แร่รัตนชาติ

รัตนชาติแบ่งเป็น 2 ชนิด คือ

1)      รัตนชาติที่เป็นสารอินทรีย์  ได้แก่  ไข่มุก ปะการัง  อำพัน

2)      รัตนชาติที่เป็นสารอนินทรีย์  ได้แก่  เพชรพลอยต่างๆ

แร่รัตนชาติเป็น “อโลหะ” ที่มีความสำคัญต่อเศรษฐกิจของประเทศไทยเป็นอย่างมาก เพราะเป็นสินค้าส่งออกที่ทำรายได้ให้มาก   โดยเฉพาะเพชรพลอยที่แปรรูปเป็นอัญมณีแล้ว

                สถาบันอัญมณีศาสตร์แห่งสหรัฐอเมริกาได้ให้  ความหมายของรัตนชาติหรืออัญมณีว่า“เป็นแร่และหรือสารประกอบอินทรีย์ที่นำมาใช้เป็นเครื่องประดับ”    มีสมบัติสำคัญคือ1. ความสวยงาม 2.ความคงทน 3.ความหายาก 4.ความนิยม และ 5. ความสามารถในการพกพา  ส่วนสารประกอบที่เกิดจากสิ่งมีชีวิตและจัดเป็นรัตนชาติ ได้แก่ 1.ไข่มุก 2.ปะการัง 3.อำพัน นอกจากนี้สถาบันดังกล่าว  ยังแบ่ง อัญมณีออกเป็น 2 กลุ่มคือ 1.เพชร 2.พลอยหรือหินสี

                บ่อพลอยที่เป็นแหล่งผลิตรัตนชาติที่สำคัญและเก่าแก่ของไทยอยู่ที่จังหวัดจันทบุรี  ตราด และกาญจนบุรี  ส่วนเพชรพบปนอยู่ในลานแร่ดีบุกที่จังหวัดภูเก็ตและพังงา แต่ปริมาณน้อยและคุณภาพต่ำมาก  แร่รัตนชาติ ที่มีชื่อเสียงของไทย ได้แก่ ทับทิมสยาม  ไพลินหรือแซปไฟร์สีน้ำเงิน บุษราคัม

                ทับทิมสยามและไพลินเป็นพลอยในตระกูลแร่ คอรันดัม มีส่วนประกอบหลักเป็น อะลูมิเนียมออกไซด์  โดย มี Al ร้อยละ52.9 และ O ร้อยละ 47.1 โดยมวล   การที่พลอยตระกูลคอรันดัมมีสีแตกต่างกันเนื่องจากมีธาตุอื่นเป็นมลทิน เช่น 

 -       ถ้ามี Cr จะทำให้เนื้อพลอยมีสีชมพูจนถึงสีแดงเข้ม ซึ่งเรียกว่า “ทับทิม”

-ถ้ามี Fe จะทำให้พลอยมีสีเขียวอ่อน สีเหลือง หรือสีน้ำตาล

-ถ้ามีทั้ง Fe และ Ti ปนด้วยกัน จะทำให้พลอยมีสีน้ำเงินอ่อนถึงสีน้ำเงินเข้ม เรียก “ไพลิน”

-ถ้ามีแร่รูไทล์ ปนอยู่ จะทำให้พลอยมีลายเส้นเหลือบๆ หรือ รูปดาว เรียกว่า “พลอยสาแหรกหรือพลอยสตาร์”

การตรวจสอบเพชรและพลอยเพื่อจำแนกชนิดหรือเพื่อพิสูจน์ว่า เป็นของแท้หรือเทียม จะใช้เครื่องมือและวิธีการเฉพาะ เพื่อตรวจสอบสมบัติที่ปรากฏ เช่น ความแข็ง  ความถ่วงจำเพาะ รูปลักษณะของผลึกที่เกิดตามธรรมชาติ เป็นต้น ซึ่งเป็นสมบัติเฉพาะของรัตนชาติแต่ละชนิด

แร่รัตนชาติแต่ละชนิดมีความแข็งหรือความทนทานต่อการขูดขีดได้ไม่เท่ากัน นักธรณีวิทยาชาวเยอรมัน ชื่อ เฟดริก  โมส์   ได้จัดระดับความแข็งของแร่ตั้งแต่อ่อนที่สุดจนถึงแข็งที่สุดไว้ 10 ระดับ โดยเพชร เป็นแร่ที่มีความแข็งที่สุด  และ โดยทั่วไปแร่รัตนชาติจะมีความแข็งสูงกว่า 6

เพชรเป็นอัญมณีที่มีความแข็งที่สุด ประกอบด้วยผลึกของธาตุคาร์บอน มีโครงสร้างเป็นร่างตาข่าย ไม่นำไฟฟ้า แต่นำความร้อนได้ดีที่สุด และดีกว่าทองแดง 5 เท่า จึงถูกนำไปใช้ทำส่วนประกอบของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ปัจจุบันสามารถสังเคราะห์เพชรได้ โดยอัดแกรไฟต์ภายใต้ความดัน 50,000-100,000 บรรยากาศ ที่อุณหภูมิ 2000 ^oC โดยมีโครเมียม เหล็ก หรือแพลทินัมเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา เพชรที่ได้จะมีความแข็ง ความถ่วงจำเพาะ ค่าดัชนีหักเหแสง และโครงสร้างผลึกเหมือนกับเพชรธรรมชาติ แต่การผลิตเพชรจะเสียค่าใช้จ่ายสูงมาก

ส่วน ทับทิม ไพลิน และบุษราคัม มีระดับความแข็ง ความถ่วงจำเพาะ และค่าดัชนีหักเหแสงเท่ากัน จึงจัดเป็นแร่ชนิดเดียวกัน แต่มีสีแตกต่างกันเนื่องจากมีธาตุมลทินในเนื้อพลอยแตกต่างกัน

ความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีช่วยให้มีการเพิ่มคุณภาพของแร่ได้หลายวิธี เช่นการเจียระไน การเผา การอาบรังสี การย้อมเคลือบสี และการฉายแสงเลเซอร์ วิธีการเหล่านี้ช่วยให้อัญมณีมีความงดงามและมีคุณค่ามากขึ้น

การเจียระไน เป็นเทคนิคที่ทำให้อัญมณีมีความแวววาวเป็นประกายและมีสีสันเด่นชัดขึ้น โดยใช้เครื่องมือทำให้เป็นเหลี่ยม เพื่อให้แสงหักเหสะท้อนกลับไปมาภายในผลึกและสะท้อนออกด้านหน้า

รูป 1 การเจียระไนเพชรพลอยแบบต่างๆ

                การเผาพลอยหรือการหุงพลอย เป็นเทคนิคที่ช่วยให้พลอยมีสีสันสวยงาม โดยใช้ความร้อนและอุณหภูมิที่เหมาะสม ทำให้ธาตุต่างๆ ในเนื้อพลอยจัดเรียงตัวใหม่ ทำให้พลอยใสขึ้นและมีสีเปลี่ยนไปอย่างถาวรดังแสดงในตารางที่ 1

การเผาพลอย

                การเผาพลอยหรือการหุงพลอย คือ การทำให้พลอยมีสีสันสวยงามยิ่งขึ้น โดยการนำพลอยมาให้ความร้อนในช่วงอุณหภูมิและภาวะที่เหมาะสม จนธาตุต่างๆในเนื้อพลอยใสขึ้นและมีสีเปลี่ยนไปถาวร  เช่น

ชนิดของพลอย	สีเดิมตามธรรมชาติ	สีที่เปลี่ยนแปลงหลังการให้ความร้อน
-ทับทิม -แซปไฟร์สีน้ำเงิน(ไพลิน) -แซปไฟร์สีขาว -เพทาย -โทแปซ -ควอตซ์ (แอเมทิสต์)	แดงอมม่วง แดงอมน้ำตาล ชมพูอมม่วง น้ำเงิน ขาวใส ขาวขุ่นน้ำนม หรือขาวอมเหลือง น้ำตาล สีชา ขาวใส ม่วง	แดงสดหรือชมพูสด น้ำเงินเข้มขึ้นหรือน้ำเงินสว่างขึ้น น้ำเงิน เขียว เหลือง หรือเหลืองน้ำทอง ใสไม่มีสี เหลืองน้ำทอง น้ำเงิน น้ำเงิน (ก่อนเผาจะอาบรังสีนิวตรอนให้ได้สีเหลือง น้ำตาล หรือเขียว) ใสไม่มีสี เหลืองน้ำทอง เขียว

                การย้อมเคลือบสี คือการเผาพลอยรวมกับสารเคมีบางชนิด ทำให้พลอยมีสีสันสวยงามขึ้น สารเคมีที่ใช้จะมีส่วนผสมของธาตุมลทินที่ทำให้พลอยชนิดนั้นเกิดสีตามธรรมชาติ แต่จะแตกต่างกับการเผาพลอยตรงที่ สีที่เกิดขึ้นสามารถอยู่ได้เพียงชั่วคราวเท่านั้น

                การอาบรังสี คือการนำพลอยไปอาบรังสีแกมมาจากโคบอลต์-60 ทำให้สีเปลี่ยนแปลง

               

                ปัจจุบันมีการนิยมทำเพชรเทียมกันมากขึ้นเนื่องจากเพชรธรรมชาติหายากและมีราคาแพง โดยเพชรเทียมที่ได้รับความนิยาสูงสุดคือ เพชรรัสเซีย หรือคิวบิกเซอร์โคเนีย เพชรเทียมมีการกระจายแสงสูงกว่าเพชรธรรมชาติจึงทำให้เป็นประกายแวววาว และมีความถ่วงจำเพาะสูงกว่าเพชรธรรมชาติมาก

                ในการใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ มีการนำแผ่นฟิล์มเพชรบางๆซึ่งได้จากการทำเพชรสังเคราะห์ โดยการเผาแก๊สมีเทนหรืออะเซติลีนสลายพันธะได้อะตอมของคาร์บอนเกาะติดบนแผ่นฟิล์มซิลิคอน เป็นแผ่นเพชรช่วยถ่ายเทความร้อนออกจากวงจรอิเล็กทรอนิกส์

เพชร เป็นรัตนชาติซึ่งมีความแข็งมากที่สุด เนื่องจากคาร์บอนซึ่งเป็นองค์ประกอบของเพชรยึดเหนี่ยวกับคาร์บอนอะตอมข้างเคียง 4 อะตอม เกิดเป็นทรงสี่หน้า และเกิดต่อเนื่องกันไปไม่มีที่สิ้นสุดเกิดเป็นโครงผลึกร่างตาข่าย ทำให้เพชรเป็นสารที่มีความแข็งแรงมากที่สุดในโลก เพชรในธรรมชาติหายากและมีราคาแพง จึงมีการผลิตเพชรเทียมหรือเพชรรัสเซียซึ่งมีชื่อเคมีว่า “คิวบิกเซอร์โคเนีย” เพชรรัสเซียมีองค์ประกอบเป็นเซอร์โคเนียมไดออกไซด์ (ZrO₂) อิตเทรียมออกไซด์ (Y₂O₃) และแคลเซียมออกไซด์ (CaO) เพชรรัสเซียมีการกระจายแสงมากกว่าเพชรแท้ ทำให้เกิดความแวววาวและมีความถ่วงจำเพาะมากกว่าเพชรธรรมชาติ