玉石相對密度檢測創(chuàng)新技術研究

【摘要】：在寶玉石鑒定及研究中，寶玉石相對密度值是寶玉石物理性質的一個重要參數(shù)，現(xiàn)在常用的寶玉石相對密度測量方法—靜水稱重法，其步驟相對復雜，測量時間較長，不適用于實驗室中的批量測量。所以，本文介紹了一種新的寶玉石相對密度值測量方法，該方法對靜水稱重法的原理公式重新進行了推導，基于推導公式對靜水稱重法進行了改進，使所需測量數(shù)據(jù)可以一步得出，并通過電腦進行公式運算，節(jié)省了測量過程和人為運算，可以更加快速準確測量出寶玉石相對密度值，對該方法與靜水稱重法進行了實驗對比，數(shù)據(jù)顯示兩者結果一致，數(shù)據(jù)可靠。

【關鍵詞】：寶石鑒定；相對密度；密度

1.相對密度的含義及其使用意義

1.1相對密度的含義相對密度是指物質的密度與參考物質（通常是水）的密度在各自規(guī)定的條件下之比，符號為d，無量綱量。一般參考物質為空氣或水：當以空氣作為參考物質時，在標準狀態(tài)（0℃和101.325kPa）下干燥空氣的密度為1.293kg/m3；當以水作為參考物質時，在4℃時水的密度為1kg/m3。相對密度（d）表示20℃時某物質的密度與4℃時水的密度的比值。

1.2相對密度的使用意義

寶玉石的密度是由組成寶玉石的化學元素的原子量和晶體結構中原子之間的排列緊密程度決定的。不同的寶玉石具有特定的密度值，因此密度對于確定寶玉石品種、區(qū)分不同種類的寶玉石、鑒別寶石及其仿制品等多方面具有重要意義。

2.相對密度的測定新方法

在珠寶玉石的鑒定中，測量寶玉石的相對密度一般選用的是靜水稱重法，依據(jù)阿基米德定律：當物體浸入液體中時，液體作用于物體的上浮力等于所排開液體的質量。若液體為水，水溫對單位體積水的質量影響忽略不計，根據(jù)阿基米德定律推算出寶玉石的相對密度的計算公式。

相對密度（d）=寶玉石的質量/寶玉石所排開水的質量公式（1）

相對密度（d）=寶玉石的質量/（寶玉石的質量-寶玉石在水中的質量）公式（2）相對密度（d）≈寶玉石在空氣中重量/（寶玉石在空氣中重量-寶玉石在水中的重量）公式（3）

根據(jù)公式（1）（2），得出公式（4）：

寶玉石所排開水的質量=寶玉石的質量-寶玉石在水中的質量公式

（4）等式移位，得公式（5）寶玉石的質量=寶玉石所排開水的質量+寶玉石在水中的質量公式（5）將公式（5）代入公式（1）中，得公式（6）

相對密度（d）=（寶玉石所排開水的質量+寶玉石在水中的質量）/寶玉石所排開水的質量公式（6）

3.兩種方法的比對驗證

為了檢驗新方法的可行性，我們對新方法和靜水稱重法做了實驗比對。天平為瑞士梅特勒-托利多PL403型，最大稱量范圍410g，可讀性0.001g，線性±0.002g，重復性0.001g，穩(wěn)定時間（典型）3s。從樣品庫隨機抽選三顆樣品合成：紅寶石、變彩拉長石、石英巖玉（“羊肝石”），。測試數(shù)據(jù)如表1，表2（每個數(shù)據(jù)測量三次取平均值）。實驗結果顯示，靜水稱重法與新方法得到的結果是完全一致的，變彩拉長石和綠輝石雖然在兩種方法中個別數(shù)據(jù)存在較小出入，主要來自于兩個方面：（1）稱量本身是存在誤差的（2）測得的數(shù)值是三次測量后的平均值。所以數(shù)據(jù)偏差應歸屬于誤差，而并不歸屬錯誤范疇。

4.新方法的特點

該儀器操作簡單，只需將寶玉石放入燒杯中即可直接得出寶玉石的相對密度值，易操作；測量時間短，可同時得出需要測量的兩個數(shù)值，且利用電腦進行運算，測量時間縮短到了5～10s；可以連續(xù)測量；可以做成儀器，供非專業(yè)人士使用；易推廣，有較高的實用價值。因多孔寶石的空洞中充填有不易排出的空氣，所以該方法對于多孔，多裂隙的小顆粒寶玉石同樣無法進行精準測量。

參考文獻：

[1]張蓓莉.系統(tǒng)寶石學[M].2版.北京：地質出版社，2006：103-107

[2]劉立帥.珠寶玉石相對密度快速檢測儀：中國，201520106307X[P].2015-02-13.73