12 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Создание искусственных драгоценных камней

История создания искусственных драгоценных камней

С тех самых пор, как человек оценил удивительные свойства природных минералов, одни из них стали предметами роскоши, другие заняли место в быту и ритуалах. Востребованность драгоценных природных камней при небольших объемах добывания из недр земли сделало их дорогостоящими. Поэтому вопрос создания искусственных заменителей, которые могли бы удовлетворить спрос, активно разрабатывался уже в предыдущие столетия. Мощным двигателем развития в этом направлении стало и желание мошенников продать под видом дорогих камней дешевые подделки.

Истоки желания человека созидать камни, равноценные сотворенным природными силами, найдены в алхимии. В IV веке до н. э. алхимики искали магические формулы для изготовление искусственных драгоценных камней. А вот, к примеру, искусственный жемчуг был найден среди давних археологических находок китайской цивилизации. Реальные научные результаты были получены в середине XIX века. Марк Годэн, химик из Франции, в 1857 году явил миру первый неприродным путем созданный камень – рубин. Следующим появился искусственный изумруд. Затем изготовление камней для ювелирных дел стало развиваться успешнее, и уже в XX веке оно было налажено в полноценном производственном масштабе.

Так человеку открылась еще одна тайна природы – он сумел своими средствами создавать искусственные минералы. По своему составу искусственные заменители природных камней приближаются к натуральным на 100%. Отличить природный от искусственного неспециалисту практически невозможно. Да и профессионального взгляда в отдельных случаях может быть мало без лабораторного спектрального анализа.

Заводя речь об отличиях природных и искусственных камней, отметим, что у последних структура ближе к идеальной. В природных часто встречаются разные вкрапления, большие или меньшие трещинки на поверхности. Это – нормальное их свойство, но может служить лишь относительным признаком природного происхождения. Такие дефекты могут присутствовать и в искусственных самоцветах. Кроме того помутневшие участки и круглые пузырьки воздуха присущи только искусственным камням.

Появление большого количества искусственных камней на ювелирном рынке пошатнуло устоявшиеся цены. На некоторое время стало гораздо проще приобрести даже настоящие рубины, понизилась стоимость натуральных сапфиров и изумрудов. Однако очень скоро после этого ювелиры научились с помощью оптического оборудования выявлять искусственные камни. Так ситуация вновь урегулировалась.
На сегодняшний момент в лабораториях создаются практически все драгоценные камни. Кристаллы искусственных минералов широко используются в электронной и других отраслях промышленности. Изготовление искусственных камней сегодня может вестись тоннами. Однако так может быть пока что не со всеми минералами. С алмазами науке пришлось потрудиться больше всего.

История создания искусственного алмаза

Исаак Ньютон предположил, что алмаз, даже при том, что является наиболее твердым минералом на планете, подвергается горению. Поскольку было известно, что алмаз создается после сложных превращений из привычного для нас графита, то была выдвинута гипотеза о возможности обратного процесса. Экспериментальными исследованиями данной гипотезы занялась Флорентийская академия наук. Так было выяснено, что при 1100 градусах по Цельсию алмаз сначала превращается в графит, а затем сгорает.

В 30-х годах XX века Овсей Лейпунский в результате собственных исследований и сложных расчетов выяснил условия, при которых можно вырастить искусственный алмаз. Так, давление должно составлять более 4,5 ГПа, а температура – 1227 градусов по Цельсию. При этом процесс должен происходить в сложной среде – расплавленном металле. Только через два десятка лет попытка создания искусственного алмаза увенчалась успехом. Но первые алмазы были пригодны лишь для технических целей. Создание искусственных алмазов требует серьезных технических средств, что делает процесс дорогостоящим. Выяснено, что искусственный и натуральный алмазы имеют отличия в приписываемых магических свойствах.

Искусственные алмазы ближе к группе кварцевых минералов, если рядом положить натуральный и искусственный алмаз, то последний поблекнет. Магические свойства искусственных минералов значительно слабее, поэтому «знакомить» натуральный камень с искусственным следует осторожно. Только через несколько суток обмена информацией на расстоянии через перегородку (из бумаги, например) камни смогут «ужиться» вместе.

Искусственные изумруды

Еще одно недешевое удовольствие – искусственные изумруды. Сегодня для их создания используется дорогостоящий гидротермальный метод. Довольно долго изумруды производились только в лаборатории Керола Четмена в Сан-Франциско. Сегодня уже несколько компаний в мире пользуются таким методом и создают искусственные изумруды.

Хрупкость искусственных камней такая же, как и у природных. Однако в их структуре нет (или практически нет) трещинок и прочих дефектов, присущих природным камням, поэтому созданные лабораторным путем изумруды долговечнее.

Технология создания искусственного изумруда совершенствуется, однако остается очень дорогостоящей. Поэтому гидротермальные камни только немного дешевле природных. Также они устойчивы к воздействию кислот, нагреванию, ультрафиолетовому воздействию. Цвет искусственных изумрудов идентичен натуральному.

Культивированный жемчуг – древняя технология

Китайцы хранили секрет создания искусственных жемчугов очень долго. Но в 1890 году древняя технология таки стала известна японцам, которые поставили изготовление жемчуга на промышленное производство.
Древняя технология выращивания жемчуга предполагает долгий процесс нарастания перламутра вокруг небольшого зернышка перламутра, вручную помещенного сначала в кусочек жировой ткани одного моллюска, а затем в мантию другого. Процесс выращиванию жемчуга таким способом кропотлив, поэтому технологии совершенствовались и упрощались процессы. Именно так появилось понятие культивации жемчуга.
Наименьший размер культивированной жемчужины – как булавочная головка, а наибольший – с голубиное яйцо. Форма имеет особое значение: высоко ценится круглая, максимально приближенна к идеалу. Также жемчуг может иметь каплевидную форму и напоминающую пуговицу. Стоимость культивированного жемчуга, а, следовательно, и изделий из него, меньшая, нежели у природного, что делает его более доступным в ценовом плане.

Что касается всех искусственных драгоценных камней, то нужно помнить: это – не подделки, а попытка человека заменить ограниченные труднодобываемые природные ресурсы творениями науки. Поэтому искусственные камни занимают отдельное и, несомненно, достойное место в ювелирном мире.

Искусственные синтетические драгоценные камни

Драгоценности всегда были любимы и почитаемы как женщинами, так и мужчинами. Во все времена наличие драгоценностей, их оригинальность и стоимость определяли положение человека в обществе, подчеркивали его статус и достаток. Объясняется это высокой ценой на драгоценные камни и ювелирные украшения, которая с годами лишь возрастает. Прабабкины бриллианты внук может продать за баснословные деньги при условии, что они – настоящие, т.е. имеют природное происхождение.

Большинство людей в нашей стране искренне считают, что во всех ювелирных украшениях из золота вправлены драгоценные (полудрагоценные) камни. В этом и состоит отличие настоящих ценностей от бижутерии, удел которой – сиять ограненным стеклом. Однако, все не так однозначно. Уже два столетия назад ученые перехитрили матушку-природу и научились создавать имитацию драгоценных камней – их синтетические аналоги.

«Стекляшка» или «камень»?

Процесс выращивания камней в лабораторных и производственных условиях достаточно сложен и трудоемок, поэтому нельзя назвать такие камни стекляшками, но и носить имя «драгоценные камни» они, увы, тоже не имеют права.

История создания искусственных драгоценных камней

Желание получать золото и драгоценные камни из подручных материалов присуще человечеству с давних пор. Мечты о дармовом богатстве нашли свое отражение в сказках и легендах, в которых человек вдруг получал возможность превращать любые предметы вокруг себя в золото. И несмотря на то, что ничем хорошим такие истории ни разу не заканчивались, жажда сравняться с природой в возможностях и получить в лаборатории алхимические камни не оставляла ума и сердца ученых.

Не всегда удачные попытки бывают честными: история искусственных камней началась в восемнадцатом веке, когда австриец Георг Фридрих Штрасс нашел способ продавать стекло под видом благородных бриллиантов. На берегу реки Рейн Штрасс обнаружил кусочки минералов, которые, при определенном освещении были похожи на бриллианты. Путем обработки, огранки и введения в состав стекла солей свинца были получены искусственные камешки, очень похожие на настоящие, которые продавались умелым дельцом как драгоценные. Для того чтобы «драгоценности» сильнее блестели, на их поверхность наносилось тончайшее металлическое напыление. Великий комбинатор не только не был наказан за продажу поддельных камней, но, напротив, ему был пожалован титул ювелира во дворце короля, а стеклянные украшения назвали в его честь – стразами.

На сегодняшний день самыми известными в мире считаются стразы, носящие название «Кристаллы Сваровски». Очень символично, что изготавливают их на Родине Штрасса – в Австрии. Основными материалами для изготовления Кристаллов Сваровски являются хрусталь, синтетические и драгоценные камни природного происхождения, поэтому они имеют достаточно высокую стоимость.

Что касается камней, то первый камень, выращенный человеком, словно экзотический цветок, был явлен общественности в далеком 1891 году. До этого предпринимались неоднократные попытки по выращиванию камней. Однако результаты имели такие микроскопические размеры, что говорить об их использовании в промышленности (например, в ювелирной) не приходилось. Не имели успеха и «сиамские» камни, которые получали путем сплава обломков камней природного происхождения.

Искусственный рубин, полученный в лаборатории, достигал десяти карат, и создал его француз Огюст Вернейль. Все оборудование для получения камней было изобретено им же и позволяло за несколько часов получать чистые синтетические рубины в два-три раза больше полученного образца. При этом в отличие от природных камней, они не имели вкраплений и дефектов, были чисты и прозрачны. Годом позже этим же ученым был получен первый корунд синтетического происхождения. Сырьем для него послужил очищенный оксид алюминия.

Читать еще:  Принцип действия дренажных агрегатов

Через десять лет после первого успеха исследования были закончены, а оборудование для выращивания синтетических камней было успешно внедрено в производство. Метод Вернейля оказался прост и надежен, он позволил выращивать рубины необходимой величины и подтолкнул ученых к созданию прочих синтетических камней.

Двадцатый век подхватил эстафету, были открыты дополнительные методы по выращиванию камней «в пробирках». Их ассортимент расширился, и такие камни стали очень популярны у ювелиров, ведь при меньшей стоимости можно было получить камень большего размера и невиданной для природных драгоценных камней чистоты.

В Советском Союзе в середине прошлого века синтетические камни были весьма востребованы, их можно встретить во многих украшениях той эпохи: ярко-красные, пылающие рубины и синие прозрачные сапфиры, выращенные с помощью метода, предложенного французским ученым. Кроме них, известны другие синтетические камни: александрит, изумруд, кварц и алмаз. А часто встречающийся любимый дамами фианит, имитирующий бриллиант, вообще не имеет аналогов в природе – он на все 100% является заслугой ученых.

Как отличить драгоценный камень

Рядовой обыватель ни на первый взгляд, ни на второй, ни даже на третий не сможет сам распознать, какой камень вправлен в оправу – синтетический или драгоценный (драгоценными, все-таки, называются камни сугубо природного происхождения). В странах ЕС и в США очень строго соблюдаются права покупателей, и бирка изделия в обязательном порядке содержит информацию о происхождении камня. Если же камень достался по наследству и данных о нем, кроме семейных легенд нет, то стоит обратиться в серьезную ювелирную мастерскую или лабораторию для проведения всестороннего анализа . С помощью специального оборудования специалисты смогут дать ответ на ваш вопрос. Но даже если камень не природный, а синтетический – не спешите расстраиваться, его все равно нельзя считать стеклом, годным лишь для дешевой бижутерии. Синтетические камни позволяют сделать дешевле стоимость изделий, они позволяют более экономно расходовать полезные ископаемые – алмазы, месторождения драгоценных камней и, кто знает, может быть, спустя каких-нибудь пятьдесят-сто лет, наши потомки всерьез озаботятся сохранением природы, экологии, земных недр, и синтетические камни будут в огромной цене и в тренде.

Что нужно знать об искусственных драгоценных камнях?

С давних времен ученые стремились сравняться с природой в возможностях и получать в лабораториях искусственные драгоценные камни. Для создания природных драгоценных камней нашей планете пришлось постараться. Сильное давление и большое количество времени, которое измеряется веками. Далее идет очередь воздуха и воды, которые должны высвободить самоцветы и приблизить их к поверхности земли.

Следует понимать, что добыть из земных недр можно лишь ограниченное количество материалов. Поэтому современные люди научились создавать синтетические драгоценные камни.

Большая часть людей считает, что во все ювелирные золотые изделия вправляются настоящие драгоценные камни. В этом и заключается отличие ценных изделий от бижутерии, которая сияет ограненным стеклом. Однако это не совсем так. Люди научились отлично имитировать драгоценные камни. Процесс создания камней в условиях производства в лабораториях является достаточно сложным и трудоемким, потому данные камни трудно назвать обыкновенным стеклом, но и к настоящим драгоценным камням их тоже отнести нельзя.

История создания синтетических ювелирных камней

С давних пор люди пытались получить золото и ювелирные камни из подручных материалов.

В 18 веке с помощью обработки, огранки и введения в стекло соли свинца ученые получили синтетические ювелирные камни, которые были очень похожими на настоящие. Для того чтобы придать изделиям максимального блеска, на их основание наносили тонкое металлическое напыление. Создателя подобных искусственных драгоценных камней не наказали, а украшения из стекла назвали в его часть – стразами.

Сегодня большой популярностью во всем мире пользуются стразы “Кристаллы Сваровски”, которые изготавливаются в Австрии. Подобные изделия создаются с помощью использования хрусталя, синтетических и драгоценных камней природного происхождения. Именно поэтому стоят они достаточно дорого.

Первый камень, который был выращен человеком, был представлен в 1891 году. До этого были предприняты многократные попытки по созданию камней. Однако изделия получались таких микроскопических размеров, что говорить об их применении в промышленных условиях не приходилось. Безуспешными были и “сиамские камни”, которые производились с помощью сплава обломков природных камней.

Синтетический рубин, который был получен в лаборатории, достигал десяти карат. Он был создан французом Огюстом Вернейлем. Также он изобрел полностью все устройства, которые использовались для изготовления камней. С их помощью за пару часов можно было получить чистые искусственные рубины, размеры которых в несколько раз больше полученного образца. В отличие от настоящих камней, получаемые изделия не имели вкраплений и дефектов, были прозрачными и чистыми. Через год ученый получил первый корунд искусственного происхождения. В качестве сырья использовался очищенный оксид алюминия.

Через 10 лет после первого успеха исследования перестали проводить. Оборудование для создания искусственных изделий успешно внедрили в производство. Способ Вернейля оказался простым и надежным, с его помощью удавалось создавать рубины нужной величины. Через некоторое время ученые начали создавать и другие синтетические ювелирные камни.

В 20 веке были открыты дополнительные способы по выращиванию искусственных драгоценностей. Ассортимент увеличился, подобные изделия начали пользоваться популярностью среди ювелиров, так как при меньшей стоимости была возможность получения камней больших размеров и недостижимой для настоящих камней чистоты.

В Советском Союзе в средине предыдущего века искусственные камни пользовались большим спросом, их можно было встретить в украшениях данной эпохи: пылающие рубины красного цвета, синие прозрачные сапфиры, которые выращивались путем использования способа, который был предложен французским ученым. Популярными были и другие синтетические ювелирные камни: изумруды, александриты, кварцы и алмазы. Женщины отдавали предпочтение фианиту. Подобный камень имитировал бриллиант, он не имел аналогов в природе.

Что могут скрывать камни, которые получены искусственным путем?

Физические свойства и химический состав искусственных драгоценностей напоминают аналогичные параметры природных. Отличить настоящие камни от искусственных довольно сложно, потому правильно произвести проверку может исключительно высококвалифицированный специалист.

Появление искусственных камней на рынке драгоценных изделий привело ювелиров в замешательство, в связи с чем рынок сильно изменился. Купить рубин, который стоит достаточно дорого, стало намного проще. Также упали в цене изумруды и сапфиры. Через некоторый период времени ситуация стала прежней, так как с помощью оптических устройств стало достаточно легко определить драгоценный камень.

Сегодня наука достигла таких высот, что есть возможность в условиях лабораторий создать практически все дорогостоящие камни.

Полученные искусственным способом изделия широко используются в электронной промышленности и других отраслях. Современное производство синтетических драгоценностей достигло неимоверных высот и исчисляется тоннами.

Искусственно созданный изумруд

Для изготовления синтетического изумруда используется гидротермальный метод, который является очень затратным. Подобный минерал имеет аналогичную хрупкость, что и настоящий изумруд, однако искусственные самоцветы имеют больший срок службы, так как в их структуре практически нет трещинок.

На сегодняшний день подобные камни производятся несколькими компаниями. Технология создания искусственных изумрудов постоянно улучшается. Синтетическое изделие стоит не намного дешевле натурального самоцвета, так как процесс их создания является проблематичным и дорогостоящим. Гидротермальный камень имеет окраску, которая устойчива к ультрафиолетовому излучению. Подобные изделия не боятся нагревания и воздействия кислоты.

Создание синтетического жемчуга

Из мантии устрицы нужно удалить часть жировой ткани. В данный кусок нужно будет поместить зерно перламутра и перенести через проем в мантию другого моллюска. После этого устрица должна вернуться в море. Пересаженная и своя ткань будут синтезировать перламутр, который постепенно обволакивает зерно. Следует понимать, что данный процесс занимает много времени.

С недавних пор стала использоваться усовершенствованная технология создания жемчуга. В результате рост камня сильно ускорился, а выход готовой продукции увеличился. Данным способом можно получать культивированный жемчуг. Отрасль непрерывно развивается, ее осваивают многие страны.

Минимальные габариты синтетического жемчуга – верхняя часть булавки, максимальные – яйцо голубя. Подобные камни продают по одному, из маленьких минералов изготавливаются жемчужные бусы. Наиболее ценным считается идеально круглый минерал, после этого идет каплевидный и изделие в виде пуговицы. Природный жемчуг стоит намного дороже синтетического.

Как отличить природный рубин от синтетического?

Первым делом нужно обратить внимание на цену. Ювелирные украшения с большими природными рубинами достаточно дорогие, можно сравнить со стоимостью изделий с алмазами. Если некоторое время подержать самоцвет в руке, то природный камень не нагреется, а искусственный рубин быстро станет теплым.

Другой метод – поместить камень в сосуд из стекла. Если распространится красное сияние, то это значит, что было приобретено настоящее изделие. В противном случае – куплена подделка.

На ювелирные камни надо посмотреть под лупой.

Природные минералы будут менять цвет под разными углами.

Если в настоящем камне имеется трещинка, то она должна быть исключительно зигзагообразной формы.

Искусственный рубин может использоваться не только для производства украшений, но и для решения различных технических задач.

Синтетические ювелирные камни могут содержать маленькие погрешности: вкрапления, трещины. Однако есть погрешности, которые свойственны только самоцветам, полученным искусственным путем. Это помутнения и круглые воздушные пузыри.

Как синтезируют ювелирные камни

Современная история создания искусственных самоцветов началась в 1857 году, когда французский химик Марк Годэн, сплавив две соли — квасцы (сульфат калия и алюминия) и хромат калия, получил кристаллы рубина весом около 1 карата.

К синтетическим ювелирным камням относятся искусственно полученные моно- или поликристаллические и аморфные химические соединения. Среди синтетических ювелирных материалов можно выделить две группы. К первой относятся камни, представляющие собой структурные и химические аналоги природных кристаллов, но отличаются составом и содержанием микропримесей. К ним, например, относятся — алмаз, рубин, сапфир, изумруд, аметист, александрит. А ко второй группе — камни, полученные в лабораторных условиях, но не имеющие аналогов в природе, например, фианит, иттрий-алюминиевый гранат (ИАГ), галлий-гадолиниевый гранат (ГГГ).

Читать еще:  Применение в садовом дизайне

Методы синтеза драгоценных камней

В настоящее время применяются различные методы синтеза драгоценных камней и выращивания ювелирных кристаллов, основными из которых являются группы расплавных (методы Вернейля, Чохральского, зонной и гарнисажной плавки) и раствор-расплавных методов (методы флюса, гидротермального синтеза и синтеза ювелирных алмазов при высоких давлениях), а также некоторые другие.

Метод Вернейля. В 1896 году французский ученый Огюст Вернейль сконструировал специальную печь с водородно-кислородной горелкой для синтеза рубинов, и началась эра промышленного производства синтетических ювелирных камней.

Синтез драгоценных камней осуществляется из расплава, получаемого при плавлении шихты (в случае синтеза рубина шихта представляет собой смесь окислов алюминия и хрома). Печь сконструирована таким образом, что шихта осыпается вниз небольшими порциями в потоке кислорода, попадая в камеру горения, куда подается водород, и где расположена горелка. Здесь шихта плавится, а получившаяся капля попадает на керамическую подложку, на которой вначале образуется конус, переходящий потом в цилиндр — монокристалл. Полученный кристалл называется булей (см. фото1), размер которой обычно составляет в длину 5-10 см при диаметре около 2 см (современные технологии позволяют получать були до 60-70 см в длину). Для получения були среднего размера требуется около 4 часов. Полученные кристаллы обладают сильным внутренним напряжением и часто раскалываются на несколько частей.

Фото 1. Разноцветные фианиты (сырье) и буля синтетического рубина (внизу) (коллекция ГЦ МГУ, фото авторов)

Методом Вернейля к настоящему времени удалось вырастить более ста различных видов кристаллов. Однако наибольшее промышленное значение он имеет, как правило, при выращивании рубина, сапфира и других окрашенных разновидностей корунда, включая и звездчатые камни, а также шпинели (См. фото 2).

Фото 2. Ограненные синтетические рубины и сапфиры (коллекция ГЦ МГУ, фото авторов).

Метод Чохральского. Данный метод позволяет получать кристаллы очень высокого качества. Исходное вещество (смесь окислов соответствующего состава) плавится в тигле из тугоплавкого металла (например, платины или иридия), который нагревается спиральным нагревателем, намотанным непосредственно на тигель. Кристаллизация начинается на затравке, касающейся поверхности расплава, которую постепенно вращают и поднимают (вытягивают) из расплава (со скоростью 5-30 мм/час). Полученные кристаллы представляют собой стержни диаметром 2,5-6 см и длиной 20-25 см. К кристаллам, выращиваемым этим методом относятся рубины, сапфиры, ИАГ, ГГГ и другие синтетические гранаты, а также александрит.

Метод Чохральского позволяет получать кристаллы, которые являются прекрасным ювелирным материалом, поскольку они значительно более однородные, чем кристаллы, выращенные методом Вернейля.

Метод гарнисажной плавки. Метод заключается в плавлении и кристаллизации вещества в его же собственной холодной «рубашке» и применяется для выращивания тугоплавких кристаллов (фианита, корундов, ИАГ и некоторых других). Для плавления вещества применяется высокочастотный нагрев. После нагрева расплав выдерживается несколько часов (для обеспечения отгонки примесей и установления однородности среды), затем медленно охлаждается, в результате чего кристаллизуются столбчатые кристаллы (См. фото 1).

Метод зонной плавки. Суть метода заключается в следующем: исходная шихта, представляющая собой смесь предварительно прокаленных окислов основных исходных компонентов с примесями, и затравка помещаются в молибденовую лодочку, которая затем медленно протягивается вдоль нагревателя. По мере движения лодочки в шихте возникает довольно узкая расплавленная зона, которая при дальнейшем перемещении лодочки затвердевает с образованием монокристалла. Ширина получаемого кристалла 8 см, высота — 2 см, длина — 18 см, время роста 4 дня. Среди внутренних дефектов у выращенных кристаллов наблюдается блочность и трещиноватость.

Данный метод синтеза драгоценных камней технически прост, позволяет выращивать монокристаллы в форме пластин и успешно применяется для получения крупных монокристаллов корунда различных окрасок, ИАГ и других синтетических гранатов.

Метод синтеза из раствора в расплаве и гидротермальный синтез. При выращивании синтетических ювелирных камней широкое применение получили методы кристаллизации из раствора в расплаве (метод флюса) и из гидротермальных растворов.

Выращивание кристаллов методом флюса в основном применяется для получения тугоплавких веществ, кристаллизация которых из расплава при быстром охлаждении невозможна. В качестве растворителей (флюса) служат расплавы легкоплавких окислов (свинца, молибдена, бора и др.) или солей (KF, PbF2, CaCl2и др.). Процесс синтеза проходит в платиновых, иридиевых или графитовых тиглях, помещенных в специальные печи. Кристаллизация происходит либо в результате постепенного охлаждения расплава, либо в условиях испарения расплава, либо методом температурного перепада. Данный метод позволяет получать кристаллы изумруда, корунда, александрита размером в несколько сантиметров (См. фото 3).

Фото 3. Изумруды, выращенные гидротермальным и раствор-расплавным методом: сырье и ограненные камни (коллекция ГЦ МГУ, фото авторов).

Для выращивания ювелирных кристаллов особенно перспективным является метод гидротермального синтеза. Рост кристаллов осуществляется в герметичных сосудах высокого давления (автоклавах), позволяющих проводить процесс синтеза при температурах 250-600˚С и давлениях в десятки и первые сотни мегапаскалей. В качестве растворителя в данном методе применяется вода, растворяющая способность которой резко возрастает при высоких температурах и давлениях, обеспечиваемых в автоклаве. Рост кристаллов осуществляется на затравках в результате температурного перепада.

Метод гидротермального синтеза широко применяется для выращивания кварца различных окрасок (См. фото 4) и изумрудов. Гидротермальные кристаллы кварца достигают веса несколько килограмм, а размер изумрудов до 10 см. В последнее время началось использование метода для синтеза рубинов.

Фото 4. Кристаллы кварца различных цветов, выращенные гидротермальным методом (коллекция ГЦ МГУ, фото авторов).

Метод синтеза ювелирных алмазов при высоких давлениях.

В феврале 1955 года появилось сообщение о первой успешной попытке синтеза алмаза, осуществленного в исследовательской лаборатории американской фирмы GeneralElectric. А в начале 1970 года в этой же лаборатории были получены кристаллы алмаза ювелирного качества различной окраски весом до 1 карата. В настоящее время синтетические алмазы производятся не только в США, а также в Швеции, ЮАР, Японии и в России.

Основным промышленным методом синтеза алмазов является раствор-расплавный металл-углеродный синтез при высоких давлениях (температура 1400-1600˚С, давление 5000-6000 МПа). В качестве исходной шихты обычно используют графит (хотя возможны и другие углеродсодержащие вещества) и металлы или сплавы железа, никеля, кобальта, платины и палладия. Для создания необходимых термобарических параметров используют мощные гидравлические прессы, снабженные камерами высокого давления.

В настоящее время достигнуты большие успехи в области синтеза алмаза. Размер выращенных кристаллов ювелирного качества достигает 9-10 карат, они обладают различной окраской и высокими качественными характеристиками (См. фото 5, 6).

Искусственные камни в ювелирных изделиях

Само по себе название «драгоценные камни» намекает на их значительную стоимость. Ювелирные украшения с ними всегда считались символом достатка. Но крупные камни, а также самоцветы необычных расцветок – довольно редкое явление, поэтому люди всегда пытались разгадать секрет минералов и научиться их выращивать самостоятельно. Попытки химиков со временем увенчались успехом.

Для чего производят синтетические камни

Поделочные камни в большинстве своем – это созданные в лаборатории аналоги природных минералов. Иногда они чуть-чуть отличаются по химическому составу за счет вводимых примесей, которые специально добавляют, чтобы получить минерал с теми или иными свойствами. Кроме них, бывают экземпляры, аналогов которых в природе нет вообще. Яркий пример – фианит, создан как заменитель бриллиантов. Это камень, придуманный и сделанный человеком.

Зачем, вообще, создавать синтетические камни?

Причин тому может быть несколько:

  1. Фальсификация натуральных драгоценных камней. Подделка ювелирных изделий ради наживы.
  2. Защита от воров. В некоторые, особо дорогие украшения владельцы специально вставляют искусственно выращенные камни, чтобы не бояться их надевать на приемы и мероприятия.
  3. Замена природным камням, месторождения которых истощаются. Это касается наиболее редких минералов. К тому же добыча полезных ископаемых – это всегда сильный удар по окружающей среде, а получение камней в лаборатории почве не вредит. Это менее опасный вид работ.
  4. Создание уникальных камней. Это касается как минералов крупных размеров, что в природе – редкое явление, так и получения экземпляров таких цветов и оттенков, которые не встречаются во всем мире. При желании можно создавать поделочные ювелирные камни по заказу, например, чтобы их оттенок подходил под цвет глаз клиента. Синтетический сапфир можно вырастить весом в 250-300 кг. Именно искусственные минералы имеют идеальную чистоту и лишены дефектов, трещин.
  5. Снижение цены на ювелирные украшения. Все синтетические аналоги доступнее натуральных самоцветов. Так, искусственный изумруд в 10 раз дешевле природного, а по цвету даже красивее.
  6. Применение в технике. Многие драгоценные камни используются в промышленности: для создания приборов, часовых механизмов, медицинского оборудования и т.д. Для таких сфер синтетические алмазы или рубины – просто находка.

В последнее время модным направлением стало выращивание камней из праха умерших домашних животных. Таким способом их владельцы пытаются увековечить память о своем любимце. Кольцо с искусственным бриллиантом – это намного красивее, нежели держать урну с прахом в шкафу.

История появления синтезированных ювелирных камней

Первые попытки заменять природные самоцветы кусочками стекла предпринимали еще 3 тысячи лет назад в Древнем Египте. Но именно создание аналогов в лаборатории человек смог осуществить не ранее 19 века. Над получением искусственного рубина трудился химик Вернейль из Франции в 1892 году. Старания увенчались успехом: он смог вырастить рубин весом в 10 карат. Позже стали получать другие искусственные драгоценные камни. В 1910 г. по технологии Вернейля синтезировали сапфир. В 1935 году на территории Германии Эспиг и его коллеги вырастили в лаборатории изумруд.

Читать еще:  Секреты дизайна узких комнат

Массово зеленые драгоценные камни стали выращивать с 1940 года.

Первым аналогом бриллианта, с точки зрения его внешнего вида, а не химического состава, стали стразы. Иозиф Штрасс в 1758 году экспериментировал, сплавляя стекло. Он смог получить минерал, который поддавался огранке. За счет различных добавок стали создавать стразы любых оттенков, чтобы заменять ими сапфиры и рубины. Позже эту технологию поддержал Даниэль Сваровски, получивший всемирную известность, благодаря своим камешкам. Кристаллы Сваровски выращивают из хрусталя высокого качества. В нем содержится около 30% окиси свинца, примесь (пыль) искусственных и природных минералов. Они имеют 12 граней, которые позволяют камням сверкать.

Повторяющие природную структуру алмазы стали выращивать в 1953 году за счет стараний фирмы General Electric. Алмаз отличается от других минералов невероятной твердостью, поэтому пользуется большим спросом при изготовлении режущих приборов и абразивных поверхностей.

Методы получения искусственных камней

Чтобы искусственные камни в ювелирных изделиях были максимально похожими на природные, необходимо соответствующее сырье и условия, чаще всего это высокое давление одновременно с температурой в тысячу и более градусов. Именно в таких условиях появляются самоцветы в недрах Земли. Ученые просто повторяют их в лабораторных условиях, рост камня происходит намного быстрее. Чтобы кристалл начинал формироваться, вводят затравку – небольшой минерал.

В основном применяют 4 способа получения искусственных драгоценных камней:

  1. Выращивание минерала в газовой среде. В парах метана и ацетилена можно из графита получать аналоги алмазов.
  2. Получение за счет высокого давления и температуры около 2 тысяч градусов. Основной метод получения синтетических алмазов, а также фианитов.
  3. Выращивание камней из растворов или гидротермальный способ. Расти кристалл заставляет разница температур в зонах раствора. Таким методом получают корунды и изумруды.
  4. Получение минералов из стехиометрических расплавов. Подготовленную смесь превращают в расплав, а затем за счет создания специфических условий начинается процесс кристаллизации.

Разработанный еще Вернейлем способ осаждения капель в пламени из кислорода и водорода применяют и до сих пор для создания синтезированных сапфиров. Второй метод по имени его автора Чохральского состоит в вытягивании минерала из расплава солей при использовании кристалла в роли затравки.

Еще один драгоценный камень – это жемчуг. Но в лаборатории его не получают. Для создания искусственного жемчуга все равно необходимы моллюски. Просто в их раковину специально внедряют центр будущей жемчужины – миниатюрный шарик, который начинает обрастать слоями перламутра. Процесс длится до 7 лет. Такой способ опробовали еще в 19 веке, с тех пор технология не изменилась.

Чтобы вырастить искусственный изумруд, как затравка необходим маленький кристалл натурального камня и довольно дорогой платиновый тигль. Для этих минералов применяют флюсовый способ выращивания. Малейшие перепады напряжения портят изделие.

Известные центры по производству

Ежегодно в мире производят более сотни тон искусственных сапфиров. Центры производства синтетических камней: Япония, Китай, США, а также Россия. Именно в РФ распложено одно из самых больших предприятий по выращиванию искусственных сапфиров в мире.

Одно из наиболее крупных предприятий, специализирующихся на изготовлении аналогов изумруда, – Таирус. Оно создано силами России и Таиланда. Специалистам этого центра удалось вырастить такие изумруды, качество которых ничуть не ниже признанных во всем мире колумбийских драгоценных камней. Также изумруды выращивают в Японии, Белоруссии. Из европейских стран на зеленых камнях специализируются Швейцария, Германия и Франция.

Больше всего искусственного жемчуга выращивают в Китае и Японии.

Натуральные минералы всегда будут востребованы и никогда не упадут в цене. Особенно если учесть, что запасы постоянно уменьшаются. Во многих случаях их способны заменить искусственные аналоги. Синтетический камень можно вырастить любого цвета, большого размера и с заданными техническими характеристиками.

Синтетические ювелирные камни и их свойства

Еще менее 100 лет назад все было просто — производить синтетические камни тогда не умели. Знать и богатые люди украшали себя ювелирными изделиями со вставками из драгоценных камней природного происхождения. Менее богатые — довольствовались украшениями попроще, где вместо природного драгоценного камня могла присутствовать его стеклянная имитация, либо камень из менее ценной категории — например, поделочный. Тем не менее, имитации драгоценных камней определялись ювелирами «на глаз», обмануть кого-либо было сложно, и владение «настоящими» драгоценными камнями считалось признаком статуса их обладателя.

Ситуация изменилась в середине 20 века (хотя первые «признаки будущего» проявились еще в веке 18-м, с изобретением страз, имитирующих бриллианты). Открытие технологий синтеза ювелирных камней сделало драгоценные камни доступными практически всем.

Что такое синтетический ювелирный камень, и каковы его свойства?

Синтезированный драгоценный камень — это полный аналог природного, но — созданный искусственно в лаборатории или на фабрике. Этот камень по своей структуре, химическим и физическим свойствам полностью идентичен природному аналогу. Так, синтетический рубин будет по праву считаться именно рубином, а не его имитацией (подробнее о том, как проверить настоящий ли камень).

Про эти камни еще говорят — «выращенный ювелирный камень», потому что технологии иногда буквально имитируют природный процесс создания камня. Камень рождается и растет в тех же условиях, как бы это было в природе, но только значительно быстрее — благодаря современным технологиям и воздействию специальных факторов. Первоначально, подобные технологии и оборудование были едва ли не более дорогими, чем стоимость природного камня с учетом затрат на его добычу. Однако, с усовершенствованием процесса стоимость создания искусственных ювелирных камней постоянно падает.

Для чего люди стали производить синтетические драгоценные камни?

Мы нашли четыре основные причины, «кому все это нужно». Ювелирные камни выращивают лабораторным путем, чтобы:

  • Сделать менее дорогими украшения из драгоценных камней — чтобы они стали более доступны, и вырос объем продаж
  • Добиться совершенства камня (максимальной его чистоты и насыщенности цвета) — ведь природа не всегда создает их идеальными
  • Заменить исчезающие природные камни (из истощаемых месторождений) их искусственными аналогами
  • Подделывать драгоценные камни

Как и всегда в жизни, часть мотивов выглядят вполне благородно, другие же — к сожалению — открывают путь мошенничеству и соблазнам.

Таким образом, по целям и применению созданные руками человека ювелирные минералы можно разбить на 4 группы:

Синтезированный камень — полный аналог природного камня- «тёзки», повторяющие их структуру и химический состав (искусственный алмаз, изумруд, и так далее).

Камни, имеющие природные, но не ювелирные аналоги, повторяющие структуру и состав оригинала, но с улучшением внешнего вида. Их применяют как имитацию ювелирных камней (пример — искусственный муассонит, который создан по аналогу с крайне редко встречающимся природным муассонитом «метеоритного происхождения», который, в свою очередь, был крайне похож и даже блеском превосходил бриллиант).

Новый вид камня, не имеющий природных аналогов,и существующий только в искусственном виде (пример — фианит, который иногда считают «искусственным бриллиантом», но на самом деле он таковым не является).

Синтетические минералы, которые называют именами традиционных ювелирных камней (бирюза, лазурит и т.д.), но которые имеют совершенно другую структуру и свойства, и похожи на них лишь внешне. Правда, в данном случае, нам кажется, так называть искусственные камни все-таки некорректно — это вводит в заблуждение.

Группы 1 и 2 можно назвать синтетическими аналогами природных камней, а группы 3 и 4 — скорее, их имитациями.

История появления синтезированных ювелирных камней

Археологи обнаружили, что еще в Древнем Египте (3 тысячи лет до нашей эры) применялись украшения с цветными стеклами, заменявшими драгоценные камни. Аналогичные имитации были в обычае также и в Древнем Риме.

Однако, настоящие аналоги природных камней впервые появились только в 19 веке, когда технологии позволили это сделать. Первым оказался французский ученый — химик Вернейль. В 1892 году он смог разработать синтетический камень — рубин. Его метод вскоре стал применяться в промышленности, и с рубина перешел на другие камни — сапфир, шпинель и так далее.

Далее, техника выращивания монокристаллов различных минералов только совершенствовалась. Появились другие, более прогрессивные способы получения синтетических аналогов камней — изумруда, кварца, александрита. Были разработаны и совершенно уникальные кристаллы, не имеющие природных аналогов — например, ИАГ или фианит. Постепенно стоимость производства искусственных ювелирных камней снижалась, делая технологии более доступными. Сейчас лаборатории и фабрики по производству синтетических драгоценных камней существуют по всему миру, включая Россию.

А что касается аналога бриллианта (правда, относимого скорее к имитации, чем к минералу с аналогичной структурой), то здесь первым оказался изобретатель знаменитых «страз». В 1758 году Иозиф Штрасс, химик из Австрии, придумал способ производства стеклянного сплава, который отлично обрабатывался. Получив название «стразы», это вещество, играющее гранями, стало отличной заменой бриллианта и быстро вошло в моду. Добавляя по разработанной им же технологии в шихту специальные компоненты, ученые смогли получить очень красивые имитации рубина, сапфира и других самоцветов.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector