Jalokivien ominaisuudet

Samat ominaisuudet kuin muillakin mineraaleilla

Suurin osa jalokivistä on mineraaleja, joten suurimmalla osalla niistä on samat ominaisuudet kuin muillakin mineraaleilla (katso myös: Mineraalien ominaisuudet ). Eloperäisten muodostumien (meripihka, korallit, helmet, norsunluu) ominaisuudet käsitellään enimmäkseen niitä esittelevillä sivuilla.

Tällä sivulla esitellään jalokivien ominaisuuksista vain ne, joita ei esitellä mineraalien ominaisuuksien yhteydessä sekä ne, joita on tässä syytä täsmentää jalokivien osalta.

Helposti havaittavat ominaisuudet

Väri

Väritön (vuorikide).Valevärinen (haukansilmä).Värjäytynyt (ametisti).Värillinen (rodoniitti).Useimpien jalokivien tavallisin ja tärkein paljain silmin havaittava tuntomerkki on niiden väri. Joidenkin jalokivien nimikin jo viittaa niiden väriin (akvamariini, turkoosi). Jalokivien väri johtuu niissä olevista epäpuhtauksista, joiden ainemäärät ovat usein niin pieniä, ettei niitä mainita edes kemiallisessa kaavassa. Tällaisia ovat kromi, rauta, koboltti, kupari, mangaani, nikkeli ja vanadiini. Zirkonin ja savukvartsin väri ei kuitenkaan johdu mistään epäpuhtaudesta, niiden väri johtuu kiteiden sisäiseen rakenteeseen vaikuttaneesta lyhytaaltoisesta säteilystä. Niiden väriin voidaankin vaikuttaa säteilyttämällä niitä.

Fysikaalisin perustein jalokivet jaetaan värin mukaan:

  • Väritön: Esimerkiksi timantti ja vuorikide ovat värittömiä.
  • Värillinen: Väri aiheutuu jalokiven koostumuksessa olevasta alkuaineesta, esimerkiksi malakiitissa kuparista, rodoniitissa mangaanista.
  • Värjäytynyt: Väri syntyy kemialliseen kaavaan kuulumattomien alkuaineiden (epäpuhtauksien) vaikutuksesta. Tällaisia ovat esimerkiksi rubiini ja ametisti.
  • Valevärinen: Väri syntyy erilaisten optisten ilmiöiden vaikutuksesta. Tällaisia ovat esimerkiksi tiikerin-, haukan- ja kissansilmäilmiöt sekä tähti-ilmiö (kivessä olevien kuitujen aiheuttamia), opalesointi ja opalisointi, aventurisointi (suomumaisia sulkeumia läpinäkymättömässä perusmassassa), adalarisointi (lamellirakenne kivessä, esim. kuukivi) ja labradorisointi (värileikki kivessä, esim. spektroliitti). Myös kiteiden sisäisen rakenteen aiheuttamat väri-ilmiöt, kuten raitojen muodostuminen on näihin kuuluvia ilmiöitä. Jalokivien väriin vaikuttaa myös monet oheisilmiöt, kuten ultravioletti- tai radioaktiivinen säteily, lämpö, rapautuminen ja vieraiden aineiden imeytyminen.

Joidenkin jalokivien väri voi muuttua aikaa myöten. Ametisti, ruusukvartsi ja kunziitti saattavat haalistua suorassa auringon valossa. Tavallisimmin jalokivien värimuunnokset ovat kuitenkin ihmisen aiheuttamia. Ametistin väriä voidaan muuttaa kuumentamalla sitä muutamaan sataan asteeseen, jolloin sen väri muuttuu violetista keltaiseksi, punaruskeaksi, vihreäksi tai maitomaisen vaaleaksi. Useimmat markkinoilla olevat sitriinit ja kaikki prasioliitit ovat poltettuja ametisteja. Kuumentamalla voidaan muuttaa myös rumina pidettyjä värejä kauniimmiksi. Vihertävät akvamariinit muuttuvat kuumennettaessa arvostetummiksi merensinisiksi, liian tummat turmaliinit muuttuvat kuumennettaessa vaaleammiksi ja siniset turmaliinit vihreiksi.

Noin 500 asteen lämpötilassa violetti ametisti muuttuu...  ...keltaiseksi sitriiniksi. Poltettu sitriini on luonnon sitriiniä punertavampaa.  Ametriini on väriltään osaksi violetti kuten ametisti ja osaksi keltainen kuten sitriini. 

Värejä voidaan parantaa myös radioaktiivisten ja röntgensäteiden avulla. Saadut värit voivat olla niin lähellä luonnosta löytyviä, ettei niitä voi silmämääräisesti todeta muutetuiksi. Kaikki näin toteutetut värimuutokset eivät kuitenkaan ole pysyviä, jotkut saattavat haalistua tai tulla laikullisiksi. Joitakin huokoisia jalokiviä, kuten lapislatsulia, turkoosia, akaattia ja helmiä voidaan värjätä. Yleistä on myös värjätä howliittia sitä arvostetumpaa turkoosia muistuttavaksi.

Läpinäkyvyys

Jalokivien läpinäkyvyys riippuu niiden kiteiden rakenteesta ja on useimmilla jalokivillä niiden arvoon vaikuttava tekijä. Vieraiden aineiden sulkeumat, ilmakuplat ja kiteen sisäiset raot vähentävät läpinäkyvyyttä. Läpinäkyvyyden mukaan jalokivet voidaan jakaa läpinäkyviin, puolittain läpinäkyviin, läpikuultaviin sekä läpinäkymättömiin eli opaakkeihin. Läpinäkyvissä jalokivissä valo läpäisee kiven ilman heijastumista tai absorboitumista ("imeytymistä"), puolittain läpinäkyvissä valon läpäisy on hieman heikompaa. Läpikuultavissa kivissä valo läpäisee kiven enää heikosti. Rakeiset, pylväsmäiset ja kuituiset mineraalikasaumat (kalsedoni, lapislatsuli, turkoosi) ovat läpinäkymättömiä, koska valo taittuu yhä uudelleen kaikilla kiven sisältämillä rajapinnoilla kunnes se on lopulta täysin heijastunutta tai absorboitunutta, tuolloin kivi on läpinäkymätön.

Kiilto

Jalokiveen hiotut alaviisteet heijastavat valon takaisin yläpinnalle saaden aikaan läpinäkyvissä jalokivissä havaittavan loiston. Kiilto syntyy valon heijastuessa kiven pinnasta. Kiilto riippuu kiven taitekertoimesta, läpinäkyvyydestä ja pinnan ominaisuuksista. Myös kiven kovuus vaikuttaa kiiltoon. Suurin merkitys on kiven taitekertoimella, mitä suurempi se on, sitä voimakkaampi on kiilto. Kiiltoa verrataan arkielämästä tuttuihin vaikutelmiin. Kulta on metallikiiltoinen, timantti timanttikiiltoinen, safiiri lasikiiltoinen, kiille helmiäiskiiltoinen, seleniitti silkkikiiltoinen jne. Kiillottomia kiviä sanotaan mattapintaisiksi.

Myös läpinäkyvästä kivestä takaisinheijastuvan valon katsotaan kuuluvan kiiltoon. Hiottujen jalokivien alaviisteet toimivat peilien tavoin ja heijastavat yläpinnalta tulevan valon takaisin katsojaa kohden, jolloin läpinäkyvät jalokivet saavat niille tyypillisen välkehdinnän. Tätä kiven pinnalla nähtävää kokonaiskiiltoilmiötä kutsutaankin jalokiven loistoksi. Briljantti on erityisesti timantille kehitetty hiontamuoto. Sillä saavutetaan mahdollisimman suuri kokonaisheijastuminen ja siten timantille suurin mahdollinen loisto. Läpinäkyville jalokiville on kehitetty myös monia muita viistehiontoja briljanttihionnan lisäksi.

Briljanttihiottu jalokivi. Briljantissa on 33 viistettä ylä- ja 24 alaosassa. Tasaista yläpintaa sanotaan tauluksi. Briljanttihiottu topaasi. Alapinnan viisteet heijastuvat niin voimakkaasti, ettei jalokiven läpi näe lainkaan. Saksihiottu vuorikide. Alaosan viisteet eivät heijasta niin voimakkaasti kuin briljanttihiotuilla jalokivillä.

Erityisillä laitteilla havaittavat ominaisuudet

Ominaispaino

Ominaispainolla eli tiheydellä tarkoitetaan jalokiven painon suhdetta sen tilavuuteen. Ominaispaino vaihtelee välillä 1-7. Alle 2 olevia pidetään keveinä (meripihka 1,1), 2-4 normaaleina (kvartsi 2,6) ja yli 4 olevia raskaina (kassiteriitti 7,0). Ominaispainon voi määrittää joko hydrostaattisella vaa'alla tai raskaita nesteitä käyttäen. Hydrostaattinen vaaka perustuu Arkhimedeen lakiin, jonka mukaan kappale menettää painostaan tilavuuttaan vastaavan vesimäärän painon. Jalokivi punnitaan ilmassa ja vedessä, saatu punnitusero vastaa sen tilavuutta. Ominaispaino lasketaan jakamalla kiven paino sen tilavuudella.

Raskaiden nesteiden ominaispaino (tiheys) on samaa luokkaa kuin tutkittavien jalokivienkin. Esimerkiksi kalium-elohopea-jodiliuoksen ominaispaino on 3,2. Tutkittava kivi pannaan liuokseen, jos kivi kelluu, on sen ominaispaino nesteen ominaispainoa pienempi, jos se vajoaa pohjaan, on kiven ominaispaino suurempi kuin nesteen. Raskaiden nesteiden käytöstä on huomioitava, että ne ovat lähes poikkeuksetta myrkkyjä.

Valon taitekerroin

Kun valonsäde tunkeutuu aineesta toiseen (esimerkiksi ilmasta kiveen), tapahtuu taittumista. Valon taittuminen on mineraalien eri muunnoksille yhteinen (esimerkiksi rubiinilla ja safiirilla on sama taitekerroin, koska molemmat ovat korundia), joten sitä voidaan käyttää jalokivien tunnistamisessa. Taitekertoimen määritys perustuu valonnopeuden hidastumiseen eri aineissa, mitä enemmän valo hidastuu jalokivessä, sitä enemmän se taittuu ja sitä suurempi on sen taitekerroin. Käytännössä taitekerroin mitataan refraktometrillä, jolloin taitekerroin voidaan lukea suoraan asteikolta. Menetelmä ei ole ainetta rikkova, joten se soveltuu erityisesti viistehiottujen kivien määritykseen.

Dispersio

Valkoinen valo jakaantuu spektrin eri väreihin kulkiessaan läpinäkyvän hiotun jalokiven läpi. Jakaantuminen johtuu eri värien erilaisista aallonpituuksista, jolloin ne taittuvat eri tavalla. Värittömillä jalokivillä tämä ilmiö eli dispersio on selvästi näkyvissä. Voimakkaasta dispersiosta käytetään nimitystä "tuli", jolloin jalokivestä on havaittavissa loistelias värileikki. Se on silmiinpistävän voimakas erityisesti timantilla ja zirkonilla.

Absorptiospektrit

Joidenkin jalokivien absorptiospektrejä.Absorptiospektrit ovat spektrin värien mukaisia aallonpituusalueita siinä valossa, joka on läpäissyt värillisen jalokiven. Tietyt aallonpituudet absorboituvat eli imeytyvät värillisiin kiviin. Jäljelle jääneistä muodostuu jalokiven väri. Turmaliini, granaatti ja jopa punaiseksi värjätty lasi muistuttavat erehdyttävästi arvokasta rubiinia. Absorptiospektri paljastaa kuitenkin mahdolliset jäljitelmät ja samanväriset jalokivet toisistaan. Absorptiospektri on kaikille jalokiville tyypillinen, ne voidaan erottaa toisistaan absorptiospektreissä olevista mustista pystysuorista viivoista. Absorptiospektri määritellään spektroskoopilla.

Sulkeumat

Vain puhtailla jalokivillä ei ole sisällään optisesti havaittavia epäpuhtauksia. Erityisesti timantin laadun määrityksessä kiven puhtaus on tärkeä. Parhaissa laaduissa ei 10 x suurennoksellakaan tarkastellessa saa olla havaittavissa virheitä. Useimmat sulkeumat alentavat jalokiven arvoa, koska ne muuttavat kiven värejä, optisia ominaisuuksia ja mekaanista kestävyyttä. Eräät mineraalisulkeumat sekä yhdensuuntaiset onkalot aiheuttavat harvinaisia valoilmiöitä, jotka voivat nostaa kiven arvoa. Tällaisia ovat kissansilmä- ja tähti-ilmiöt sekä dendriitit. Vuorikiteen ja savukvartsin rutiilisulkeumat ovat erityisen kauniita niiden muodostaessa säännöllisiä kuvioita. Sulkeumien avulla voidaan usein erottaa jäljennökset aidoista jalokivistä.

Dendriittiakaatti. Rutiilia sulkeumina kvartsissa. Turmaliinia sulkeumina kvartsissa.