Перейти к основному содержанию

Свойства янтаря

Термические свойства 

Термические свойства во многом объясняются его аморфным и полимерным строением. Они определялись путем нагревания янтаря до 800° С в электрической печи в двухкамерном фарфоровом тигле с помощью хромель-алюмелевой термопары. В начале нагревания янтарь мутнеет, а при 125—175° С вспучивается и постепенно размягчается. Это вызывается разрывом наиболее слабых связей в структуре полимера и выделением части летучих компонентов. Самая низкая температура реакции от¬мечена у прозрачного соломенно-желтого янтаря, наиболее высокая — у канифольно-желтого и выветрелого.
При дальнейшем нагревании янтарь плавится: он спо¬койно кипит, выделяя пары с ароматным запахом. В связи с этим в средние века его употребляли для благовонных курений в храмах и церквах. В древней Руси янтарь поэтому называли «морским ладаном». Янтари даже одного месторождения плавятся при разной температуре. Процесс плавления янтаря продолжается до 520— 550° С. Клесовский неизмененный янтарь кончает плавиться при 520— 535° С, выветрелый — при 528— 550° С; неизмененный янтарь Приморского месторождения — при 508— 525° С. При нагревании до 1000° С янтарь почти полностью улетучивается, издавая при этом характерный запах серы и битумов.
При нагревании без доступа воздуха до 140—150° С янтарь делается пластичным. На этом свойстве основаны технологические приемы его обработки — каление и прессование. В ходе первого приема замутненный янтарь становится прозрачным, а в процессе прессования мелкие кусочки янтаря (крошка) переходят в заготовки любой формы.
Янтарь плохо проводит электрический ток, однако при трении о шерстяную ткань он электризуется и продолжительное время сохраняет отрицательные электрические заряды. При этом янтарь притягивает к себе кусочки бумаги, соломинки, волосы. Это свойство присуще всем смолам, но ни одна из них не обладает такой притягательной силой, как янтарь. От янтаря пошло представление об электричестве. В древней Греции в обиходе были ян¬тарные прялки и веретена; электризуясь при трении, они очищали пряжу от различных примесей. Диэлектрическая постоянная янтаря равна 2,863.
Янтарь иод действием ультрафиолетового облучения люминесцирует. Прозрачный янтарь светится бледно-голубым, облачный, бастард и костяной — молочно-белым со слабым голубоватым оттенком. Интенсивность голубого свечения зависит от степени прозрачности янтаря. Чем прозрачнее янтарь, тем гуще в нем цвета люминесценции. Они могут изменяться от светлых и серовато-голубых до фиалковых. Выветрелая корка люминесцирует в коричневых тонах. Возможными причинами люминесценции янтаря являются особенности внутреннего строения и наличие различных примесей. Возбуждению янтаря препятствует воздух в пузырьках янтаря, которые обусловливают его замутненность, а также железо, обычно обнаруживаемое в корочке выветривания. Голубую люминесценцию янтаря усиливает находящийся во включениях битум.
Кроме фотолюминесценции, янтарь обладает трибо- люминесценцией, обнаруживающейся в темноте при растирании янтаря в ступке в виде слабого желтого свечения. Однако у прибалтийского и украинского янтарей это свойство не выражено.

Физические свойства янтаря

Плотность

Плотность янтаря примерно равна плотности морской воды. В пресной воде янтарь тонет, в соленой всплывает. Поэтому-то куски янтаря легко носятся в волнах, не опускаясь на дно. Плотность неизмененных янтарей, определенная путем гидростатического взвешивания в тяжелых жидкостях, изменяется от 1 до 1,18 г/см3. Она наибольшая (в среднем 1,14 г/см3) в янтарях окрестностей Львова, меньшая (1,1; 1,06) в янтарях Предкарпатья и Куршской косы, наименьшая (1,05; 1,04) в янтарях Клесовского и Приморского месторождений. В измененных (выветрелых) янтарях плотность несколько больше. Так, плотность клесовских янтарей своего максимума (1,08 г/см3) достигает в выветрелой корке. Бурая корка выветривания на вишнево-красном янтаре из окрестностей Львова имеет плот-  
н отмечена в выветрелых янтарях Предкарпатья. Плотность янтаря зависит в основном от количества в нем элементов-примесей. Так, в янтарях Предкарпатья наибольшая плотность отмечена в образцах с содержанием железа 1%. Однако в янтарях из окрестностей Львова отмечена обратная зависимость. Видимо, повышенную плотность львовских янтарей следует связывать с особым составом смолы, из которой в процессе окаменения (фоссилизации) возник янтарь.
Янтарь порист, что делает его проницаемым для жидких и газообразных веществ. Янтарь набухает в воде и некоторых органических веществах. Объем его при насыщении жидкостями увеличивается на 8%. Наибольшая степень заполнения пустот достигается при вакуумировании и принудительном насыщении.

Твердость янтаря

Янтарь относится к мягким органическим веществам. Его твердость — 2—2,5 еденицы по шкале Мооса. При измерении на микротвердометре при нагрузке 100 г она колеблется от 16,3 до 38,7 кг/мм3. Наименьшие средние значения твердости при этой же нагрузке отмечены для янтарей Куршской косы (26,9 кг/мм2), наибольшие (29,2 кг/мм2) — для янтарей Клесовского месторождения и Язовского проявления. Средняя твердость янтарей Приморского месторождения 28,9 кг/мм2. Твердость янтарей последовательно возрастает от непрозрачных через полупрозрачные к прозрачным разностям. Самые твердые — прозрачные янтари. Твердость зависит от многих причин. Главные из них — состав янтаря, содержание в нем элементов-примесей. Чем больше последних, главным образом железа, тем выше твердость. С ростом нагрузки отмечается аномальное увеличение твердости. Это объясняется особенностями внутреннего строения янтарей, в частности их вязкостью. Вязкость балтийского янтаря 5-10-8 пуаз при 200° С. Удельная ударная вязкость 1,12— 2,0 кг/см2.
На степень твердости янтаря влияет его хрупкость. Она характеризуется числом хрупкости — нагрузкой, при которой возникает первая видимая трещина. Неизмененные янтари месторождений и проявлений Прибалтики и Украины имеют число хрупкости более 200 г. Корка выветривания, содержащая по сравнению с неизмененными ян тарями больше химических элементов, характеризуется числом хрупкости 50 г.
Янтари часто трещиноваты. Трещины бывают первичными, закладывающихмися еще в процессе фоссилизации янтаря, и вторичными, возникающими при тектонических напряжениях янтарь-содержащих отложений и в результате окисления янтаря. Трещины иногда залечиваются более поздним янтарем. Как правило, залечивающий янтарь заметно светлее всего куска янтаря.
В янтарях часто наблюдается отдельность. Она связана с формой выделения янтаря, различного рода трещинами и окислением. В кусках с натечно-скорлуповатой и натечно-слоистой структурой она проявляется в раскалывании их на изогнутые пластинки. В трещиноватых кусках, особенно с пересекающейся системой трещин, выколки отдельности имеют вид ромба с неровной поверхностью сто-рон. В выветрелых янтарях отдельность выражается в раскалывании выветрелой части на множество слегка изо¬гнутых пластинок (чешуек).
Янтарь, как аморфное вещество, обычно имеет раковистый и полураковистый излом. У плотных янтарей — прозрачного, бастарда, облачного — излом крупнораковистый, у костяного — плоский, ровный, у пенистого — неровный, землистый, реже занозистый. Плоскость излома редко бывает чистой. Она обычно осложнена различными фигурами, образованными тонкими линиями.
Янтари хорошо принимают полировку. Только после полировки обнаруживается истинная красота камня, ставящая его выше любого из искусственных материалов. По сравнению с необработанным янтарем полированный несколько темнее. Янтарь обладает бальзамирующими свойствами.

Химические свойства

Еще в 1828 г. шведский химик Й. Я. Берцелиус установил, что янтарь состоит из летучего ароматического масла, двух растворимых фракций смолы, янтарной кислоты и 90% нерастворимого остатка. Уже в то время янтарь применялся в медицине, зоологи широко использовали его консервирующие свойства, а ботаники по характеру нерастворимого остатка пытались установить, из какого вида сосны он возник.
Несколько позже в балтийском янтаре — сукцините (от латинского названия сосны, произраставшей в далеком прошлом на территории современной Прибалтики) — обнаружили бициклический спирт борнеол и янтарную кислоту. Различные количества янтарной кислоты содержались не только в неизмененных янтарях, но и в изделиях из них, пролежавших в земле не одно тысячелетие. Попытки выяснить географическую принадлежность та¬кого янтаря послужили важным фактором его дальнейшего изучения еще в прошлом столетии. Оказалось, что янтарная кислота — характерная особенность сукцинита. Этим признаком стали широко пользоваться при определении янтаря из археологических захоронений. По данным немецкого ученого О. Гельма, содержание янтарной кислоты в сукцините колеблется от 3 до 8%: наименьшее — в прозрачном сукцините (3,2—4,5%), наибольшее — в выветрелой поверхностной корке (8,2%). Это позволило О. Гельму установить родину янтаря, обнаруженного при археологических раскопках в Италии.

Оптические свойства

Янтарь оптически изотропен. Показатель преломления неизмененной (центральной) части кусков клесовского янтаря изменяется от 1,539 до 1,542, выветрелой корочки — от 1,545 до 1,540, т. е. в процессе выветривания показатель преломления янтаря увеличивается. В каждом конкретном случае его величина зависит от элементного состава янтаря и степени выветривания. Большинство янтарей слабо анизотропны. Анизотропия связана с напряжениями, возникающими при отвердении и фоссилизации смолы, а также с различными механическими воздействиями, которым янтарь подвергается после своего образования.

Растворимость

Янтарь не растворяется в воде. Частично растворяется в некоторых органических соединениях — спирте (20— 25%), эфире (18-23%), хлороформе (до 20%), льняном масле. Полностью распадается в горячей концентрированной азотной кислоте. В кипящей воде размягчается (при температуре 100° С).
Рентгенограммы янтарей сходны между собой. На них фиксируется основное «гало», максимум интенсивности которого приходится на 0,01 нм, и слабая размытая полоса в интервале 0,25—0,21 нм. Подмечено сходство рентгенограммы янтаря с рентгенограммой органического соединения а-амирина.
Исследование электронного парамагнитного резонанса показало, что в темно-коричневых янтарях парамагнитных центров в 100 раз больше, чем в более светлых разностях. В выветрелой корке по сравнению с неизмененным янтарем (в одном куске) парамагнитных центров меньше.

Инфрокрасный спект

Со временем к изучению янтаря были привлечены инструментальные методы анализа. Выяснилось, что янтари различного возраста (и из разных месторождений) достаточно хорошо диагностируются по ИК-спектрам поглощения. В одних преобладают кислотные функции, в других — эфирные. Например, на ИК-спектрах янтарей из меловых отложений Испании находятся полосы поглощения свободных кислотных групп, а на ИК-спектрах  
олигоценовых янтарей такие полосы не выражены, вместо них отчетливо проявились сильные поглощения, отвечающие эфирным группам. Совершенно отсутствуют кислотные функции и у балтийского янтаря.
Метод ИК-спектрометрии позволяет проследить все изменения, которые происходят с янтарем в процессе выветривания. Оказывается, что при этом уменьшается количество связей С=0. Такими спектрами, в частности, характеризуются янтари, извлеченные из могильников тысячелетней давности.
При сравнении ИК-спектров янтаря со спектрами смол современных хвойных была определена ботаническая принадлежность некоторых янтарей. Янтари из нижнемеловых отложений Ливана образовались из смолы араукарии. В меловое время эти деревья занимали обширные пространства в южном полушарии. Они и сейчас дают значительное количество копаловой смолы.


Поделиться с друзьями


 


Mineralmarket