La densité des gemmes : le test hydrostatique
Deux pierres de même taille, l’une nettement plus lourde : la densité trahit souvent l’imitation. Et il suffit d’une balance et d’un verre d’eau pour la mesurer.
Prenez un « diamant » qui pèse lourd dans la main pour sa taille : méfiance. Une zircone cubique est près de 1,7 fois plus dense qu’un diamant de même volume. Cette différence de densité, invisible à l’œil, se mesure avec une simple balance grâce à un principe vieux de vingt-trois siècles : la poussée d’Archimède.
La densité (ou masse volumique relative) compare le poids d’une gemme à celui d’un même volume d’eau. C’est un nombre sans unité, propre à chaque espèce : 2,65 pour le quartz, 3,52 pour le diamant, 4,0 pour le corindon, 5,6 à 6 pour la zircone cubique. On la mesure par pesée hydrostatique (en l’air puis dans l’eau) ou à l’aide de liquides denses où la pierre flotte, coule ou reste en suspension. C’est l’un des tests les plus fiables pour démasquer une imitation.
Archimède à l’établi
La densité relative est le rapport entre la masse d’une pierre et celle du même volume d’eau. Une gemme de densité 3,52 pèse 3,52 fois plus qu’un volume d’eau identique. C’est une constante de l’espèce, liée à sa composition chimique et à la compacité de son réseau cristallin.
Pour la mesurer, on applique le principe d’Archimède : un corps plongé dans l’eau subit une poussée égale au poids du volume d’eau déplacé. On pèse donc la pierre dans l’air, puis suspendue dans l’eau ; la densité vaut le poids dans l’air divisé par la perte de poids dans l’eau. Une balance de gemmologie et un petit montage suffisent.
Flotter, couler, rester en suspension
Autre méthode, plus rapide pour trier : les liquides denses, de masse volumique connue. On y plonge la pierre et on observe son comportement. Dans un liquide de densité 3,32 (le diiodométhane), une pierre de densité inférieure flotte, une pierre plus dense coule, une pierre de densité égale reste en suspension. En combinant deux ou trois liquides étalons, on encadre la densité sans même la calculer.
Ces liquides sont toxiques et à manipuler avec méthode ; certains, comme la solution de Clerici, sont aujourd’hui délaissés pour cette raison. On rince et on sèche toujours la pierre après usage.
Quelques densités de référence
Les repères utiles à l’atelier : opale ≈ 2,1 · quartz 2,65 · béryl (émeraude, aigue-marine) 2,7 · tourmaline ≈ 3,0–3,1 · diamant 3,52 · topaze 3,5–3,6 · corindon (saphir, rubis) 4,0 · grenats 3,6 à 4,3 selon l’espèce · zircon 4,6–4,7 · zircone cubique 5,6–6,0. Croisée avec l’indice de réfraction et la dureté, la densité lève la plupart des ambiguïtés.
À taille égale, une zircone cubique pèse près de deux fois un diamant. La balance voit ce que l’œil ne voit pas.
Foire aux questions
Qu’est-ce que la densité d’une gemme ?
Comment mesure-t-on la densité d’une pierre ?
La densité distingue-t-elle un diamant d’une imitation ?
Qu’est-ce qu’un liquide dense en gemmologie ?
Peut-on mesurer la densité d’une pierre sertie ?
Des pierres authentiques
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Sources : International Gem Society — densité (specific gravity) · GIA · voir aussi La gemmologie, L’indice de réfraction et Le diamant de laboratoire.
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