой более плотной среде свет движется со значительно меньшей скоростью, чем в воздухе. Отклонение направ­ления светового луча при вхождении в другую среду называется свето­преломлением. Угол, под которым изгибается или преломляется луч при вхождении в камень, зависит от светопреломления камня, или его по­казателя преломления, который обратно пропорционален скорости све­та в веществе. Алмаз, в котором скорость света составляет 124 000 км/с по сравнению с 300 000 км/с в воздухе имеет показатель преломления (300 000 : 124 000) = 2,42, т. е. самый высокий по сравнению с показа­телями преломления всех драгоценных камней, используемых в юве­лирном деле, что обусловливает сверкающий, алмазный блеск камня; сапфир — 1,67, топаз — 1,62. Показатель преломления синтетических камней фианитов равен 2,2.

Определенный показатель преломления, который имеет каждый минерал, определяется с помощью рефрактометра. Такой прибор яв­ляется ценным дополнением к средствам быстрой и точной идентифи­кации драгоценных камней.

Прозрачность — одно из основных свойств самоцветных камней, которое характеризует способность камня пропускать световые лучи. Высокая прозрачность присуща большинству самоцветов. В зависи­мости от величины прозрачности ювелирные камни подразделяют на прозрачные, просвечивающие и непрозрачные. Но некоторые непро­зрачные цветные ювелирные камни при незначительной толщине ста­новятся просвечивающими, например розовый с черными прожилка­ми орлец (родонит) при толщине менее 5 мм.

Цвет. Красота и популярность драгоценных камней в значительной степени обусловлены их цветом. Цвет — одно из самых важных и ха­рактерных свойств камней. Ювелирные камни очень разнообразны по окраске: слегка окрашенные, густоокрашенные, окрашенные полоса­ми (яшмы), пятнистые (амазонит). Именно цвет бирюзы и лазурита сделал их первыми из камней, которые стал и предметом вожделения человека на заре цивилизации, и именно благодаря замечательному красному цвету рубина, глубокому васильковому цвету лучших сап­фиров и яркому зеленому цвету изумруда (в сочетании с их прозрачностью, твердостью, редкостью) эти камни всегда считались самыми дорогими. Лишь для алмаза, уникального как в этом, так и во многих других отношениях, полное отсутствие цвета рассматривалось как эта­лон совершенства.

Разнообразие цвета часто обусловливается составом минералов или наличием хромофоров, т. е. элементов носителей цвета. Хромофорами являются железо, хром, марганец, кобальт, медь, никель и др. Они при­дают яркость и красоту камням. Так, все соединения меди дают зеле­ные или синие цвета (малахит, бирюза), закись железа — зелено-бурые или зелено-желтые (нефрит, хризолит и др.); окись железа придает камням красный или красно-бурый цвет (гематит и др.); ювелирные камни с марганцем окрашены в розовые или красные цвета (родонит, или орлец, розовый кварц и др.). Минералы с хромом имеют фио­летовую, красную или зеленую окраску (рубин, александрит, гранат, изумруд). Интересны полихромные кристаллы турмалина: один конец кристалла, окрашенный железом, — зеленый, а другой, окрашенный марганцем, — розовый.

У многих камней цвет обусловлен механическими включениями самостоятельных минералов, органических соединений, пузырьков газа (так называемая аллохроматическая окраска). Например, красновато- коричневый цвет авантюрину придает наличие в нем чешуек гетита, цвет хризопраза зависит от включения солей никеля и т. п.

Для некоторых ювелирных камней характерна псевдохроматическая окраска, которая выражена в виде оптических цветовых эффек­тов. В геммологической практике различают следующие виды псев­дохроматизма минералов: астеризм («эффект звезды»), «кошачий глаз», опалесценция, авантюрисценция, шиллересценция (цветовой «эффект лунных камней»). Последние четыре вида объединяются под общим названием иризация.

Цвет минералов определяется визуально или спектроскопическими методами. Простым и очень хорошим средством выявления незамет­ных на глаз различий в цвете камня могут служить цветные фильтры, например фильтр Челси, разработанный Лондонской диагностиче­ской лабораторией в 1934 г.

С помощью фильтра можно отличить изумруд от его имитаций. Изумруд - почти единственный камень среди зеленых камней (и стекол), который пропускает значительную часть красного цвета спектра и поглощает в некоторой степени его желто-зеленую область. Если его рассматривать через фильтр, пропускающий только темно-красный и желто-зеленый свет, то он выглядит красным, тогда как практически имитации или природные камни, похожие по цвету на изумруд, кажутся через фильтр зелеными.

Фильтр Челси позволяет отличить синие драгоценные камни от их имитаций. Сапфир, аквамарин, голубой циркон при наблюдении че­рез фильтр имеют грязно-зеленый цвет, в то время как голубые шпине­ли и синие кобальтовые стекла кажутся красными.

При диагностике ювелирных камней одним из свойств, позволяю­щих получить дополнительную информацию, является люминесценция (ультрафиолетовое свечение), возникающая под действием ультрафиолетовых лучей. Бриллианты могут иметь голубое, желтое, фиолетовое свечение. Таким образом можно отличить бриллиант первого цвета (бесцветный, неокрашенный) от второго цвета (окрашенного), потому что не светится только бриллиант первого цвета.

Плотность. Плотность ювелирных камней определяют по массе единицы объема. Характеристика плотности ювелирного камня важ­на для суждения о массе готового ювелирного изделия, для расчетов некоторых механических свойств камней (прозрачности, твердости). Удельный вес (относительная плотность) камней определяется отно­шением их массы к массе воды равного объема. Относительная плот­ность ювелирных камней находится в диапазоне от 1 до 7.

Твердость — способность ювелирного камня сопротивляться разрушению. Она зависит от природы камня, характера строения, геометрической формы, размеров и расположения атомов, а также от сил взаимодействия отдельных частиц. Твердость - один из показателей прочности связей кристаллической решетки. От твердости зависит со­противление камня истиранию при огранке, шлифовке, полировке и в процессе эксплуатации ювелирных изделий. Единого метода опреде­ления твердости ювелирных камней не существует. Чаще применяют метод царапания поверхности исследуемого камня другими минерала­ми различной твердости, предложенной почти 200 лет назад немецким минерологом Моосом, который принято называть шкалой Мооса. Однако шкала Мооса дает только общее представление о твердости ювелирных камней. Для сопостав­ления их твердости лучшими являются методы вдавливания метал­лического шарика (метод Бринелля) или алмазной пирамиды (метод М. М. Хрущева и Е. Е. Берковича).

Спайность — свойство минералов в определенных направлениях оказывать более слабое сопротивление физическим воздействиям, легче раскалываться и давать ровные, гладкие, блестящие поверхно­сти. Чаше всего спайностью обладают минералы кристаллической структуры, т. е. они раскатываются по направлениям спайности (то­паз и др.). У минералов зернистого строения спайность характерна для каждого зерна в отдельности.

Химическая стойкость свойственна всем ювелирным камням, что яв­ляется одной из причин их долговечности и сохранности. Они почти не растворяются в щелочах и кислотах. На аметист и горный хрусталь действует только плавиковая кислота. Однако ювелирные камни ор­ганического происхождения — кораллы, жемчуг, янтарь, перламутр — химически менее стойки. На них разрушающе действуют кислоты, при этом выделяется углекислый газ. Это свойство камней органического происхождения используют при установлении их подлинной природы.

Блеск и игра - свойства, которые характеризуют большинство прозрачных самоцветов и цветных камней. Эти свойства обусловлены отражением, преломлением, рассеиванием света, падающего на юве­лирный камень (оптические явления), а также огранкой камня (про­зрачных самоцветов).

По блеску ювелирные камни делят на две группы: камни с металлическим блеском и камни с неметаллическим блеском.

Камни с металлическим блеском сходны по блеску с поверхностью свежего излома металлов или потускневших от времени металлов. Такие камни, как правило, непрозрачны и тяжелее камней, имеющих не­металлический блеск (ильменит и др.).

Камни с неметаллическим блеском очень распространены. Их блеск бывает шести разновидностей: стеклянный, алмазный, перла­мутровый, шелковистый, восковый и матовый.

Чем больше преломляется световой луч, проходящий через камень, тем больше будет световая игра, которая зависит от плотности и строе­ния камня. Это означает, что такой ювелирный камень обладает повы­шенными эстетическими свойствами — более красив и ценен.

Блеск и игра ювелирных камней в значительной степени зависит не только от природных особенностей камня, но и от огранки. Многие виды природ­ных драгоценных камней обладают блестящими сверкающими гранями, игрой света. Но грани не всегда имеют совершенную форму (отклонения от идеальной формы часто возникают в процессе роста кристалла). Не­редко грани кристаллов имеют дефекты: бороздки, ямки, неровности. Отдельные кристаллы могут быть поломаны в результате деформации породы, в которой они сформи­ровались, или при их извлечении из материнской поро­ды. Поэтому первый этап в производстве ювелирных украшений – придание формы драгоценным камням. Гра­нильщики не только придают красивый вид кристаллу, но в результате обработки минерала полностью раскры­вают их оптические свойства. Затем следует изготовление оправы.

Огранка – это обработка камня для выявления его красо­ты, а в прозрачных минералах и лучшего преломления лучей. Форма и качество огранки имеет большое значе­ние при оценке стоимости камня. Существует огромное количество видов огранки: алмазный наконечник, анг­лийский бриллиант, алмазная таблица, антверпенская роза, багетка, батон, бриллиантовая огранка, грушевидная капля, изумрудная, кабошон, королевская, каре, клиньями, маркиза, панделок, полу­голландская роза, профильная, ступенчатая (лесенкой) и другие. Огранка выбирается индивидуально для каж­дого камня. Так, бриллианты оформляют главным образом огранкой королевской, принцесса, роза; изумруды – изумрудной и кабошоном; рубины – кабошоном, сту­пенчатой; сапфиры – кабошоном, каре и т. д.

Огранку проводят на ограночных станках с помощью шлифовальных дисков – алмазометаллических или чугунных, шаржировнных алмазным порошком, который разводят на подсолнечном, оливковом или репейном масле. Высокое качество полировки граней достигается за счет хорошей подготовки поверхности шлифовальных лисков и применения алмазных порошков различной зернистости. Форма огранки и число граней имеют большое значение при оценке бриллиантов.