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钻石是否坚不可摧?

钻石是否坚不可摧?

钻石是世界上最硬的天然材料。然而,它也是脆弱的。从科学的角度来说,硬度衡量的是抵抗划痕的能力,仅此而已。宝石的整体磨损等级考虑了硬度。然而,这只是需要考虑的众多因素之一。

钻石:最硬的宝石

钻石:最硬的宝石
钻石:最硬的宝石

你知道吗,你看到在空气中飘浮并落在桌子上的尘埃粒子中含有石英吗?这种矿物的硬度在莫氏硬度量表上为7到7.5。这意味着尘埃中的石英使这些粒子足够硬,可以去除你的汽车的光泽和你的桌子的抛光。尘埃甚至可以切割玻璃。这样的日常风险使得宝石的硬度成为设计和佩戴珠宝时需要考虑的重要因素。

你可能知道,钻石的硬度为10,是宝石世界中最硬的材料。然而,宝石学家之间有一句老话:

如果你用锤子敲击一颗钻石,它会碎成十几块。如果你用锤子敲击一块石英,它会裂成两半。如果你用锤子敲击一块玉,它会像钟一样响!

如果钻石是最硬的石头,这怎么可能呢?

宝石的硬度是什么意思?

宝石的硬度是什么意思?
宝石的硬度是什么意思?

宝石的硬度是一种被非常误解的属性。"硬度"这个词在宝石学中有着非常特殊的科学含义,与日常用法大相径庭。硬度的科学定义是抵抗划痕的能力,仅此而已。如果你问大多数人,他们会告诉你羽毛是软的,玻璃是硬的。然而,在宝石学的世界里,玻璃其实是相当软的。我们宝石学家认为的一些硬材料,很容易就能划伤它。

硬度取决于保持晶体结构中原子之间的键。这种键在通过另一种材料的样本施加压力时,一个表面的原子层可以被轻易分离的程度上是显而易见的。如果第二种材料比第一种硬,它会留下一个沟槽,或者一个划痕。这代表了在微观尺度上数百万个原子键的破裂。一个矿物的硬度,更准确地说,是它的"可划性"。每种矿物都可以根据它能划伤的其他矿物进行分类。

莫氏硬度等级

在1812年,矿物学家Friedrich Mohs(1773-1839)建立了一个参考标准,包括十种常见矿物,按照硬度递增的顺序排列。这个标准,如下图所示,被称为莫氏硬度标准。

硬度 矿物
1 滑石,指甲可碎
2 石膏,指甲可划痕
3 方解石,铜币可划痕
4 氟石,刀可轻易划痕
5 磷灰石,刀可划痕
6 正长石,锉刀和沙子可划痕
7 石英,可划痕玻璃
8 黄玉,碳化钨可划痕
9 刚玉,碳化硅可划痕
10 钻石,其他钻石可划痕

这些矿物中的每一个都可以被它上面的矿物划破,并且会划破那些在它上面的矿物。同等硬度的矿物之间不会相互划破。因此,红宝石不能划破蓝宝石,反之亦然。钻石比刚玉硬得多,即使它们在硬度尺度上只相差一级。莫氏硬度尺度开始时大致是线性的,但在高端时曲线急剧上升。刚玉(9)的硬度是托帕石(8)的两倍,而钻石(10)的硬度是刚玉的四倍。(注意:只有钻石可以划破其他钻石)。

硬度范围

硬度范围
硬度范围

宝石的硬度是一种被非常误解的属性。"硬度"这个词在宝石学中有着非常特殊的科学含义,与日常用法大相径庭。硬度的科学定义是抵抗划痕的能力,仅此而已。如果你问大多数人,他们会告诉你羽毛是软的,玻璃是硬的。然而,在宝石学的世界里,玻璃其实是相当软的。我们宝石学家认为的一些硬材料,很容易就能划伤它。

硬度取决于保持晶体结构中原子之间的键。这种键在通过另一种材料的样本施加压力时,一个表面的原子层可以被轻易分离的程度上是显而易见的。如果第二种材料比第一种硬,它会留下一个沟槽,或者一个划痕。这代表了在微观尺度上数百万个原子键的破裂。一个矿物的硬度,更准确地说,是它的"可划性"。每种矿物都可以根据它能划伤的其他矿物进行分类。

坚韧不拔

坚韧不拔
坚韧不拔

回到老话题,钻石既硬又脆,这是科学定义的。锤子的钢铁(硬度5或6)不会划伤钻石,但它可以打碎它。

"韧性"衡量的是材料对冲击的抵抗力。对于宝石,这些测量通常以描述性术语给出。事实证明,大多数宝石都被认为是"脆弱"的。有一些例外。隐晶石英,如玛瑙,具有"硬"的韧性。玉,无论是硬玉还是软玉,都具有"非常强"的韧性。

宝石的适用性是什么意思?

假设你不会经常用锤子敲击你的珠宝,划痕是更常见的风险。想想你把手放进口袋,手提包,手套箱和办公桌抽屉的次数。现在想想你做这些事情时会刮到戒指的东西。

宝石的硬度在很大程度上决定了宝石的磨损程度。人们经常谈论磨损,或者有时称为"耐用性"。硬度为6的蛋白石如果每天作为戒指石头佩戴,很快就会被细小的划痕覆盖,失去光泽。记住,石英(硬度7)是尘土的组成部分,也是地球上最常见的矿物之一。只需擦拭尘土,就可以划伤更软的材料。划痕可能非常小,甚至是微观的,但它们会积累起来,并随着时间的推移变得可见。相反,硬度为9的红宝石将保持光亮和光泽多年,因为它比大多数有助于磨损的磨料颗粒都要硬。

磨损等级

在实际应用中,比石英更软的石头只需清洁就会失去光泽变得暗淡。摩氏硬度为7或以上通常表示一种石头足够硬,可以正常用于珠宝。这只是一个指导原则,而不是绝对的规则。珍珠和蛋白石是珠宝中最受欢迎的宝石,但它们的硬度远低于7。

适用性可以被分类为优秀,非常好,好,差或仅供展示。"优秀"的评级意味着这种石头可以在几乎任何类型的环境中佩戴,适合任何场合,甚至可以日常佩戴。被评为"差"的石头,如蛋白石,意味着其在珠宝中的使用必须经过深思熟虑。您只应在特殊场合或在保护环境中佩戴。"仅供展示"的石头是为收藏或展示目的而准备的。

尽管宝石的硬度对其耐磨性有显著影响,但其他因素也起着作用。并非因为一种石头很硬就意味着它会表现得很好。一些宝石对温度变化或常见的化学品,甚至汗水都很敏感。最重要的因素之一是宝石的解理性。

宝石的切割

磨损等级
磨损等级

从技术上讲,裂隙与宝石分子之间的结合力有关。简单来说,这有点像木头的纹理。您可以轻松地沿着木纹劈开一块木头,但是穿过木纹就困难得多。许多宝石都有裂隙面,这些面根据宝石的类型而变化。裂隙面被定义为完美,好,中等或差,这取决于矿物沿着该面分离的容易程度。(有些宝石没有裂隙面)。

您是否在老电影中看过钻石切割师对大块钻石进行精心雕琢?他们小心翼翼地雕刻这些钻石,每一击都精确有力。如果他们做得好,他们可以得到两块完美的钻石,可以切割成绝美的宝石。如果做得不好,钻石就会破碎。

现在的钻石切割师不再需要这样做,但这个例子很好地说明了宝石切割的效果。钻石是自然界中最硬的物质,但它们也有完美的切割面。这意味着它们可以沿着切割面轻易地分裂。如果切割得当,这是一个优点。不幸的是,这也意味着钻石可能会在磨损中出现瑕疵或破裂。另一方面,石英比钻石硬度小,但可以承受许多冲击而不受损。

珠宝设置

珠宝镶嵌是宝石可佩戴性的另一个重要因素。戒指可能是宝石最受欢迎的珠宝用途。然而,戒指也比任何其他形式的珠宝受到更多的滥用。可佩戴性等级较差的石头(如月亮石)更适合用于吊坠、耳环或胸针。

如果你真的想把你的柔软的石头镶在一个戒指上,考虑以下选项:

将戒指保留为正式场合佩戴,而不是日常佩戴。这将大大减少随着时间的推移积累的损害。

避免显眼的戒指镶嵌。一个Tiffany镶嵌,用几个爪子将石头高高地举在手指上,只会引来麻烦。石头本身会接触到各种可以刮伤它的材料,即使它只是偶尔被佩戴。

选择一个保护性的镶嵌,用大量的金属包围宝石。金是软的,但容易抛光,而且在磨损时很容易替换。你可能不能这么说你的宝石!

结论

一块石头的硬度并不能单独衡量其适合佩戴的程度。还需要考虑诸如韧性、对环境的敏感性、劈裂性和镶嵌等因素,以确定一块宝石的佩戴性如何。在我们的单独宝石列表中,我们除了硬度的测量外,还包括许多宝石的佩戴度。