黄金珠宝首饰与化学

一、玻璃

玻璃最美妙的特性是透明，不生锈、抗腐蚀，这些优点是其他材料，如各种优良的金属、砖石及木材等望尘莫及的。从埃及古墓中发掘出来的玻璃项珠，在地下埋了四千多年，至今仍然像当年制成的那样闪耀着美丽的光泽。

玻璃的主要成分是石英石即二氧化硅（SiO2），它十分坚硬，此外，它具有透明的特性，它被广泛用作窗玻璃、光学仪器玻璃，以及各种化学和生活容器。

人们在化学上的各种实验，总希望能直接看到容器内的化学反应，这只有玻璃才能胜任，因为它透明，而且还能抗各种化学物质的腐蚀。一般的金属遇到酸就要发生化学反应，连最稳定的“金属之王”的金子，在遇到由硝酸和盐酸混合成的“王水”时，也被驯服而溶解了。唯独玻璃不怕盐酸、硫酸、硝酸甚至王水的侵蚀。只有苛性碱才能略微腐蚀玻璃的一层表皮。因此玻璃成了化学家的宠儿，甚至成了化学家的“玻璃试管专家”。

玻璃虽易碎，但却很硬，它承受的压力远远超过了生铁。有人做过这样的实验；在同样大小的生铁块和玻璃块上加压重物。当重量达到一百斤时，生铁块就被压碎了，而玻璃却安然无恙。一直加压到一百八十斤以上时，玻璃块才破碎。

面对这样坚硬的脾气，我们用普通钢材做的刀、剪、锥、锯都不能动他分毫，只有用高级合金钢做的刀和金钢砂轮才能在玻璃上刻划出痕迹来。

玻璃这样坚硬，我们怎样才能方便地在上面加工出各种美丽的花纹呢？我们不用着急，正如俗话说的那样：卤水点豆腐，一物降一物"。有一种酸----氢氟酸，这种化学物质却能轻易地降服坚硬的玻璃，而能在玻璃上“雕刻”出美丽的花纹、人物等各种图案，真可谓一个“雕花”能手。

氢氟酸为什么具有这么巨大的本领呢？

原来，氟是最活泼的非金属元素。氟和氢能轻易地结合生成氢氟酸。氟几乎能和所有的元素发生反应，氢氟酸继承了它的秉性，也具有了很强的腐蚀性，能和大多数金属、非金属发生反应。

当氢氟酸遇到玻璃时就会和玻璃的化学成分发生化学反应：

SiO2+4HF SiF4 +2H2O

玻璃中的主要成分二氧化硅与氢氟酸发生反应，生成了能挥发的四氟化硅气体和水，于是玻璃被腐蚀，成为毛玻璃，这也就是雕花的秘密。

美丽的玻璃花就成了一门工艺点缀了人们的生活。

如果人们要制造量筒、量杯上的刻度时，只要先将量筒放在溶化了的石蜡中浸一下，再用力刮去刻度位置上的蜡，再涂上氢氟酸（或放在氟化氢气体中）进行腐蚀。由于氢氟酸不能与石蜡发生化学反应，被腐蚀的只是量筒上刻去石蜡的玻璃，因此等脱去多余的氢氟酸和石蜡后，量筒等仪器上便会显出蚀成的刻度线来，于是量筒便制好了。

由于氢氟酸会腐蚀玻璃，因此氢氟酸不能储放在玻璃瓶内，而要放在聚乙烯塑料瓶中，我们在做实验时，可将它放在铜制的器皿中。因为铜制的器皿经氢氟酸腐蚀后会在表面生成一层氟化铅PbF2，保护铅不再被腐蚀。

我们要注意，氢氟酸有毒，实验一定要有通风的条件。

二、常见珠宝的化学成分

珠宝是珍珠与宝石的总称。珍珠是砂粒微生物进入贝蚌壳内受刺激分泌的珍珠质逐渐形成的具有光泽的美丽小圆体，化学成分是碳酸钙及少量有机物，除作饰物外，还有药用价值。

宝石一般来说是指，凡硬度在7度以上，色泽美丽，受大气及药品作用不起化学变化，产量稀少，极为宝贵的矿物。

性优者如：金刚石、钢玉、绿柱玉、贵石榴石、电气石、贵蛋白石等；

质稍劣者如：水晶、玉髓、玛瑙、碧玉、孔雀石、琥珀、石榴石、蛋白石等。

现对一些常见宝石的化学成份介绍如下：

金刚石

亦名金刚，俗称金刚钻、钻石或水钻，成分为C，是碳元素的一种同素异形体，常为无色透明，硬度为10，是矿物中最硬的。人工制造的又叫人造金刚石。

刚玉

透明晶体，硬度为9，仅次于金刚石，主要成分为Al2O3，有无色、红色、蓝色、星彩的。无色透明的也叫白玉；含Ti4+或Fe2+、Fe3+呈蓝色的叫青玉，也叫蓝宝石；含Cr3+呈红色的叫红玉，也叫红宝石；呈现星彩的又叫星彩宝石。

绿柱石

亦称绿玉、绿宝石。透明至半透明晶体，硬度为7，多为翠绿、淡绿、亦有无色或蓝、黄、白、粉红色者，主要成分为3BeO•Al2O3•6SiO2。其中，含CrO3呈翠绿者叫绿柱玉，又叫翠玉或祖母绿；含铁呈透明蓝色的叫海蓝宝石；含铯呈玫瑰色者叫玫魂绿柱石。

黄玉

亦名黄晶，外形类似水晶，常为黄色，透明，硬度为8，主要化学成分为Al2SiO4(F,OH)2。

硬玉

与软玉通称为玉，成分为NaAl(SiO3)2,结晶或致密块状,有浓绿、淡绿或白色,绿色者常名翡翠，略透明，硬度为6.5 7,较软玉难溶解。软玉的成分为Ca(Mg,Fe)3(SiO3)4，硬度为5.5 6。

石榴石

是一荧硅酸盐，成分不定，有以下式子：3RO•R2CO3•3SO2，其中R代表钙、镁、铁或锰，又代表铝、铁、铬或钴，硬度为6.5 7.5，透明至微透明，时或光性异常，呈双折射现象，色泽一般美丽。组成为Fe3Al2Si3O12者名为贵石榴石，常为血红或粉红，外观略带黑色。

蛋白石

含水、二氧化硅，硬度逊于石英，表面常呈葡萄状，有白灰、黄褐等色，光泽似脂肪或珍珠，不透明至微透明。若为美丽乳房状，常呈红或绿色，光泽强，剖面能显各种美色之反光者，常称为贵蛋白石。

水晶

六方柱状纯石英晶体，无色透明，折射率大，其含有机构而显烟陶色者叫烟水晶（俗名茶晶），显黑者为黑烟水晶（俗名墨晶）。含氮的有机物呈褐色或黄色者叫褐石英或黄水晶。含锰而色紫者叫紫水晶。

玉髓

透明或半透明，成分为SiO2，硬度为7。有肉红、淡红、浓绿、血红等，不透明者即为玛瑙。

碧玉

是由硅质物质沉积而成，化学成分为SiO2，并含Fe2O3，因含有铁质，故常呈各种颜色。其浓绿者极似浓绿玉髓，质致密不透明，

琥珀

成分为碳氢化合物（C10H16O），非晶体，透明至半透明，有赤褐等色，硬度为2 2.5，摩擦能生电。

孔雀石

成分为Cu2(OH)2CO3，由含铜矿物受碳酸及水的作用而形成，光泽似金刚石，色翠绿，间有呈孔雀尾之彩绞

三、真金辨别

随着人们生活水平的不断提高，穿戴金饰品的人越来越多了，购买时，人们总想买纯一点的，全纯的叫足金即真金。

真金金光闪闪，沉甸甸，比重19.3（克/厘米3），不怕腐蚀，千百年后其色纹丝不变。

真金虽然闪闪发光，但闪金光的不一定是真金，如愚人金和人造仿金（如氮化钛等。）

愚人金是指能闪耀金黄色的黄铁矿（FeS2）或黄铜矿（CuFeS2）的矿石，它们常以迷人的姿色愚弄缺乏矿物知识的人而得其诨名。

愚人金、仿金跟真金色泽无二，真假难辨。但它们一碰到试金石，其“庐山真面目”便暴露无遗。试金石不过是自然界极普通的石头，色呈灰黑，状如鹅蛋大，因久经风化逐成鹅卵状。检验时，只要把受试物在试金石上一划，便原形毕露：黄铁矿划出的条痕是黑色的；黄铜矿划出的条痕是墨绿色的；而真金呢？在试金石上留下的划痕，再出其“庐山真面”金黄色。

“金无足赤”。天然黄金尚且不尽绝对纯，更何况黄金稀贵，所以，不少金饰品都是在金里添加一些铜、银，把它做成合金。人们选购时，这就面临一个如何鉴定黄金的纯度，确定其成色（含金量）的问题。

凭借试金石的“火眼金睛”，不仅能分辨黄金的真伪；还能识破黄金的优劣（以“K”为单位，以24K…100％为优；18K…75％为次；12K…50％为劣）这是因为不同成色的金饰品，颜色稍有差别。

人们事先按比例精制出不同含金量的标准金条，一一在试金石上划出确知含量的色痕，再拿待测的金饰物在同一试金石上划痕，两相比较，最后由经验丰富的行家判定成色。此法简单易行，但有一定的误差，必须寻找更精确的方法，选用“目光更为敏锐”的仪器。

随着科学技术的发展，国外已发明一种激光试金仪。把激光束照射金、合金或仿金，分别化为蒸气，显现不同光谱线及其强度，从而甄别无误，操作简捷，也不用担心损耗黄金，检验时，用激光打的痕迹比针尖还小，样品损失不足十亿分之一克，真是微乎其微，颇受顾客和珠宝商的欢迎，这种撩开形形色色“庐山真面”的金饰品的仪器，堪称名副其实的“试金石”。

四、形形色色的锅

厨房里有各种各样的锅：煮饭锅、炒菜锅、蒸锅、高压锅、奶锅、平锅……，不过，从制造的原料来看，一般只有铁锅和铝合金锅这两种。

过去，人们还使用过铜锅。人类发现和使用铜比铁早得多，首先用铜来做锅，那是很自然的。在出现了铁锅以后，有的人还是喜欢用铜锅。铜有光泽，看起来很美观。在金属里，铜的传热能力仅次于银，排在第二位，这一点胜过了铁。用铜做炊具，最大的缺点是它容易产生有毒的锈，这就是人们说的铜绿。另外，使用铜锅，会破坏食物中的维生素C。

随着工业的发展，人们发现用铜来做锅实在是委屈了它。铜的产量不多，价格昂贵，用来做电线，造电机，以至制造枪炮子弹，更能发挥它的特点。于是，铁锅取代了铜锅。

在农村，炉灶上安的大锅是生铁铸成的。生铁又硬又脆，轻轻敲不会瘪，使劲敲就要碎了。熟铁可以做炒菜锅和铁勺。熟铁软而有韧性，磕碰不碎。铁锅的价格便宜。三十多年前，在厨房里的锅，几乎全是铁锅。铁锅也有它的缺点，比较笨重，还容易生锈。铁生锈，好像长了癫疮疤，一片一片地脱落下来。铁的传热本领也不太强，不但比不上铜，也比不上铝。

现在厨房里的用具很多都是铝或铝合金的制品，锅、壶、铲、勺，几乎全是铝合金的。但是，在一个世纪以前，铝的价格比黄金还高，被称为“银白色的金子”。

法国皇帝拿破仑三世珍藏着一套铝做的餐具，逢到盛大的国宴才拿出来炫耀一番。发现元素周期律的俄国化学家门捷列夫，曾经接受过英国皇家学会的崇高奖赏—— —只铝杯。这些故事现在听起来，不免引人发笑。今天，铝是很便宜的金属。和铁相比，铝的传热本领强，又轻盈又美观。因此，铝是理想的制作炊具的材料。

有人以为铝不生锈。其实，铝是活泼的金属，它很容易和空气里的氧化合，生成一层透明的、薄薄的铝锈——三氧化二铝。不过，这层铝锈和疏松的铁锈不同，十分致密，好象皮肤一样保护内部不再被锈蚀。可是，这层铝锈薄膜既怕酸，又怕碱。所以，在铝锅里存放菜肴的时间不宜过长，不要用来盛放醋、酸梅汤、碱水和盐水等。

铝合金是在纯铝里掺进少量的镁、锰、铜等金属冶炼而成的，抗腐蚀本领和硬度都得到很大的提高。用铝合金制造的高压锅、水壶，已经广泛在市场上出卖。近年来，商店里又出现了电化铝制品。这是铝经过电极氧化，加厚了表面的铝锈层，同时形成疏松多孔的附着层，可以牢牢地吸附住染料。因此，这种铝制的饭盒、饭锅、水壶等，表面可以染上鲜艳的色彩，使铝制品更加美观，惹人喜爱。

铝锅也有它的坏处，吃多了铝，容易得老年痴呆。所以大家最好用不锈钢的锅。

在农村里还很流行用铅壶装酒。大家千万要注意，如果吃了以后先会肚子疼，去医院医生很可能看不出你的病因。其实这就是所谓的“铅中毒”。

五、石墨的妙用

谁都知道，铅笔是用来写字的，但它另有一绝招——能医锈锁。

生锈的锁打不开，在进钥匙的孔内加一点铅笔芯粉末，往往就能打开锈锁。

铅笔芯怎么会有这种绝招呢？原来，铅笔芯里含有石墨，而石墨有润滑性。用手摸摸铅笔芯的粉末，会有一种滑腻的感觉。所以，铅笔芯能润滑锈锁。

石墨熔点很高，达三千多度。作为润滑剂，它特别适用于在高温状态下工作的机器。在高温下，一般机油会分解，然而，石墨却“安然无恙”，继续发挥润滑作用。

有一种轴承，它在成型时加进了石墨粉。这种轴承能长期工作而不必加油滑润，它自身有石墨在起润滑作用。这是多么巧妙的轴承啊。

在直升飞机机舱的门纽上，已经大量使用新型高精度的纯石墨轴承。这种轴承既耐低温又耐高温，特别令人惊叹的是，在真空条件下，它仍能保持良好的润滑性。