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寶石的元素分析方法

發布時間:2025-08-07 16:06:08

㈠ 寶石鑒定的方法都有哪些

寶石鑒定過程中,光學原理和科技手段被廣泛應用。折射儀用於測量寶石的折身率和雙折射率,這兩個數值是鑒定寶石的關鍵指標。偏光儀通過觀察寶石在偏光下的表現,判斷其光性,這對於寶石鑒定同樣重要。二色鏡可以顯示某些寶石在不同角度下的顏色變化,進一步確認寶石的種類。分光鏡則能夠揭示寶石中的致色元素,通過分析其吸收光譜,可以作為鑒定寶石的重要參考。濾色鏡因其攜帶方便,能夠同時觀察多個樣品,使得寶石鑒定過程更加高效。此外,紫外燈能夠揭示寶石的熒光和磷光特徵,這也是鑒別寶石的輔助手段之一。

在寶石鑒定時,各種光學儀器和科技設備都能發揮重要作用。折射儀不僅能夠測出寶石的折身率,還能測定雙折射率,這兩種特性是鑒定寶石不可或缺的數據。偏光儀則通過觀察寶石在偏光環境下的不同反應,幫助鑒定寶石的性質。二色鏡能夠顯示彩色寶石在不同角度下顏色的變化,這對於區分寶石種類很有幫助。分光鏡則能揭示寶石中的致色元素,通過對寶石吸收光譜的分析,為寶石鑒定提供重要的科學依據。濾色鏡體積小巧,便於攜帶,能夠同時觀察多個樣品,提高了寶石鑒定的效率。而紫外燈則能夠觀察到寶石的熒光和磷光特徵,這同樣是寶石鑒別過程中的一個重要輔助手段。

光學儀器和科技手段在寶石鑒定中扮演著不可或缺的角色。折射儀不僅能夠測定寶石的折身率和雙折射率,這些數據對於鑒定寶石的品種至關重要。偏光儀通過觀察寶石在偏光下的不同表現,幫助鑒定寶石的具體性質。二色鏡能夠顯示彩色寶石在不同角度下的顏色變化,這對於區分寶石種類非常有幫助。分光鏡則能揭示寶石中的致色元素,通過對寶石吸收光譜的分析,為寶石鑒定提供重要的科學依據。濾色鏡體積小巧,便於攜帶,能夠同時觀察多個樣品,提高了寶石鑒定的效率。而紫外燈則能夠觀察到寶石的熒光和磷光特徵,這同樣是寶石鑒別過程中的一個重要輔助手段。

如何鑒定寶石

寶石鑒定主要通過以下幾種科學方法進行

  1. 光學原理的應用

    • 折射儀:通過測量寶石的折射率和雙折射率來確定其性質,這兩項指標是鑒定寶石的關鍵參數。
    • 偏光儀:利用寶石在不同光線下的表現識別其光性,結合透鏡或玻璃干涉球,可觀察到各向異性寶石的干涉圖,進一步確定寶石的軸性。
  2. 科技手段的輔助

    • 二色鏡:揭示某些彩色寶石在不同方向下的顏色變化,是判斷寶石真實性的關鍵線索。
    • 分光鏡:檢測寶石內部的吸收光譜,通過分析致色元素,輔助鑒定寶石。
    • 濾色鏡:尤其是查爾斯濾色鏡,在檢測相似綠色、藍色寶石及其仿製品時表現出色,具有便攜性和高效性。
  3. 紫外燈的檢測

    • 檢測寶石的熒光和磷光特性,為寶石鑒定提供直觀的依據。熒光和磷光的差異性使得不同寶石在紫外光下的表現各異,成為鑒定寶石的輔助手段。

綜上所述,寶石鑒定是一個綜合多種科學方法的過程,通過精確測量寶石的光學性質、利用科技手段分析寶石的內部結構和成分,以及觀察寶石在特定條件下的反應,可以准確判斷寶石的種類、品質及真偽。

㈢ 綠柱石、金綠寶石分析

70.1.1.1 常量化學分析

如果試樣量能達到300~500mg,下面的常量分析流程(見圖70.1)可獲得滿意的分析結果。

分析步驟

(1)試樣分解及硅的測定

稱取0.3~0.5g(精確至0.0001g)試樣,在鉑坩堝內用Na2CO3熔融,HCl提取,蒸干,鹽酸脫水重量法測定硅。殘渣用K2S2O7熔融,稀HCl浸取,與過濾硅的濾液合並,稀釋至250mL,此溶液為(A),供測定殘留於溶液中的硅及其他組分用。

圖70.1 綠柱石、金綠寶石系統分析流程圖

移取5.0mL試液(A)於50mL容量瓶中,用硅鉬藍光度法回收硅,結果與鹽酸脫水重量法的結果合並為試樣中的二氧化硅含量。

(2)鈹的測定

移取100.0mL試液(A),置於300mL燒杯中,加50mL水、20mL250g/LNH4Cl溶液,3mLH2O2和15mL150g/LEDTA溶液,攪勻。加5mL200g/L(NH4)2HPO4溶液,滴加氨水至沉澱出現並攪拌不溶,在攪拌下慢慢加入20mL150g/L乙酸銨溶液。將燒杯置於沸水浴上保溫至絮狀沉澱轉為晶形沉澱,取下,放置過夜。用緻密濾紙過濾,用20g/LNH4NO3溶液(用氨水調至甲基紅變黃)洗8次。用熱的(1+3)HCl溶解沉澱於原燒杯中,用(2+98)HCl洗3次,用水洗至約100mL。加20mL250g/LNH4Cl溶液、7mL150g/LEDTA溶液、2mL200g/L(NH4)2HPO4溶液和1mLH2O2,用氨水中和至剛出現沉澱並攪拌不溶,再加20mL150g/L乙酸銨溶液。置沸水浴上保溫轉化為晶形沉澱,冷卻,放置過夜。用緻密濾紙加少許紙漿過濾,用20g/LNH4NO3溶液洗至無Cl-。沉澱置於已恆量的瓷坩堝中,在1000℃灼燒至恆量。將得到的焦磷酸鈹量乘以0.2606即為氧化鈹量。

(3)鋁的測定

移取25.0mL試液(A),用KF取代EDTA容量法測定。減去鈦量即為三氧化二鋁量。

(4)鈦的測定

移取10.0mL試液(A),置於20mL比色管中,用二安替比林甲烷光度法測定。

(5)全鐵的測定

移取10.0mL試液(A),置於50mL容量瓶中,用1,10-鄰二氮菲光度法測定。

(6)錳的測定

試液(A)直接用原子吸收光譜法測定。

(7)鈣、鎂的測定

移取25.0mL試液(A)於50mL容量瓶中,加入鑭鹽,用原子吸收光譜法測定。

(8)鹼金屬鉀、鈉、鋇、銣和銫的測定

稱取0.1g(精確至0.0001g)試樣,用HF-HCl增壓溶樣,原子吸收光譜法測定。

70.1.1.2 微量化學分析法

10mg試樣,先測定灼燒減量,繼而用Na2CO3-H3BO3熔樣,測定Si、Al、Ti、Be、Ca、Mg、TFe和Mn等組分。其分析流程見圖70.2。

圖70.2 綠柱石及金綠寶石礦物微量分析流程

分析步驟

(1)灼燒減量的測定

稱取10mg(精確至0.01mg)試樣,置於已恆量的鉑坩堝中,在1000℃灼燒至恆量,測定灼燒減量。

(2)試樣溶液的制備

將上述測定灼燒減量的試樣與1g(2+1)無水碳酸鈉-硼酸混合熔劑混勻,加蓋,置於高溫爐中從低溫逐漸升溫至950℃熔融20~30min。取出,冷卻。放入盛有6mLHCl、5mL水的聚四氟乙烯燒杯中,於低溫電爐上加熱提取,冷卻,移入50mL容量瓶中,用水稀釋至刻度,搖勻。此溶液供鈹等組分測定用。

(3)鈹的測定

移取10.0mL試液,置於25mL容量瓶中,補加2.5mL(1+1)HCl和2mL100g/LNH4F溶液,用水稀釋至刻度,搖勻。用原子吸收光譜法測定。

校準曲線0~500μgBeO。溶液酸度為!(HCl)=8%。

(4)硅的測定

移取上述溶液5.0mL試液於100mL容量瓶中,用硅鉬藍光度法測定。

校準曲線0~500μgSiO2

(5)鋁的測定

移取5.0mL試液於100mL分液漏斗中,用水稀釋至20mL,加入0.2mLH2O2,搖勻。加入5滴硫代乙醇酸和10mL4g/L1,10-鄰二氮菲溶液,搖勻。再加10mL20g/L8-羥基喹啉溶液及10mL200g/L乙酸銨溶液,准確加入25.0mL三氯甲烷,振盪2min。分層後,放出少量有機相,置一小片脫脂棉於分液漏斗下部頸口處,將有機相濾入乾燥的比色管中。用1cm帶蓋比色皿,以水為參比,於波長390nm處測量吸光度。

校準曲線0~200μgAl2O3

(6)鈦的測定

移取5.0mL試液,置於10mL比色管中,用變色酸光度法測定。

校準曲線0~10μgTiO2

(7)鈣、鎂、錳和鐵的測定

移取20.0mL試液,置於25mL容量瓶中,加鑭鹽或鍶鹽溶液後,用水稀釋至刻度,搖勻。用原子吸收光譜法測定。

校準曲線CaO、MgO、MnO、Fe2O3各為0~2.5μg/mL;

控制溶液的酸度與試樣相同。

(8)鉀、鈉、鋰、銣、銫的測定

稱取20mg(精確至0.01mg)試樣於增壓溶樣用聚四氟乙烯瓶中,加入2mLHF及0.5mLHCl,加蓋並旋緊,置於150℃的烘箱內加熱40min。取出,冷卻,轉入鉑皿中,低溫蒸干。加1mLHClO4,加熱至冒盡白煙,重復一次。加入1mL(1+1)HNO3及少量水,溫熱使鹽類溶解。冷卻,移入25mL容量瓶中,用水稀釋至刻度,搖勻。溶液酸度!(HNO3)=2%。用原子吸收光譜法測定。

校準曲線K2O、Na2O各為0~5μg/mL;Li2O、Rb2O、Cs2O各為0~2.5μg/mL。

注意事項

金綠寶石中的Al2O3最好另取10mg試樣,用Na2O2熔融後用KF取代EDTA容量法測定。

70.1.1.3 鹼熔-電感耦合等離子體發射光譜法測定綠柱石單礦物中主量元素

取樣10mg,按本章70.1.1.2微量分析法測定灼燒減量後,加入30mg脫水偏硼酸鋰熔融,以熔融流動狀態倒入稀酸,在超聲波水浴下快速溶解後,定容10mL,直接用ICP-AES法測定BeO、SiO2、Al2O3、TFe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、TiO2、MnO等。參見第16章硅酸鹽岩石分析中16.38.2.1偏硼酸鋰熔融-電感耦合等離子體發射光譜法分析主、次量元素。

該溶液可進一步稀釋後在ICP-MS上測定Rb、Cs、Sr、Ba、Cu、Pb、Zn、Co、Ni、Nb、Ta、Zr、Hf、U、Th、REEs等痕量元素,但會造成Li、B對儀器的污染,導致長時間不能測定痕量Li、B。

70.1.1.4 鹼熔沉澱分離-電感耦合等離子體質譜法測定綠柱石單礦物中稀土等元素

取樣10mg,按70.1.1.3方法用偏硼酸鋰熔融,稀酸提取後,用NaOH溶液調至強鹼性,加熱後放置過夜,慢速濾紙過濾,硝酸溶解沉澱,定容25mL,ICP-MS法測定稀土、鈮、鉭、鋯、鉿、錳、鈦、鍶、鋇、釷等元素。參見第16章硅酸鹽岩石分析中16.38.3.2鹼熔沉澱-電感耦合等離子體質譜法測定稀土等26元素。

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