خواص فیزیکی کانی های جواهر (Physical Properties of Gemstones)

شاید برای شخص دیگری نیز جالب باشد:
Share

سختی (Hardness)

       منظور از سختی مقاومت کانی در موقع خراش دادن آن با جسم سخت تر است و یا مقاومتی که کانی در موقع بریدن یا تراش دادن آن از خود بروز می دهد. در گذشته قبل از اینکه روش های تشخیص خواص اپتیکی کانی ها پیشرفت کافی کرده باشد تنها راه ساده و مطمئن در تشخیص کانی های جواهر از یکدیگر روش خراش دادن آنها با جسمی سخت بود. ولی امروزه به ندرت این روش استفاده می شود زیرا در این روش امکان آسیب دیدن نگین جواهر بسیار زیاد است. امتیاز روش خراش دادن شناخت تقریبی کانی با وسایل ابتدایی و سریع می باشد و به همین دلیل این روش در سنگ شناسی- کانی شناسی مورد استفاده فراوان دارد.

کانی شناس اتریشی، فریدریک مو ۱۸۳۹-۱۷۷۳ (Friedrick Moh)، که امتحان سختی کانی ها را بوسیله خراش دادن ابداع نمود، سختی کانی را مقاومت آن در مقابل جسم نوک تیز خراش دهنده توصیف کرد. مو(Moh) ده نوع کانی طبیعی را که دارای سختی مختلفی بودند برای مقایسه امتحان کرده آنها را بر حسب سختی شان طبقه بندی نمود و از۱ تا ۱۰ شماره گذاری کرد. در این طبقه بندی هر کانی، کانی قبلی راخراش داده و به وسیله کانی بالاتر در درجه سختی، خراش داده می شد. دو کانی که دارای سختی یکسان بودند نمی توانستند یکدیگر را خراش دهند. با استفاده از جدول سختی مو(Moh ‘s Hardness ) سختی هر نگین جواهر را می توان مشخص نمود. کانی هایی که در این جدول در درجات ۱و۲ قرار گرفته اند بسیار نرم، و آنهایی که از ۳ تا۶ هستند دارای سختی متوسط و آن دسته که از سختی ۶ بالاترند سخت محسوب می شوند. کانی هایی که در این جدول درجه سختی ۸ تا ۱۰ دارند به کانی های جواهر بسیار سخت معروفند. البته طبقه بندی اخیر برای شناخت کانی کافی نمی باشد. زیرا گرچه سختی خاصیتی بسیار پر ارزش برای هر نگین جواهر می باشد. اما مشخصه کانی های جواهر فقط سختی آنها نیست. درخشش و جلای جواهراتی که سختی کمتر از ۷ دارند در حین تراش ممکن است به دلیل وجود ریزه های کانی کوارتز در گرد و خاک ایجاد شده آسیب ببیند. به همین دلیل جواهراتی که دارای سختی کمتر از۷ بر حسب مدل «مو» می باشند بایستی با دقت نگهداری شوند و هنگامی استفاده از آنها نهایت احتیاط را نمود که با اشیاء و یا وسایلی که سختی بالا دارند در تماس نیایند و حتی المقدراز استفاده از این نوع جواهرات در موقع انجام کارهای روزمره در خانه و یا بیرون خودداری نمود. اگر انجام آزمایش سختی به روی نگین مورد نظر لازم به نظر رسید بایستی از کانی خراش دهنده با نوک تیز استفاده شود و در روی صفحه مسطحی از کانی مورد نظر آزمایش را انجام داد. بلورهایی با رشد ناقص و صفحات کوچک و یا رگه رگه و حتی بلورهایی که توسط عوامل طبیعی به طور کامل و یا تا حدودی تخریب شده اند درجه سختی درستی نشان نخواهد داد. سطوح و جهات مختلف بعضی کانی ها دارای سختی متفاوتند، به طور مثال سختی کانی کیانیت (Kyanite) درجهت طولی ۵/۴ و در جهت عرضی ۶ تا ۷ می باشد و این کانی را به دلیل این سختی متفاوت درجهات مختلف، دیستن (Disthene) نیز می نامند. الماس نیز دارای این تفاوت در سختی در جهات مختلف آن است که به طور خاص در حین تراش مورد استفاده قرارمی گیرد. آگاهی به خصوصیات فیزیکی مخصوصاً سختی نگین های جواهر برای تراش و جلای آنها کاملا ضروری است. البته جدول سختی «مو» نسبی بوده و نشان دهنده این است که کدام کانی، کانی دیگر را خراش می دهد و بالعکس و اطلاعاتی راجع به ازدیاد تدریجی سختی در خود جدول نمی دهد. روش روزیوال (A.Rosiwal) که سختی برش کانی را در آب بررسی می کند روش مطلق نامیده می شود.

برای علاقمندان، کانی های مورد نظر «مو» هر کدام روی نوک یک میله فلزی نصب شده و به صورت مجموعه در دسترس قرار دارد و برای جلوگیری از اشتباه، سختی نسبی هر کانی روی میله فلزی آن حک شده است.

جدول سختی نسبی و مطلق کانی ها

بر حسب                  کانی مورد مقایسه                                         سختی برش بر حسب

مو                                                              روزیوال

 

۱-        تالک با نوک ناخن خراش داده می شود                                                 ۰۳/۰

۲-        جیپس با نوک ناخن خراش داده می شود                                                     ۲۵/۱

۳-        کالسیت با سکه مسی خراش داده می شود                                                     ۵/۴

۴-        فلوریت با چاقو به راحتی خراش داده می شود                                                  ۰/۵

۵-        آپاتیت با چاقو خراش داده می شود                                                               ۵/۶

۶-        اورتوکلاز با سوهان فولادی خراش داده می شود                                               ۳۷

۷-        کوارتز شیشه را خط می اندازد                                                                    ۱۲۰

۸-        توپاز                                                                                                 ۱۷۵

۹-        کروندوم                                                                                             ۱۰۰۰

۱۰-      الماس                                                                                                ۰۰۰/۱۴۰

 

آیا ماده ای سخت تر از الماس در پوسته زمین وجود دارد؟

از نقطه نظر مطلق علمی، این ادعا که الماس سخت ترین ماده یافت شده در روی پوسته کره زمین است صحیح نیست. سال ها قبل به کمک نانو تکنولوژی در لابراتور، ماده ای تولید شد(در حد میکروسکوپی) که سخت تر از الماس بود ولی مشابه طبیعی آن در طبیعت وجود نداشت. در سال ۱۹۶۷، دو کانی که یکی از آنها در محل برخورد شهاب سنگ عظیمی در صحرای آریزونا و دیگری در اطراف کوههای آتشفشانی یافت شدند.

۱- ورتزیت(Wurtzite): که یک نیترید بورات است، دارای ساختار شبکه اتمی شبیه الماس می باشد، ولی در سیستم هگزاگونال متبلور شده و بر خلاف الماس که فقط از یک نوع اتم یعنی کربن ساخته شده، ورتزیت از دو نوع اتم (بور و نیتروژن) بنا گردیده. آزمایش های لابراتوری نشان داده که این کانی ۱۸% بیشتراز الماس در برابر نیروی جهت دار مقاومت می کند و به این دلیل سخت تر است.

۲- لونسدالیت(Lonsdaleite): این کانی در واقع یک نوع الماس است که از کربن تشکیل شده، ولی باز هم برخلاف الماس دارای نظم کریستالوگرافی هگزاگونال می باشد. لونسدالیت ۵۸% بیشتر از الماس در برابر نیروی جهت دار وارد آمده مقاوم است. نتایج آزمایش های فیزیکی بر روی این دو کانی به شرح زیر است:

الماس در برابر نیروی جهت دار، ۹۷ گیگاپاسکال، ورتزیت ۱۱۴ گیگا پاسکال و لونسدالیت ۱۵۲ گیگاپاسکال  مقاومت می نمایند.

لونسدالیت دارای فشردگی اتمی کمتر در شبکه مولکولی و وزن مخصوص ۲/۳ تا ۴/۳ گرم بر سانتیمتر مکعب ( بر حسب میزان خلوص آن) و ضریب شکست نور ۴۰/۲ تا ۴۱/۲ می باشد. لونسدالیت در طبیعت به ندرت یافت شده و برای اولین بار در سال ۱۹۶۷ ازبقایای سنگ آسمانی عظیم ( بیش از ۶۳ هزار تن) که حدود ۵۰ هزار سال پیش در آریزونا سقوط کرده و حفره ای به نام Canion Diabolo Meteorite Crator  گزارش شده است که به صورت بلور های میکروسکپی یافت شده است. ورتزیت اما همانطوری که گفته شد در نتیجه انفجارهای عظیم و فوران های شدید مواد مذاب آتشفشانی از دهانه آن  که همراه با حرارت و فشارهای فوق العاده ای می باشد به وجود آمده است. از این کانی به دلیل ثبات فوق العاده در محیط سرشار از اکسیژن و مقاومت در برابر حرارت و فشارهای بالا در سر مته های حفاری و غیره استفاده می شود.

سختی فوق العاده ورتزیت به نظر می رسد در نتیجه انعطاف پذیری اتم ها در شبکه کریستالوگرافی در برابر نیروی جهت دار وارده وتغییر ساختار در این شرایط با زاویه ۹۰ درجه برای هم سو شدن با نیروی جهت دار وارده است. نکته مهم این است که بلورهای منفعل از این دو ماده تا کنون در طبیعت یافت نشده و سنتز آن هم با دشواری های فراوان تکنیکی رو به رو است.

م کاسب

خانم کاسب فارغ التحصیل رشته مهندسی شیمی است. ایشان علاقه زیادی به کار با جواهرات و تحقیق در مورد خواص سنگ ها و فلزات گرانبها دارد. بدیهی است که تحقیق و پژوهش احتیاج به مطالعه بسیار دارد و اتفاقا کتابخوانی یکی از مهمترین فعالیت های ایشان در اوقات فراغت است.

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *