宝石及宝玉石材料的其他性质

一、电学性质

电学性质主要包括物体的导电性、压电性和热电性及摩擦生电的性质。

（一）导电性

宝石矿物的导电性是指宝石矿物对电流的传导能力，这往往与宝石矿物内部晶体化学中化学键的类型有关。如具有金属键的矿物由于晶体结构中自由电子的存在而导电。如自然金、自然铜都具有良好的导电性。具有部分金属键的则成为半导体。金属键越少导电性就越弱。宝石矿物中很少金属键，所以宝石矿物绝大部分都是非导电体。也有例外，如天然的蓝色金刚石是导电的，而人工辐照的蓝色金刚石不导电，所以可用电导仪表区分天然蓝色钻石和辐射改色钻石。

（二）介电性

介电性指电的非导体或半导体在外电场中被极化的性质。介电性的强弱通常用介电常数（电容率）的大小来表示。介电常数的大小与离子极化和自由电子的存在密切相关，一般宝石的介电常数都很大，而且皆为正数。如刚玉为6.7～8.1，黄玉为7.4～9.5，镁铝榴石为12.5，金红石为31～42等。自然金属这类导体的介电常数可以认为是无限大。各种宝石材料的介电常数可以用专门仪器测出。

（三）压电性

压电性是某些矿物晶体在受机械力（压力或张力）的作用下，因变形效应呈现荷电的性质。宝石矿物压电性发生在没有对称中心的晶体，具有极性轴的晶类中，如石英晶体沿L3或L2所在平面切取定向薄片，它在压力或张力作用下能在相反的方向产生正、负相反的电荷，即受压时产生正电荷的位置在受张力拉伸时产生负电荷，如图3-3-1所示。当受压力及张力交替作用时，就能产生交变电场，这种效应称压电效应，这实质上是将机械能转变为电能；反之具压电性的薄片，在交变电场中时，也会产生一张一缩的机械振荡，将电能转变为机械能的性质，称为电致伸缩。当交变电场的频率和压电性矿物本身机械振动的频率一致时，就会产生特别强烈的共振，如水晶（对称L33L2）、电气石（即碧玺L33P）等。矿物晶体的压电性，在现代科学技术中已广泛应用。

图3-3-1　石英压电性薄片的切割方向及其压电效应

（四）热电性

热电性为当温度变化时，在晶体的某些结晶方向产生电荷的性质。如电气石晶体加热到一定温度时，它的C轴一端带正电，另一端带负电。已热的晶体，如果冷却下来则正负极产生变号，热电性只存在无对称中心具极性轴的矿物晶体中，如电气石，异极矿等。这种性质已用于红外探测技术。

（五）摩擦生电

摩擦生电为物体经摩擦而产生静电的现象。是产生正电还是负电则因物质本身及与之摩擦物的不同而异，在公元前600多年，人们就发现琥珀摩擦生电的现象，产生电荷后它可以吸引纸屑或一些较轻的物质。其实大多数矿物都有不同程度的这种表现，如近代石化树脂、塑料等也有这种现象。

二、热导性

不同宝石及玉石的导热性不同，每种物质具有的每秒钟通过一定厚度物体的热量为一常数，称为热导率。常见宝石的热导率如表3-3-1所示。

表3-3-1　常见宝石的热导率

在宝石矿物的检测中，常利用这一热导性检测宝玉石，最常利用的是热导仪检测金刚石（详见后第四章关于钻石检测几种仪器）。

三、脆性与韧性(www.xing528.com)

脆性为宝石矿物受力后易于破碎的性质。这与硬度不可混淆。硬度大的矿物亦可具有脆性。如自然界最硬的金刚石硬度最大、脆性也很大。在切割过程中就常有碎裂现象。有的脆性小的宝玉石往往韧性很大。韧性是受外力撞击不易碎的性质，一般黑金刚石韧性最大，其他如翡翠、刚玉、软玉之类韧性也较大。质地坚韧，大块以锤击之往往将锤弹起而不碎，则为韧性的表现。这类具韧性的宝玉石往往是很好的雕琢材料。

现将宝石矿物韧性的相对大小列于表3-3-2。

表3-3-2　宝石矿物韧性的相对大小

四、延展性

延展性是物体受外力后不易碎裂而易成薄片或拉长成细丝的性质。自然金属具有良好的延展性，以小刀刻之可留下光亮的痕迹，如易于拉成细丝或砸成薄片的自然金、自然银等。

五、吸附性

吸附性指宝石表面对一些油、水、试剂杂物吸附的能力。如金刚石就有很强的吸油性。磨好的钻石表面往往经手指接触后，则吸收手上的油脂而变得不光亮，这一性质有利于选矿和鉴定。

六、磁性

磁性是指一些宝石矿物受外磁场吸引或排斥的性质。一般排斥的力量极其微弱，所以磁性往往是仅指吸引的性质。磁性主要是由宝石矿物所含元素的原子或离子外层轨道上有无不成对的电子所决定。一般将磁性分为3个级别。

1.强磁性

强磁性也称铁磁性，在宝石矿物中具有强磁性的很少，只有铁胆石等，常出现可被磁铁（永久性磁铁）吸引的现象。一些含有磁铁矿包裹体的宝石矿物（如辉石、尖晶石、石榴石等）和一些金属饰品（如铂金项链）中含铁过多时，也会有被磁铁吸引的现象。

2.弱磁性

弱磁性也叫电磁性或顺磁性。永久性磁铁不能吸引，而可被强电磁铁所吸引。很多宝石矿物会出现这一现象，如普通辉石、普通角闪石及某些电气石、橄榄石、翡翠、软玉、蓝宝石、金刚石等。其产生原因是这类宝玉石矿物含有Fe、Co、Ni、Ti、V、Cr等过渡元素，在电子结构中其3d层及第二过渡系列的4f和第三过渡系列的5f轨道上，皆有未填满的不成对电子存在。由于电磁铁的磁场强度不同，这种电磁性还可分为很多等级。利用这一性质，可广泛地用于矿物分析和宝石矿物的分选。所说的过渡元素又都是致色离子，所以这类宝玉石矿物常是有色的。

3.无磁性

无磁性即不能被强磁性电磁铁吸引的性质。这类宝玉石矿物常见的有水晶、黄玉、黄铁矿等。

4.逆磁性

逆磁性即矿物在外磁场作用下被永久磁铁所排斥的性质。因磁化方向与外磁场方向相反，磁化率也很小，甚至为负值所致，如方解石。

我国在4 000多年前就已认识到磁性，利用磁铁矿创制的指南针成为我国古代四大发明之一。磁性如今已更多地应用到尖端工业、地质勘探等诸多科学领域，在宝石矿物的鉴定和分选上也有着重要的意义。