Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 5856:2017 về Đá quý - Phương pháp cân thủy tĩnh xác định tỷ trọng quy định phương pháp xác định tỷ trọng của các loại đá quý thiên nhiên và đá quý tổng hợp bằng phương pháp cân thủy tĩnh. Đây là phương pháp phổ biến, có độ chính xác cao và đóng vai trò quan trọng trong việc giám định, phân loại cũng như xác định giá trị của các loại đá quý dựa trên nguyên lý lực đẩy Ác-si-mét.

Phạm vi áp dụng và đối tượng điều chỉnh

Tiêu chuẩn này áp dụng đối với các tổ chức, cá nhân hoạt động trong lĩnh vực giám định, chế tác, kinh doanh và kiểm định chất lượng đá quý tại Việt Nam. Phương pháp cân thủy tĩnh được áp dụng cho các mẫu đá quý đơn lẻ, không gắn trên trang sức, có kích thước và khối lượng đủ lớn để thực hiện phép cân (thông thường mẫu phải có khối lượng lớn hơn 0,1 carat để đảm bảo độ chính xác của kết quả đo).

Nguyên lý của phương pháp cân thủy tĩnh

• Phương pháp dựa trên nguyên lý Archimedes: Một vật thể khi nhúng hoàn toàn trong chất lỏng sẽ chịu một lực đẩy hướng thẳng đứng từ dưới lên trên, có độ lớn bằng trọng lượng của phần chất lỏng mà vật thể đó chiếm chỗ.
• Tỷ trọng của đá quý được xác định bằng tỷ số giữa khối lượng của mẫu đá trong không khí và thể tích của chính mẫu đá đó (thể tích này được xác định gián tiếp qua khối lượng nước hoặc chất lỏng trung gian bị chiếm chỗ).

Thiết bị, dụng cụ và chất lỏng thử nghiệm

• Cân phân tích: Sử dụng cân có độ chính xác tối thiểu là 0,001 carat (hoặc 0,0001 gram) để đảm bảo độ tin cậy của phép đo, đặc biệt là đối với các mẫu đá quý có kích thước nhỏ.
• Bộ gá cân thủy tĩnh: Bao gồm giá đỡ cốc, cốc đựng chất lỏng và giỏ treo mẫu. Giỏ treo thường được làm bằng kim loại không gỉ hoặc dây cước siêu mảnh nhằm giảm thiểu tối đa sai số do sức căng bề mặt của chất lỏng tác động lên dây treo.
• Chất lỏng trung gian: Thông thường sử dụng nước cất hoặc nước khử ion có tỷ trọng đã biết ở nhiệt độ đo. Trong một số trường hợp đặc biệt, có thể sử dụng các chất lỏng hữu cơ khác như toluen hoặc cồn, nhưng phải hiệu chuẩn chính xác tỷ trọng của chất lỏng đó theo nhiệt độ thực tế.
• Nhiệt kế: Có độ chính xác đến 0,1 độ C để đo nhiệt độ của chất lỏng trong suốt quá trình thử nghiệm, từ đó tra cứu chính xác tỷ trọng của chất lỏng tại thời điểm cân.

Quy trình thực hiện phép đo tỷ trọng

• Chuẩn bị mẫu: Mẫu đá quý phải được làm sạch hoàn toàn bụi bẩn, dầu mỡ bằng cồn hoặc dung môi thích hợp, sau đó để khô tự nhiên trước khi tiến hành cân.
• Cân trong không khí: Đặt mẫu đá quý lên đĩa cân thông thường và ghi lại khối lượng của mẫu trong không khí (ký hiệu là Wa).
• Cân trong chất lỏng: Đặt mẫu đá quý vào giỏ treo chìm hoàn toàn trong chất lỏng trung gian. Người thực hiện cần lưu ý loại bỏ hoàn toàn các bọt khí bám trên bề mặt mẫu đá và giỏ treo trước khi đọc kết quả. Ghi lại khối lượng của mẫu trong chất lỏng (ký hiệu là Wl).
• Đo nhiệt độ chất lỏng: Tiến hành đo và ghi lại nhiệt độ của chất lỏng ngay sau khi thực hiện phép cân để xác định tỷ trọng của chất lỏng tại thời điểm đo.

Tính toán kết quả và kiểm soát sai số

• Công thức tính tỷ trọng (D) của đá quý được xác định theo công thức: D = [Wa / (Wa - Wl)] x Dl. Trong đó, Wa là khối lượng mẫu trong không khí, Wl là khối lượng mẫu trong chất lỏng, và Dl là tỷ trọng của chất lỏng trung gian tại nhiệt độ đo.
• Kết quả tỷ trọng cuối cùng được làm tròn đến hai hoặc ba chữ số thập phân tùy thuộc vào độ chính xác của thiết bị cân và yêu cầu cụ thể của quy trình giám định.
• Các yếu tố gây sai số cần được kiểm soát chặt chẽ bao gồm: bọt khí bám trên mẫu đá, sức căng bề mặt của chất lỏng tác động lên dây treo, sự dao động nhiệt độ của môi trường xung quanh và độ tinh khiết của chất lỏng thử nghiệm.

Hiệu lực thi hành

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 5856:2017 thay thế cho các tiêu chuẩn hoặc quy định trước đó về cùng phương pháp. Tiêu chuẩn này là căn cứ kỹ thuật pháp lý quan trọng giúp thống nhất quy trình xác định tỷ trọng đá quý tại các phòng thử nghiệm, trung tâm giám định vàng bạc đá quý và các cơ sở nghiên cứu địa chất trên toàn quốc.