Специфично тегло на минералите

Специфично тегло - съотношението на теглото на минерала към теглото на идентичен обем чиста вода (при стандартно атмосферно налягане и температура 4 ° C).

Методите за определяне на специфичното тегло се използват като един от методите за идентифициране на скъпоценни и декоративни камъни.

Специфичното тегло зависи от атомната маса на елементите, съставляващи минерала, и от плътността на структурата, създадена от тези атоми. Така например, диамантът, състоящ се от по-леки, но по-компактно разположени въглеродни атоми, има по-високо специфично тегло от кварца, състоящ се от по-тежки, но по-малко плътно опаковани силициеви и кислородни атоми.

Известно е, че камъните, подобно на други материали, например метали, с еднакъв обем имат различно тегло.

Определяне на специфично тегло чрез метод на изместване

Опитът на Архимед доведе до развитието на апарата Eureka, при който обемът на водата, изместена от пробата, се премества от метален съд в мерителна чаша-чаша.

Процедурата на изследване е следната. Първо, пробата се претегля. След това се приготвя съдът „Eureka”, за който се пълни с вода, докато започне да тече през тръбата. Когато нивото на водата се установи и изтичането спре, под тръбата се поставя празна чаша, градуирана в кубични сантиметри (1 cm 3 вода има маса 1 g при t = 1 ° C).

След това пробата внимателно се спуска в течността, така че да я покрие напълно. В този случай нишката, върху която е спусната пробната проба, няма значение. Обемът на водата в бехеровата чаша (в cm 3) съответства на нейното тегло (в грамове). Специфичното тегло на камъка в този случай се изчислява като съотношението на неговото тегло към теглото на изместената течност:

Специфично тегло = Скала/течност

Хидростатични методи за определяне на специфично тегло

Хидростатичният метод на претегляне се основава на обема. че предмет, поставен в течност, е подложен на плаваща сила, равна на теглото на изместената течност. Камъкът се претегля във въздух и след това в течност. Този метод е подходящ за определяне на специфичното тегло на минералите с тегло над 3 карата и има няколко разновидности.

Използване на кантар с две тави

За да тествате пробата, ви трябва самата везна, бехерова чаша, метална или дървена стойка за поставяне на чашата над теглилката, държач за камък и противотежест, за да я балансирате.

Изследването се извършва по следния начин. Бехеровата чаша се пълни с вода (пречистена или дестилирана) и се поставя на стойка над тегловния съд. Държачът на телта е окачен на кука и потопен във вода. Противотежестта е окачена на куката на противоположната теглилка и празният държач за камък се претегля, докато е напълно потопен във вода.

Първо, изпитваната проба се претегля във въздух (стойност А), след това се навлажнява с вода, за да се избегне образуването на въздушни мехурчета на повърхността й при потапяне във вода, след което пробата се претегля във вода върху държач на тел (стойност В) ). Специфичното тегло на камъка в този случай се изчислява като съотношението на теглото му във въздуха към "загубата на тегло" в течността:

Специфично тегло = A/(A-B)

Използване на кантара с един тиган

За провеждане на пробно изследване са необходими електронна везна, мензура, самата проба, независима поддръжка.

Същността на метода е, че камък, окачен на независима опора, се потапя в съд с вода, монтирана на везна, и неговото специфично тегло се изчислява като съотношението на две определени количества.

Експериментът се провежда, както следва. Измерете теглото на камъка във въздуха (W1). Поставката за телени камъни е окачена на независима опора и е разположена така, че да е напълно потопена в купа 2/3 пълна с вода и поставена на везната.

Отбележете нивото на повърхността на водата върху държач за тел. Определете теглото на чашата и водата заедно с държача (W2).

Поставете камъка върху държача и настройте височината на стойката така, че маркировката върху държача отново да съвпада с нивото на водата (камъкът трябва да бъде напълно потопен във вода).

Определете теглото на купата с камъка, потопен във вода (W3). Теглото на еквивалентния обем вода се изчислява като разлика в теглото: A = W3 - W2. Специфичното тегло на камъка се определя по формулата

Специфично тегло = W1/A

Използване на пружинни тежести

Този метод е по-удобен за изследване на големи проби от изсечени камъни продукти, тъй като разликата между теглото им във въздуха и течността е голяма.

Пружинната везна е по-малко чувствителна от везната с купа, но в този случай методът дава сравнително точни резултати. Например, когато претегляте два минерала, комбинирани под общото наименование „нефрит“, можете да установите, че нефритът има стойност 3,0, а жадеитът има стойност 3,3.

Пробата първо се претегля върху горния съд на везната (стойност А), след това върху дъното, във вода (стойност В). Изчисляването на специфичното тегло се извършва по формулата

Специфично тегло = A/(A-B)

Използване на тежестите на Hannem

Налични са везни за директно определяне на специфичното тегло на пробите.

Камъкът се претегля в две чаши вляво. Долната купа винаги е потопена във вода. Първо, камъкът се поставя върху горната купа и се претегля във въздуха, докато противотежестта, поставена на знак "0", се премества с куката за противовес. След това камъкът се поставя върху долната купа, потопена във вода. Балансът се балансира отново чрез преместване на противотежестта по скобата до централната точка на опорната точка. Специфичното тегло на скъпоценния камък се отчита от калибрираната скала на скобата на везната.

Оценка на специфичното тегло при тежки течности

Предимството на този метод, макар и по-малко точен от хидростатичното претегляне, е, че е бърз и няма ограничения за размера на пробата. Използва 4 основни течности със специфично тегло в диапазона 2,65-3,32 g/cm 3 .

За гемологични цели се препоръчва следният набор от тежки течности:

• бромоформ (SNV r 3), разреден до специфично тегло 2,65;

• неразреден бромоформ (2.86);

• метилен йодид (СН212), разреден с бромоформ до специфично тегло 3,05;

• неразреден метилен йодид (3.32).

определяне на специфичното тегло на различни камъни. Смес от бромоформ и метилен йодид със специфично тегло 2,71 се използва за идентифициране на минерали от бериловата група. Смес от същите течности със специфично тегло 3,18 се използва за идентифициране на камъни като андалузит, апатит, флуорит, сподумен.

Съдовете за тежки течности трябва да имат широко гърло (за да може камъкът лесно да се спуска и изважда от течността) и да са направени от прозрачно стъкло, така че камъкът да се вижда по време на изпитването. Съдовете трябва да имат стъклени капаци, смлени, а не пластмасови, които могат да станат неизползваеми при контакт с течност.

Смесвайки тежки течности, за да се получи желаното специфично тегло, изсипете в съда половината от необходимото количество по-тежката течност от двете избрани. Избира се прозрачна проба без пукнатини, чието специфично тегло ще бъде определено, тя се поставя в съд като индикатор (желателно е пробата да е безцветна, например, скален кристал или безцветен кварц); добавете течност с по-ниско специфично тегло, като разбърквате сместа след всяко добавяне на втора течност, докато индикаторният камък плава свободно в течността.

За идентифициране на естествения кехлибар и неговите имитации се използва решение, предложено от Робърт Уебстър, което се състои от 50 g нейодирана готварска сол и 280 ml дестилирана вода. Получената течност има достатъчно високо специфично тегло, така че в нея да плава естествен кехлибар (специфично тегло - 1,08-1,1), а имитации от пластмаси и бакелит потъват (специфично тегло - 1,13). Имитациите на копал и полистирол (специфично тегло по-малко от 1,13) не могат да бъдат диагностицирани с това решение.

При определяне на специфичното тегло с помощта на тежки течности трябва да се спазват следните правила:

• вземете камъка с пинсета и го потопете напълно в течността, след което го освободете;

• ако камъкът потъне в течност, вижте колко бързо се случва; ако бавно се спуска или издига, специфичното му тегло е близко до специфичното тегло на течността; този тест е чувствителен дори към малки разлики в специфичното тегло, поради което камъкът рядко ще плува в средата - в най-добрия случай бавно ще потъне или ще се издигне;

• ако след потапяне камъкът веднага изплува нагоре, неговото специфично тегло е значително по-малко от това на течността; следователно той трябва да бъде тестван в течност с по-ниско специфично тегло;

• винаги изплаквайте камъка и пинсетите, преди да прехвърлите камъка от една течност в друга; това ще предпази течността от замърсяване;

• тъй като е по-лесно да се отстрани плаващ камък, отколкото потънал, първо вземете течност със специфично тегло 3,32; ако камък плава в него, те се преместват в друг, по-лек, докато камъкът потъне; в повечето случаи специфичното тегло на камъка се намира между стойностите на специфичното тегло на течностите, така че записът на неговото специфично тегло може да изглежда така: