Edelstenen hebben specifieke eigenschappen. Er zijn overeenkomsten, maar ook verschillen, tussen de diverse soorten. Door de eigenschappen van een steen te bekijken en de eigenschappen te meten, is te achterhalen om welke steen het gaat. Veel instrumenten die hiervoor gebruikt worden liggen binnen het bereik van de amateurgemmoloog. 

Kleur

Kleur is de eigenschap die als eerste in het oog springt, en is een van de eigenschappen die bepaalt of men een steen mooi vindt of niet. De prijs van de steen is sterk afhankelijk van de kleur. De kleurnuance is een eerste indicatie om te bepalen om welke steen het wellicht gaat.

Natuurlijke en synthetische stenen

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.

Brekingsindex

De brekingsindex wordt bepaald 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 van richting te veranderen op het punt waar de stok in het water komt.

De brekingsindex is erg belangrijk voor gemmologen. Het geeft de mogelijkheid tot niet destructief onderzoek van stenen. De breking is snel te meten en het verschil tussen de diverse edelstenen is relatief groot.

Eenvoudige refractometer voor het meten van de brekingsindex

Polarisatie

Licht kan voorgesteld worden als golven, met trillingen in horizontale en verticale richting. Sommige edelstenen filteren een van deze richtingen uit het licht. Met een of meerdere polarisatiefilters kan dit effect worden gemeten. Omdat edelstenen het licht verschillend filteren, kan dit effect gebruikt worden om het soort edelsteen te bepalen.

Dichroïsme

Dichroïsme ("tweekleurigheid") is een verschijnsel dat optreedt bij stenen met dubbelbrekende eigenschappen. Dubbelbrekend wil zeggen dat het licht in twee richtingen afgebogen wordt met een verschillende polarisatierichting. Elke richting kan een eigen kleurnuance hebben, bijvoorbeeld lichtgroen en lichtblauw. Meestal is een apart meetinstrument nodig om dit effect goed waar te nemen.

Dichroscoop en Spectroscoop voor bepalen optische eigenschappen

Dispersie

Licht wordt ook afhankelijk van de kleur gebroken in edelstenen. Dit is hetzelfde effect als het ontstaan van de regenboog. 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. Dispersie wordt ook wel 'vuur' genoemd.

Glans

Glans is het resultaat van de hardheid van de steen, de polijstbaarheid en de brekingsindex. Sommige stenen lijken bijvoorbeeld een beetje vettig te glanzen. Glans is moeilijk met instrumenten te bepalen.

Breuk

De vorm van het breukvlak van een steen zegt iets over zijn eigenschappen. Iets wat eenieder kan herkennen is de typische schelpvormige breuk van glas. Voor de gemmoloog is deze eigenschap minder interessant omdat het een destructieve meetmethode is.

Fluorescentie

Sommige stenen veranderen de golflengte van het licht dat er op valt. Het beste is dit te zien bij gebruik van ultra violet licht (UV). Een robijn verandert bijvoorbeeld het invallende paarse UV licht (korte golflengte) in een sterke rode gloed (lange golflengte).

Dichtheid

De dichtheid (ook wel: soortelijk gewicht of soortelijke massa) kan een belangrijke eigenschap zijn bij de determinatie. De dichtheid kan bepaald worden door gebruik te maken van een weegschaal en de steen in lucht en in water te wegen. Door de wet van Archimedes weegt de steen in het water minder.

Insluitsels

Veel stenen bevatten insluitsels. Dit zijn verontreinigingen in de vorm van gassen, vloeistoffen of vaste stoffen. Deze verontreinigingen ontstaan gedurende de vorming van het mineraal. In synthetische stenen komen (meestal) nauwelijks verontreinigingen voor. Als u een volkomen heldere steen ziet, moet u altijd bedacht zijn op een mogelijke vervalsing.

Insluitsels in kwarts

Geleidbaarheid

Elk materiaal geleidt warmte, en elk materiaal doet dat weer anders. Diamant is de beste geleider van warmte die er is, veel beter dan zijn immitaties. Thermische geleidbaarheid wordt daarom door een aantal diamanttesters gebruikt.