gemma
 

Edelsteenkunde eigenschappen

Om te kunnen bepalen om wat voor edelsteen het gaat kunnen we gebruik maken van de specifieke eigenschappen van stenen. Er zullen tussen de stenen overeekomsten zijn maar ook verschillen. Door meerdere eigenschappen van een steen te bekijken is eenduidig te achterhalen om welke steen het gaat.

Voor het determineren kan van de volgende eigenschappen gebruik gemaakt worden:

1. Kleur
2. Hardheid
3. Brekingsindex
4. Polarisatie
5. Dichroïsme


Gebruik van de eigenschappen

Stuk voor stuk kunnen de eigenschappen gebruikt worden voor determinatie van stenen. De instrumenten die hiervoor gebruikt moeten worden liggen niet altijd binnen het bereik van de amateur gemmoloog. Deze eigenschappen zullen we dan ook maar kort bespreken. De instrumentatie die voor het determineren nodig is worden onder edelsteenkunde-->instrumenten beschreven.



6. Dispersie
7. Glans
8. Breuk
9. Reactie op UV licht
10. Dichtheid
11. Insluitsels
12. Geleidbaarheid

1. Kleur

Kleur is de eigenschap die meteen in het oog springt, en mede van belang of men een steen mooi vindt of niet. Het bepaalt voor een deel de prijs van de steen en de kleurnuance is een goede indicatie om te bepalen om welke steen het wellicht gaat.

Smaragd is groen. Maar er zijn meer edelstenen die groen zijn. Hoe nu te bepalen aan de hand van de kleur of het om een smaragd gaat of niet. Dit is erg moeilijk. Het vergt zeer veel ervaring om dit te kunnen vast stellen. Smaragd handelaar die zeer veel stenen gezien hebben zouden het kunnen zien aan de hand van de kleur in combinatie met andere visuele eigenschappen die met het blote oog zichbaar zijn. Maar voor een gemiddelde amateur gemmoloog is het sterk af te raden om alleen op de kleur af te gaan. Hoe gemakkelijk is het immers niet om bijvoorbeeld groen glas te maken.....

Voorbeelden van Groene stenen..

tourmalijn tourmalijn granaat smaragd smaragd dioptaas beryl
Welke van de bovenstaande stenen zou u als smaragd aanmerken? Ga met de muis naar het plaatje en de naam verschijnt na een seconde. Determineren vanaf deze plaatjes zal ook voor de experts moeilijk zijn. Kortom kleur is slechts een indicator. Andere eigenschappen moeten bepalen om wat voor een steen het werkelijk gaat.

2. Hardheid.

Diamant is harder dan glas en glas is harder dan calciet. Een diamant kan een kras maken op glas, maar glas kan diamant niet bekrassen. Op deze eenvoudige wijze van krassen van het ene mineraal/edelsteen op het andere kan worden vastgesteld of de ene steen harder is dan de andere.

De Duitser Mohs ontwierp in de 19e eeuw een schaal van 1 tot 10 waarbinnen mineralen gerangschikt werden naar hun hardheid. Diamant heeft hardheid 10, glas 5½, calciet 3 en talk heeft hardheid 1.

Deze methode is zeer handig voor grote stukken mineraal, waar het niet uitmaakt of er een krasje meer of minder op zit. Maar in het algemeen is dit minder geschikt voor een mooie, krasloos gepolijste edelsteen. De drager er van zal het niet op prijs stellen dat er een grote kras over loopt.

Instrument: Er zijn zogenaamde krasdozen of dozen van Mohs te koop waarin mineralen zitten met opeenvolgende hardheden. Maar u kunt natuurlijk ook willekeurige mineralen met bekende hardheid nemen en die gebruiken als krassteen. Verder zijn er nog wel electronische hardheid meters verkrijgbaar. Maar deze zijn over het algemeen niet geschikt voor de amateur.

3. Brekingsindex.

De brekingsindex is erg belangrijk voor gemmologen. Het geeft de mogelijkheid tot niet destructief onderzoek van stenen. Het een snelle methode en het verschil tussen de diverse edelstenen is relatief groot zodat op deze wijze een groot aantal mogelijkheden uitgesloten kunnen worden.

De brekingsindex wordt bepaalt door het verschil in de snelheid waarmee licht zich verplaatst in een edelsteen ten opzichte van de snelheid van licht in lucht. We kunnen het verschijnsel dagelijks waarnemen. Als we een stok in het water steken dan lijkt deze stok gebroken. Op het punt waar de stok in het water komt lijkt deze van richting te veranderen. Dit komt omdat het licht in water een andere snelheid heeft dan in lucht. Het verplaatst zich langzamer. Het een en ander wordt in een animatie nog verder uitgelegd.

Brekingsindexen tussen de 1.3 en 1.8 kunnen met eenvoudige instrumenten gemeten worden. De meeste edelstenen hebben een brekingsindex die hier tussen inligt.

Instument: De brekings index wordt bepaald met een zogenaamde refractometer. Er zijn speciale refractometers beschikbaar voor edelsteen determinatie.

4. Polarisatie.

Licht kan voorgesteld worden als golven. Hetzelfde als radiogolven. Alleen lichtgolven trillen niet in 1 richting, maar in alle richtingen zoals het plaatje beneden aangeeft.

Licht is gepolariseerd als het slechts in 1 richting trilt. Dit kan bereikt worden door het licht door een filter te laten gaan. Veel zonnebrillen zijn uitgerust met een polaroid filter. Dit filtert het licht dusdanig dat alleen licht dat in een bepaalde richting trilt wordt doorgelaten. Vaak is het zo dat weerkaatst licht van water of glas in een specifieke richting trilt. Dit is gepolariseerd licht en wordt door de polaroid zonnebril bijna volledig weg gevangen.

Als licht door stenen valt kan het licht door deze steen gepolariseerd worden. Dit gebeurt niet bij alle stenen. Als stenen gekristalliseerd zijn als kubische kristallen (Zoals bijvoorbeeld zout) dan wordt het licht in de steen niet gepolariseerd. Als het licht door andere kristallen schijnt dan wordt het licht wel gepolariseerd. Deze niet kubische stenen zijn dubbelbrekend en het licht wordt in twee richtingen gepolariseerd. Dit verschijnsel is zeer goed waar te nemen bij calciet. Als men een helder calciet kristal op een velletje papier met tekst legt, dan wordt de tekst dubbel weergegeven! Met behulp van een polariscoop kan bekeken worden of een steen polariserende eigenschappen bezit. (zie de animatie in de pagina "instrumenten")

Met behulp van een polariscoop kan worden vastgesteld of een steen glas is (geen polarisatie,het beeld blijft donker onder de polariscoop), kubisch (geen polarisatie), dubbelbrekend (polarisatie in twee richtingen, geeft een licht-donker-licht-donker beeld op een polariscoop) dan wel 'kripto-kristallijn' (het beeld blijft licht onder de polariscoop, er wordt in elke richting gepolariseerd). Kripto-kristallijn wil zeggen dat de steen niet uit 1 kristal bestaat maar uit meerdere zeer kleine aanelkaar vastzittende kristalletjes bestaat. Voorbeelden hiervan zijn Agaat en opaal.

Instrument: Om de polarisatie eigenschappen te bekijken wordt een polariscoop gebruikt. Deze is eenvoudig zelf te maken.

5. Dichroïsme

Dichoisme is een verschijnsel dat optreed bij stenen met dubbelbrekende eigenschappen. Dubbel brekend wil zeggen dat het licht in twee richtingen afgebogen wordt. 1 lichtstraal wordt gesplitst in twee. Beide lichtstralen zijn verschillend gepolariseerd.

Als deze dubbelbrekende stenen een kleur hebben dan kan het zo zijn dat het licht in twee stralen gebroken wordt met een verschillende kleur. Aquamarijn is een dubbelbrekende steen waarbij het licht in 2 kleuren gebroken wordt: licht groen en licht blauw. Nog sterker treedt dit effect op bij Toermalijn. Er is een groot verschil in kleur waar te nemen als men het effect in een dichroscoop bekijkt.

 


Dichroisme

Instrument: Als instrument wordt een dichroscoop toegepast om het bovenstaande effect te kunnen waarnemen. Het instrument is eenvoudig zelf te maken.

 

6. Dispersie

Dispersie wordt ook wel 'vuur' genoemd. Diamant is een goed voorbeeld van een steen met een grote dispersie. Er is een duidelijke schittering te zien in een goed geslepen steen. Vele kleuren zijn waar te nemen.

Licht wordt gebroken in edelstenen. Maar licht op zich bestaat uit veel kleuren: van blauw tot rood en alle kleuren met de bijbehorende golflengtes er tussen in. Bepaalde stenen breken het blauwe licht beter dan het rode licht. Er is een verschil in brekingsindex tussen het rode en het blauwe licht. Hoe groter dit verschil in brekings index is hoe groter de dispersie is. Normaal wordt de dispersie uitgedrukt in verschil in brekingsindex van het rode licht en het blauwe licht. Dit zou nog mogelijk zijn op een refractometer, maar wordt eigenlijk niet gedaan. Maar toch bij voldoende ervaring kan eenieder zeggen of er veel of weinig vuur in een steen zit. Vergelijk het vuur eens tussen een briljant geslepen kwarts of een kubische zirkoon. Dan weet u direct wat het verschil in 'vuur' betekent.

Instrument: Refractometer en twee monochroom filters. De refractometer moet een grote precisie hebben om de kleine verschillen te kunnen waarnemen. Dit zijn laboratorium instrumenten en is over het algemeen niet weggelegd voor de amateur.

7. Glans

Glans is een van de eigenschappen van stenen die moeilijk met instumenten te bepalen is. Glans is het resultaat van de hardheid van de steen, de polijstbaarheid en de brekingsindex. Sommige stenen lijken een beetje vettig te glanzen. Metalen glanzen volgens een typische metaalglans.

Er is een ruime ervaring nodig om aan de hand van de glans te bepalen wat een steen zou kunnen zijn. Veel stenen zien, en de verschillen in glans observeren is de beste methode voor de amateur om dit als hulp bij de determinatie te gebruiken.

8. Breuk

De vorm van het breukvlak van een steen zegt iets over zijn eigenschap. Iets wat eenieder kan herkennen is de typische schelpvormige breuk van glas. Er zijn meer mineralen die een dergelijke breuk vertonen. Daarnaast zijn er nog een aantal andere specifieke breuken aan te wijzen. Echter voor de gemmoloog is deze eigenschap minder interessant om een steen te determineren, maar alle aanwijzingen helpen mee.

Instrument: Geen. Het oog en ervaring zijn de enige hulpmiddelen.

9. Reactie op UV licht

Met behulp van UV licht kunt u interessante dingen waarnemen aan stenen. Het is een belangrijke eigenschap voor het determineren van stenen. Met name of het om synthetische stenen gaat of niet.

Veel synthetische stenen lichten fel op onder UV. Iets dat hun natuurlijke broers niet zouden doen. Natuurlijke diamant kan daarentegen iets blauw oplichten. Een synthetische namaak diamant in de vorm van de populaire kubische zirkoon wordt een beetje rozig. Kortom, het kan een gemakkelijke manier zijn om echt van onecht te onderschijden.

Instrument: Er zijn UV lampen op de markt voor lange en korte golven. Als u een donkere ruimte maakt kunt u deze UV effecten eenvoudig zijn. De lampen zijn goed betaalbaar voor de amateur.

10. Dichtheid.

De dichtheid (ook wel: soortelijk gewicht of soortelijke massa) kan een belangrijke parameter zijn in de determinatie. De dichtheid kan bepaald worden door gebruik te maken van een weegschaal en de steen in lucht en in water te wegen; hieruit kan dan de dichtheid berekend worden. Hiervoor is een gevoelige balans nodig. Een andere methode is het gebruik maken van vloeistoffen van verschillende dichtheid. Als de steen zinkt in de vloeistof met bekende dichtheid dan is de dichtheid hoger dan die van de vloeistof. Zo kan een benadering van de dichtheid gemaakt worden.

Instrument: Nauwkeurig weeginstrument waarbij het mogelijk is pm de steen ook in een vloeistof te meten. Of vloeistoffen met een hoge dichtheid dan wel een oplopende reeks van vloeistoffen of verdunde vloeistoffen met verschillende dichtheid. Methyliodide wordt wel voor dit doeleinde gebruikt omdat dit een zware vloeistof is.

11 Insluitsels

Veel stenen bevatten insluitsels. Dit zijn verontreinigingen in de vorm van gassen, vloeistoffen zoals water of andere mineralen. Een mooi voorbeeld van een mineraal met insluitsels is kwarts. Hierin kunnen langgerekt goudkleurige rutiel naalden voorkomen.

 


Rutiel kwarts

In synthetische stenen komen vaak vrijwel geen verontreinigingen voor. Als u zo'n volkomen heldere steen zien moet u altijd bedacht zijn op een mogelijke vervalsing. Een andere mooie vervalsing is glas, vaak komen er mooie ronde luchtbelletjes in glas voor.

Instrument: Het blote oog, een loupe (10x)of een microscoop (5x-40x).

12. Geleidbaarheid.

Elk materiaal geleid warmte. En elk materiaal doet dat weer anders. Metalen doen dat beter dan niet metalen zoals eenieder wel weet uit eigen ervaring. Thermische geleidbaarheid is iets dat door oa diamanttesters gebruikt wordt. Diamant is immers de beste geleider van warmte die er is. Veel beter dan zijn immitaties. Voor overige mineralen mogelijk als eerste indicator inzetbaar.

Instrument: diamant tester met schaalverdeling voor lagere geleidbaarheden.