翡翠为什么不能融化?
先明确地说,翡翠是可以融化的!只不过要满足一定条件:高温高压。 这里涉及到一个概念——相态。我们知道水是液体,冰是固体,蒸汽是气体……其实还有一种状态叫做“过冷却液相”。这个术语可能不怎么常用,不过它确实描述了一种物相,即比液态温度低,但没有凝聚成固态的气体存在。这种状态的液体存在大量的微观间隙,可以看作是气态和固态的中间过渡态[1]。图1中画出了水在0℃时的三种相态——冰、过冷水和热运动气体(吉布斯-马兰戈尼效应),其中过冷水就是介于固态和液态之间的过渡状态。
图1 水的三相图 同样地,高温高压可以使翡翠由固态直接变成气态,这个过程叫做升华。只不过,对于翡翠来说,这个高温高压的条件无法通过自然界的力量来形成,所以不可能发生自然界的升华作用。 那么有人可能会问了:如果高温高压可以让晶体升华为蒸气,为什么水蒸气不能从火山里喷出来呢?原因也很简单:火山喷射出的物质一般是岩浆,而这种充满结晶水的矿物颗粒在熔岩流动的过程中,会重新脱水形成晶须,也就是说,我们从火山口中喷发出的物质并不是纯的水蒸汽,而是水与其它物质的混合物。
需要补充的是,虽然高温高压能让晶体升华,但这并不表示晶体升华的过程是很活跃的。对于钻石这种硬度高的宝石而言,即使是在实验室这样严格控制的条件下,要想完成升华也需要几十个小时甚至更久的时间[2],至于天然形成的钻石,想让它完成升华更是不可能的事情!所以钻石的鉴定常常采用测试硬度的方法,这也是相对较为简单和快捷的一种方式。而像翡翠这样的玉石,尽管结构较为紧密,但在特定条件下也能完成部分升华。检测玉的化学成分并判断其结晶学性质就成了必不可少的步骤之一。