Синтетические ювелирные камни

Содержание

Введение. 2

Глава 1. Основные методы выращивания синтетических ювелирных камней 4

Глава 2. Синтетические корунды 8

Глава 3. Синтетические ювелирные камни разной природы. 11

3.1. Синтетическая шпинель. 11

3.2. Синтетический берилл (изумруд) 12

3.3. Синтетический кварц 14

3.4. Синтетический рутил 16

3.5. Титанат стронция (фабулит) 16

3.6. Иттрий-алюминиевый гранат (ИАГ) 17

3.7. Ниобат лития 17

3.8. Фианит 18

Глава 4. Синтетический алмаз 21

Глава 5. Как отличить природные ювелирные камни от их синтетических аналогов 26

Глава 6. Имитация драгоценных камней из стекла 33

Выводы. 35

Список использованной литературы. 36

Введение

Драгоценные камни издавна являлись предметом воспроизведения, одна­ко только в конце XIX в. достижения химии и физики позволили создать синтетические драгоценные камни, не отличающиеся по своим свойствам от природных камней, а часто и превосходящие их. Археологическими исследованиями установлено, что в Древнем Египте (около 3 тыс. лет до н.э.) изготавливали цветные стекла, которые использовали как украше­ния и амулеты. Имитации драгоценных камней из стекла были широко распространены в Древнем Риме.

В "Естественной истории" Плиний Старший писал, что карбункулы (рубины) "подделываются из стекла так же, как и другие драгоценные камни, познаются они по пленкам внутри и по тяжести, а иногда по пу­зырькам, светящимся подобно серебру". Он же описал трехслойный сар­доникс, называемый триплетом. Этот материал подгонялся и склеивался из трех слоев – черного, белого и красного.

Позже стали применять дублеты, состоящие из двух различных камней – сверху драгоценный, а снизу менее дорогой: горный хрусталь или стекло и т.п. В 1758 году австралийский химик Иозеф Штрасс разработал способ изготовления стеклянного сплава, чистого и бесцветного с относительно высоким показателем преломления. Сплав, состоящий из кремния, окиси железа, окиси алюминия, извести и соды, прекрасно гранился и шлифовался и после огранки напоминал бриллианты. Такой искусствен­ный камень называется "стразом" по фамилии ученого.

Настоящий переворот в получении синтетических драгоценных камней был произведен французским химиком М. А. Вернейлем, который в 1892 г. разработал способ получения синтетического рубина. В промышленности этим методом стали пользоваться для выращивания синтетиче­ских рубинов, а затем и для синтеза других драгоценных камней – сапфи­ра, шпинели, александритоподобного корунда и других камней. По мере развития и совершенствования техники выращивания монокристаллов были разрабо­таны другие способы, которые позволяли получить ряд других синтетиче­ских камней – аналогов природного рутила, кварца, алмаза, изумруда. В последние годы созданы и новые виды кристаллов, аналогов кото­рых нет в природе, – фабулит, иттрий-алюминиевый гранат, фианит.

Таким образом, в настоящее время существуют следующие виды синтетических ювелирных камней и их имитаций: 1) синтетические ювелирные камни, имеющие природные аналоги: корунды – рубин и сапфир, шпинель, рутил, алмаз, изумруд, кварц, александрит, опал, бирюза; 2) синтетические материалы, не имеющие природных аналогов: титанат стронция – фабулит, ниобат лития, иттрий-алюминиевый гранат, фианит и др.; 3) имитации ювелирных камней: стекла, дублеты и триплеты.

Синтетические ювелирные камни представляют собой искусственные кристаллы, полученные химическими или физическими методами, имею­щие свойства, аналогичные природным камням тех же названий. Г.В. Банк пишет о том, что новые номенклатурные предписания специальной комис­сии от 1970 г. установили более четкие определения синтетических кам­ней: "Синтетические камни – суть окристаллизованные продукты, получе­ние которых полностью или частично является делом рук человека. Их химический состав, кристаллическая структура и физические свойства в широком диапазоне совпадают с таковыми их природных прототипов (подлинных драгоценных и поделочных камней)".

Глава 1. Основные методы выращивания синтетических ювелирных камней

В настоящее время существует ряд способов изготовления синтетических камней.

Синтез драгоценных ювелирных и технических камней по способу М.А. Вернейля считается классическим и является первым промышлен­ным методом выращивания кристаллов корунда, шпинели и других син­тетических кристаллов. В мире ежегодно выпускается около 200 т синте­тического корунда и шпинели. Метод Вернейля заключается в следующем: к горелке с направленным вниз соплом через внешнюю трубу подводится водород, а через внутреннюю – кислород. В ток кислорода подается из­мельченный порошок окиси алюминия зернистостью около 20 мкм, полу­ченный прокаливанием алюмоаммиачных квасцов, который при этом на­гревается до определенной температуры и затем попадает в водородно-кислородное пламя гремучего газа, где он расплавляется. Внизу под соп­лом располагается стержень из спеченного корунда, выполняющего роль кристаллоносителя. На него стекает расплавленная окись алюминия, образуя шарик расплава. Стержень кристаллоносителя постепенно опускается со ско­ростью 5 – 10 мм/ч, при этом обеспечивается постоянное нахождение рас­плавленной растущей части корунда в пламени. На рисунке показана прин­ципиальная схема установки для выращивания кристаллов этим методом. Диаметр образовавшихся кристаллов ("булек") обычно достигает 20 мм, длина 50 – 80 мм, иногда их размер гораздо больше. Бульки представляют собой поликристаллы. Для получения монолитного монокристалла буль­ку оплавляют путем подачи кислорода. При этом на оплавленной поверх­ности бульки часть кристаллов остается неразрушенной и они при после­дующем охлаждении бульки начинают расти за счет оплавленных разру­шенных кристаллов.

Для получения рубина к порошку окиси алюми­ния добавляют окись хрома, для синтеза сапфира – окись железа и титана, для синтеза александритопо-добного корунда – соли ванадия. Этим же методом выращивают синтетический рутил и титанат стронция.

Рис. 1. Схема аппа­рата Вернейля:

1 – шихта; 2 – до­затор; 3 – кристал­лизационная каме­ра; 4 – кристаллодержатель; 5 – кри­сталл; 6,8 – подача кислорода; 7 – по­дача водорода.

Второй распространенный метод выращивания синтетических кристаллов драгоценных камней – способ Чохральского. Он заключается в следующем: расплав вещества, из которого предполагается кри­сталлизовать камни, помещают в огнеупорный ти­гель из тугоплавкого металла (платины, родия, иридия, молибдена или вольфрама) и нагревают в высокочастотном индукторе. В расплав на вытяж­ном валу опускают затравку из материала будущего кристалла, и на ней наращивается синтетический ма­териал до нужной толщины. Вал с затравкой посте­пенно вытягивают вверх со скоростью 1 – 50 мм/ч с одновременным выращиванием при частоте вращения 30 – 150 об/мин. Вращают вал, чтобы выровнять температуру расплава и обеспечить равномерное рас­пределение примесей. Диаметр кристаллов до 50 мм, длина до 1 м. Методом Чохральского выра­щивают синтетический корунд, шпинель, гранаты, ниобат лития и другие искусственные камни.

Часто применяется метод кристаллизации из раствора в расплаве с использованием флюсов. При этом камни кристаллизуются из смешанного распла­ва, состоящего из раствора соединения и флюсов – молибдатов, боратов, фторидов, окиси свинца и др. Кристаллизуют вещества обычно в платино­вом тигле при температуре от 600 до 1300 °С (в зависимости от вида кристаллов). В расплав опускают затравку, а затем его охлаждают со скоростью 0,1 – 1 °С/ч. На затравке постепенно наращивается кристалл. Скорость роста невелика – за несколько недель кристалл вырастает на 3 – 4 см. Этот метод по эффективности не может конкурировать со способом Чохральского и применяется в тех случаях, если кристалл плавится инконгруэнтно или испытывает деструктивное фазовое превращение в твердом состоянии.

Очень эффективен гидротермальный способ выращивания кристаллов драгоценных камней. Процесс осуществляется в автоклавах при давлении 7 • 10⁷ – 14 • 10⁷ Па и температуре 300 – 900 °С. Автоклав заполняют раст­вором соответствующего минерала. В нижней части автоклава температу­ра более высокая; когда насыщенный раствор поднимается вверх и попа­дает в условия с пониженной температурой, вещество осаждается на за­травку природного кристалла. Нижняя и верхняя части автоклава разделе­ны диафрагмой.

Последние два метода применяют для выращивания синтетических изумрудов, бериллов. Гидротермальным методом синтезируют разновидности кварца и корунда, а методом флюса – иттрий-алюминиевые грана­ты, корунды, шпинель.

Сверхтвердые синтетические минералы и материалы получают другими способами. Для выращивания алмаза необходимы давление 50 • 10⁸ –100 • 10⁸ Па и температура более 1600 °С. Процесс синтеза алмазов осуществляется из графита в присутствии катализаторов-металлов. В зависимости от времени синтеза получают кристаллы алмазов различных разме­ров. Такими же методами синтезируют другие сверхтвердые материалы: гексанит, эльбор, СВ и др., которые широко применяются в технике. В ювелирном деле синтетические алмазы и сверхтвердые материалы до сих пор не применяются.

Глава 2. Синтетические корунды

Год рождения синтетического рубина – 1910. В лаборатории французского химика А. Е. Александра были получены искусственные рубины ювелирного качества по методу, предложенному Вернейлем в 1891 г. С этого времени этот метод стал промышленным. Сырьем для синтеза корунда служит тонкоизмельченный порошок окиси алюминия, получаемый при кальцинации аммоний-алюминиевых квасцов. Для окрашивания кристаллов добавляют окислы переходных металлов в концентрациях 0,1 – 2,0 %: окись хрома для рубина, окиси железа и титаната для сапфира, оки­си никеля для желтого корунда, окиси кобальта для зеленого корунда и окиси ванадия для псевдоалександрита. Некоторые зарубежные фирмы ("Линде" в США, "Видерс Карбидвекр" в ФРГ) с 1947 г. начали промыш­ленное изготовление "звездчатых" сапфиров и рубинов. Эффект астериз­ма получается при добавке в исходное сырье небольшого количества (около 0,3 %) окиси титана. После синтеза полученные кристаллы отжига­ют длительное время в окислительной среде при температуре от 1100 до 1500 °С; при этом происходит пересыщение окисла титана и выделение тонких ориентированных игл рутила, которые обеспечивают известный эффект шестилучевой звезды.

Способ выращивания синтетических корундов по методу М. А. Вернейля до 1940 г. был распространен только в Европе. Им занимались такие фирмы, как "Sodem Dj evahirdjian" ("Содем Дьевайрдиан") в Швеции, "Baikowski" и "Rubis Synthdes" ("Банковский" и "Рубис синтез") во Франции, "Wieders Carbidwerk" ("Видерс Карбидверк") в ФРГ. С 1940 г. этот метод распространился в США, когда фирма "Линде" начала промыш­ленный выпуск синтетических корундов.

Методом Чохральского можно получить синтетические корунды любой формы – трубчатые, стержневые, ленточные и др. Такие профилирован­ные изделия из корундов широко применяются в технике.

Синтезируя рубины по методу флюса или гидротермальным способом, возможно получить ювелирные камни весьма высокого качества. Этими методами фирма "Чатэм" (США) изготавливает ювелирные рубины раз­мером до 60 мм.

В СССР методы выращивания синтетических корундов были освоены еще в 20-х годах. В настоящее время в Институте кристаллографии АН СССР разработаны и применяются новые методы синтеза корундов, при помощи которых получают изделия из корундов самой различной формы. В институте были созданы установки "Сапфир-ІІІ" и "Сапфир-2М", в которых синтезируются корунды методом направленной кристаллизации, предложенной Х.С. Багдасаровым. Этот способ позволяет выращивать кристаллы лейкосапфира в виде пластин больших геометри­ческих размеров с определенной заданной кристаллографической ориен­тацией.

Суть нового метода заключается в том, что молибденовый контейнер, заполненный исходным материалом, помещается в вакуумную печь, где его нагревают до температуры более 2000 °С. При этом расплавляется окись алюминия. Контейнер с расплавом медленно перемещается в зоны с более низкой температурой и при снижении температуры до определенно­го значения расплав кристаллизуется. В настоящее время этим способом получают кристаллы массой более 4 кг. Весь процесс автоматизирован, за соблюдением режимов наблюдают датчики, дающие информацию на ЭВМ, которая управляет синтезом кристаллов.

В настоящее время в СССР освоено промышленное производство юве­лирных и технических корундов. Прозрачные, тонкие, легкие трубки различного сечения и длины, полые трех-, четырех- и шестигранные призмы, нитеводители, швеллеры и уголки разных размеров из корунда – эти из­делия применяются в лазерной технике, радиоэлектронике, светотехнике, химической промышленности, приборостроении. Там, где другие материа­лы не выдерживают высоких температур и действий агрессивных сред, используются изделия из корундов. Резцы из корунда позволяют без дополнительной заточки обработать в несколько раз большее число деталей, чем твердосплавные резцы. Сапфиры применяются даже в пищевой промышленности в виде датчиков для контроля состава сиропов, соков, жидких веществ. При этом срок работы датчика из сапфира увеличился до 2 – 3 лет против 3 – 4 месяцев работы датчика из стекла.

Глава 3. Синтетические ювелирные камни разной природы.

В наше время синтезируется в лабораториях мира довольно большое количество ювелирных камней, и кроме ювелирных разновидностей корунда. Например в наше время получают синтетические шпинель, кварц, янтарь и другие камни.

3.1. Синтетическая шпинель.

Синтезируется этот красивый драгоценный камень способом М.А. Вернейля, практически так же, как и корунды.

Для изготовления шпинели используют смесь окисей алюминия и магния, получаемые соответственно из аммоний-алюминиевых квасцов и сульфата магния. Форма выращиваемых кристаллов – параллелепипед с квадратным сечением.

Шпинель применяется в основном в ювелирных изделиях (рис. 2). В связи с этим в состав смеси вводят различные окрашивающие примеси металлов, в том числе трехвалентный хром, который придает камням красный или сочный густой зеленый цвет. Зеленую шпинель ювелиры на­зывают бразильским турмалином, также иногда называют голубовато-зеленую шпинель, очень похожую на аквамарин.

Рис. 2. Вставки из синтетической шпинели

3.2. Синтетический берилл (изумруд)

В середине прошлого века при нагревании порошка природного изумруда в боросиликатном расплаве получили несколько кристаллов изумруда призматической формы. Дальнейшие работы в области синтеза изумруда связаны с исследованием метода кристаллизации из расплавов компонен­тов, составляющих изумруд, с применением различных флюсов – окисей лития, молибдена и др. До 50-х гг. XX в. синтез изумрудов исследовался в лабораторных условиях. Первый коммерческий изумруд был изготов­лен К.Ф. Чатэмом (США), а позже П. Жильсоном (Франция).

В настоящее время известен ряд промышленных методов выращивания синтетических изумрудов, применяемых в СССР, США, Японии, Фран­ции, ФРГ и других странах. Известны синтетические изумруды типа – "Эмерита" или "Симеральд", изготовляемые в Австрии. Они представляют собой ограненные вставки из светлого берилла, на которые наращен слой синте­тического изумруда толщиной 0,3 мм. Цвет их бледно-зеленый.

Фирмы "Чатэм" (США) и "Жильсон" (Франция) выпускают синтетические изумруды типа "Эмеральз", выращенные из раствора в расплаве с флю­сом на затравку из пластин берилла. В качестве флюса применяют окиси лития и вольфрама или окиси лития и молибдена. Процесс синтеза проте­кает очень медленно – в течение месяца наращивается слой толщиной в 1 мм.

Рис.3. Схема установки для выращивания изумру­дов:

1 – растворитель; 2 – ци­линдрический платиновый стакан; 3 – смесь из двух компонентов; 4 – затра­вочное устройство; 5 – платиновая отбойная пла­стина; 6 – третий компо­нент; 7 – платиновый ти­гель.

В последние годы получил развитие гид­ротермальный метод синтеза изумрудов, при котором рост кристалла изумруда осуществ­ляется также на затравку из природного бе­рилла при температуре 500 – 600 °С, давлении 70 – 140 МПа с заполнением автоклава распла­вом на 2/3 объема. Скорость роста кристал­лов 0,8 мм/сутки. Этим методом выращивают­ся изумруды фирмой "Линда" (США). Более точная технология и условия синтеза изумру­дов фирмой не публикуются и считаются коммерческой тайной фирмы.

Интересен метод синтеза изумруда, разра­ботанный японскими исследователями Хиронаса и Сэйдзо. Установка представляет собой платиновый тигель с горизонтальной платино­вой отбойной перегородкой. Нижняя часть тигля разделена цилиндрической платиновой стенкой (рис. 3). Смесь из любых двух ком­понентов (SiO_>2>, A1_>2>O_>3>, ВеО_>2>) помещают в кольцевое пространство, третий компонент – в центральную часть. В верхней части отбой­ной перегородки размещают затравочные кристаллы. Затем в реактор вво­дят растворитель из молибдата лития или пятиокиси ванадия и всю систе­му равномерно нагревают до температуры выше точки плавления каждого из компонентов смеси. Когда температура каждой из изолированных ком­понентов смеси становится выше точки плавления растворителя, начинает­ся плавление. В результате диффузии компоненты поднимаются к затра­вочным кристаллам, проходят через отбойную перегородку и смешивают­ся в верхней части. После этого начинается процесс роста изумрудов на затравках.

Далее расплав выдерживают при постоянной температуре в течение определенного времени, затем медленно охлаждают, массу извлекают из тигля и растворяют в воде, где в качестве растворителя применяют молиб­ден лития, или в соляной кислоте, если растворителем служит пятиокись ванадия. В результате получают прозрачные бесцветные кристаллы, не отличающиеся по физическим, химическим свойствам от природного изумруда. Красивый зеленый цвет достигают добавлением небольшого количества в раствор окиси хрома. Японская фирма «Киоте Керамик и К°» этим методом изготавливает около 300 карат в год синтетических изум­рудов. Успешно выращиваются изумруды в СССР, этим занимаются научные лаборатории Новосибирского университета.

3.3. Синтетический кварц

В настоящее время кварц выращивают гидротермальным способом в стальных автоклавах. Растворителем сырья природного кварца служат растворы гидроокисей и карбонатов щелочных металлов – натрия или калия в концентрации от 3 до 15%. Синтез проводят при давлении 50 – 150 МПа при температуре 250 – 450 °С. Для затравки используют пластины или стержни природного кварца, которые ориентируют параллельно кри­сталлографическим плоскостям (0001) и (1120). Скорость роста кристал­лов – до 0,5 мм/сутки. Было установлено, что если в калиевые расплавы ис­ходного раствора с низкой концентрацией калия добавить железо, то об­разуются бурые кристаллы, при более высокой концентрации калия – зеленые.

При синтезе кварца в системе Н_>2>О – SiO_>2> – К_>2>О – СО_>2> с добавкой окислителей при давлении 150 МПа зеленая и бурая окраска изменяется на золотисто-желтую-цитриновую. Появление такой окраски за­висит от концентрации ионов трехвалентного железа в растворе. При даль­нейшем увеличении концентрации железа кристаллы становятся оранжево-красными.

Синюю окраску кристаллов получают, вводя в систему Н_>2>О – SiO_>2> – Na_>2>O – CO_>2> кобальта. Густота окраски зависит от содержания кобальта: в голубых кристаллах его до 0,001 %, а в ярко-синих до 0,02 %.

Аметистовую окраску получают при выращивании кристаллов в калиевой системе при температуре 320 –420 ºС и давлении – 1000 – 1400 • 10⁵ Па. Если в систему Н_>2>О – SiO_>2> – К_>2>О – СО_>2> ввести избыточное количество трехвалентного железа и снизить содержание примеси алюми­ния, то кристалл становится дымчатым. После ионизирующего облучения цвет кристаллов становится прочным аметистовым. Введенный в систему алюминий частично замещает кремний, в результате после ионизирующего облучения кристалл кварца приобретает дымчатую окраску, типичную для раухтопаза. При увеличении концентрации алюминия можно получить черную окраску, подобную цвету мориона.

Цветной синтетический кварц широко применяется в ювелирной промышленности, а бесцветные от разности в технике: радиоэлектронике, оптике, химической промышленности. В СССР налажено промышленное производство синтетического кварца.

3.4. Синтетический рутил

Присутствием примесей в природных кристаллах рутила объ­ясняется его темный цвет. В результате проведенных исследований в фир­мах "Линда" и "Националь Лед и К⁰" (США) в 1948 году разработали способ выращивания синтетического рутила по методу М. А. Вернейля. Получают кристаллы черного цвета, но после отжига в струе кислорода при низкой температуре они становятся почти бесцветными или приобретают желтова­тый оттенок.

Синтетический рутил используется в ювелирных изделиях только как заменитель алмаза, поскольку его показатель преломления и дисперсия значительно выше, чем у алмаза. Игра света у этого камня также очень сильная, что позволяет его легко отличить от бриллианта.

3.5. Титанат стронция (фабулит)

По сравнению с рутилом этот синтетический камень более подходит для замены алмаза в ювелирных изделиях. Он совершенно бесцветен, оптически изотропен, и его показатель преломления (2,41) аналогичен алмазу. Дисперсия у фабулита (0,1 – 0,2) более высокая, что обеспечивает кра­сивую игру при изменении углов падения лучей света или освещения. Твердость фабулита 5,5 – 6,5, поэтому его целесообразно использовать для изготовления серег или кулонов, а не в кольцах, где он быстрее изотрется.

Синтез титаната стронция осуществляется по известному методу М. А. Вернейля.

После выращивания кристаллы обязательно отжигают в струе кислорода при низкой температуре. За рубежом промышленный выпуск фабу­лита осуществляет фирма "Националь Лед и К°" (США). В СССР фабулит не выпускается.

3.6. Иттрий-алюминиевый гранат (ИАГ)

Иттрий-алюминиевая окись (Y_>3>A1_>5>O_>12>) имеет структуру граната и чаще называется иттрий-алюминиевый гранат – ИАГ или гранатит. Выращивает­ся ИАГ чаще всего по методу Чохральского, однако хорошие результаты дает и метод кристаллизации из расплава с флюсом. Условия синтеза ИАГа весьма подобны условиям выращивания корунда.

Вначале иттрий-алюминиевый гранат применялся только в технике; добавляя некоторые лантаноиды (в частности, неодим), выращивали кристаллы, используемые в лазерной технике: кроме того, кристаллы ИАГ служат подложкой при синтезе ферримагнитных гранатов, применяемых в лазерной технике и радиоэлектронике.

В последние годы ИАГ широко применяют в ювелирных изделиях. Благодаря добавкам лантаноидов стало возможно получать кристаллы разного цвета – красные, зеленые, желтые, коричневые и др., не встречающиеся в природе. За рубежом ИАГ выпускает ряд фирм, наибольшую по­пулярность имеют гранаты фирмы "Линда" (США).

В СССР ИАГ изготавливают по методу направленной кристаллизации, позволяющему выращивать идеально правильные и чистые кристаллы.

Искусственный гранат образуется при высоких температурах в глубоком вакууме в специальных аппаратах. Завод выпускает светлые гранаты, розовые, желтые и зеленые. Время синтеза – около 4 суток. Ведутся иссле­дования, направленные на получение кристаллов ИАГ любой окраски – от пурпурной и лимонной до чисто-голубой и сиреневой.

3.7. Ниобат лития

Ниобат лития – LiNbO_>3> – относительно мягкий синтетический камень (твердость около 5,5 по шкале Мооса). Интересен он прежде всего оптическими свойствами, что позволило использовать его в лазерной технике. Показатель преломления его 2,2 –2,3, дисперсия вы­сокая 0,12, что обеспечивает красивую игру камня.

Кристаллы выращивают по методу Чохральского. При добавках в расплав окислов металлов переходной группы можно получить кристаллы различной окраски: при введении окиси хрома – зеленую, окиси железа –красную, окиси кобальта – голубую или синюю. В СССР ниобат лития не синтезируют.

3.8. Фианит

В 1970 – 1972 гг. Физический институт Академии Наук СССР (ФИАН) раз­работал способ изготовления нового синтетического материала на основе кубической модификации окиси циркония и гафния (Zr, Hf)O_>2>, – фиа­нит. Природным аналогом фианита является тажеранит, открытый на Тажеранском массиве. Фианит обладает хорошей огнеупорностью и химичес­кой стойкостью, высокой степенью прозрачности, показателем преломле­ния и дисперсией. Температура плавления фианита 2600 –2750 °С, твер­дость 7,5 – 8 по шкале Мооса, плотность 6 – 10 г/см³, показатель преломле­ния приближается к алмазу 2,1 – 2,2. По химическому составу фианит представляет собой окись циркония в сочетании с добавками редкозе­мельных элементов – эрбия, церия, неодима или кобальта, ванадия, хрома и железа. Кристаллы фианитов образуются из расплавленной массы элементов, входящих в его состав. Процесс кристаллизации происходит на специальных затравках при охлаждении расплава. Скорость роста кристал­лов 8 –10 мм/час. Можно получить кристаллы фианита массой до 250 г. Окраска фианитов и его плотность определяются химическим составом. Небольшие количества примесей перечисленных элементов придают фиа­нитам разнообразный цвет и оттенки: красный, розовый, фиолетовый, го­лубой, желтый, белый и др., кроме изумрудного. По цветовой гамме фиа­нит может соперничать с аметистом, гранатом и цирконом, по красоте он превосходит алмаз.

Высокий показатель преломления фианитов, близкий к алмазу и большая дисперсия создают особую игру света при различных условиях освещения. Эти свойства в сочетании с разнообразной окраской позволяют имитировать природные драгоценные камни из фианитов, а также созда­вать новые, оригинальные по окраске.

В ультрафиолетовых лучах фианит в зависимости от примесей может люминесцировать голубым, желтым, фиолетовым и другим цветом.

В промышленном количестве фианиты начали выпускать в СССР с 1972 г. Он сразу завоевал всеобщее признание как в технике, так и в ювелирной промышленности. Из него изготавливают высококачественные линзы для оптических приборов и очков, так как благодаря высокому показателю преломления почти плоские линзы обеспечивают высокую степень увеличения, а также оптические устройства для квантовых генераторов. Перспективен этот материал и для химической промышленности, так как фианит химически стоек в агрессивных средах, тугоплавок, не окисляется и не испаряется при температурах более 2500 °С. Он является изолятором, но при нагревании до температуры более 300 °С становится проводником.

Обрабатывать фианит можно только в определенных направлениях кристалла. Он довольно сложен в обработке, легко растрескивается и крошится. Выход при огранке сырья обычно не превышает 10 – 15 %. При огранке высота нижней части камня должна быть более глубокой, что улучшает его "игру", а "площадка" – более широкой. Грани фианитов слегка закруглены, что служит дополнительным отличием этих камней от бриллиантов.

Подобный фианиту материал для имитации драгоценных камней выпускают за рубежом. В США фирма "Серез Корпорейшен" (Вальтхэм, штат Массачусетс) синтезирует материал "диамонеск", очень похожий по сво­им свойствам на фианит, в Швейцарии фирма "Гранд" Лдевахирджан" СА" (Монтей, Валанс) производит "джевалит", а в Австрии фирма "Д. Сваровски энд К⁰" (Ваттенс, Тироль) выпускает "цирконий* по советской лицензии".

Цены на эти материалы – 10 долларов за 1 кар.

Глава 4. Синтетический алмаз

Синтезом алмазов занимались многие ученые. Ведущая роль принадлежит советскому физику О.И. Лейпунскому, который в 1938 г. провел теорети­ческий анализ условий образования алмаза из графита и определил обла­сти стабильного существования алмаза. В результате им была изучена диа­грамма состояния алмаз – графит, которая явилась основой для научного решения проблемы создания синтетических алмазов.

В феврале 1953 года группе физиков шведской энергетической компании ASEA при проведении очередного опыта по синтезу алмаза из графита при давлении 8 · 10⁸ МПа и температуре 2500 °С с выдержкой во времени 2 минуты удалось получить первые в мире искусственные алмазы. В декабре 1954 г. ученые фирмы "Дженерал Электрик К°" создали искусственные алмазы размером около 0,8 мм. Впоследствии ими была разработана ка­мера типа "белт".

После этого синтез алмазов был организован в ряде стран – Бельгии, Англии, Японии и др. В СССР в 1960 г. Институтом физики высоких давлений АН СССР под руководством акад. Л.Ф. Верещагина был разработан способ получения синтетических алмазов, который был передан для промышленного освоения Институту сверхтвердых материалов АН УССР. В 1961 г. была отработана промышленная технология синтеза алмазов. Про­цесс осуществляется при температуре 1800 – 2500 °С и давлении более 5 · 10² МПа в присутствии катализаторов – хрома, никеля, железа, мар­ганца, платины, кобальта или других металлов. Впоследствии было уста­новлено, что алмазы образуются при кристаллизации углерода из его раствора в расплаве металла-ка­тализатора. В настоящее время составлены диаграммы образова­ния алмаза из графита с различ­ными катализаторами. На рис. 6 приведена диаграмма системы алмаз – графит – никель.

Рис. 6. Диаграмма процесса синтеза ал­мазов с катализатором из никеля:

1 – кривая равновесия алмаз – графит;

2 – кривая плавления никель – углерод;

3 – кривая плавления никеля;

4 – об­ласть кристаллизации алмаза.

Синтез алмаза проводится в камере типа "чечевица" объемом несколько кубических сантимет­ров (рис. 7). Нагревание осу­ществляется индукционным ме­тодом или прямым пропускани­ем электрического тока. При сближении пуансонов реакцион­ная смесь графита с никелем (а также со слоистым пирофилли­том) сжимается, при этом в камере развивается давление выше 5 · 10² МПа. В результате происходит перекристаллизация гексагональной кристаллической решетки графита в кубическую структуру алмаза. Раз­мер кристаллов алмаза зависит от времени синтеза, так как при времени реакции 3 минуты образуются кристаллы массой около 10 мг, а 30 мин – 70 мг. Наиболее прочны кристаллы размером до 0,5 – 0,8 мм, более круп­ные имеют невысокие физико-механические свойства. Кроме описанного метода разработан еще ряд способов выращивания алмазов.

В 1963 г. В.Ж. Эверсолом (США) был запатентован способ выращивания алмазов из газовой фазы (из метана, ацетилена или других углеводо­родов) при давлении ниже 10³ МПа. Суть метода – создание перенасыщенной углеродом газовой фазы, образующаяся при этом избыточная поверхностная энергия на границе графит – воздух способствует формиро­ванию зародышей алмазов. Подобный метод был разработан в СССР Б.В. Дерягиным и Д.В. Федосеевым. При давлении ниже атмосферного им удалось получить на затравках из алмаза нитевидные кристаллы синтетического алмаза из газовой фазы. Скорость роста кристаллов очень низ­кая – около 0,1 мкм/ч.

В 1961 г. в США фирмой "Эллайд Хемикал и Дю Пон" был предложен взрывной метод получения синтетических алмазов. При направленном взрыве происходит мгновенное повышение давления до 200 · 10² МПа и температуры до 2000 ºС, при этом в графите образуются мелкие (до 10 – 30 мкм) синтетические алмазы. В СССР в Институте сверхтвердых мате­риалов АН УССР была отработана подобная технология получения искус­ственных алмазов, получивших название АВ.

В США фирмой "Дженерал Электрик К⁰" в 1970 г. был разработан метод получения крупных синтетических кристаллов алмазов ювелирного качества на затравках в виде пластин. Однако стоимость выращивания таких алмазов гораздо выше, чем добыча природных.

В настоящее время мировое производство синтетических алмазов (без СССР) составляет более 200 млн. карат/год. Главные центры производства синтетических алмазов – США ("Дженерал Электрик К°"), ЮАР ("Де Бирс"), Англия, Япония.

Рис.7. Схема камеры типа "чече­вица":

1 – пуансоны; 2 – реакционная смесь графита с никелем; 3 – пирофилитовая прокладка; 4 – муфта.

В мире выпускаются синтетические алмазы следующих видов: АСО – алмазы обычной прочности, АСР – алмазы повышенной прочности, АСВ – ал­мазы высокой прочности, АСК и АСС – алмазы монокристалли­ческие.

Размер алмазов АСО, АСР и АСВ 0,04 – 0,63 мм. Кроме того, выпускаются две марки микропо­рошков – АСМ и АСН с размером зерен 1 – 60 мкм. Монокристаллические синтетические алмазы АСК и АСС имеют размер зерен до 1 мм.

Эксплуатационные свойства шлифовальных порошков из синтетических алмазов зависят от формы зерен, характера их поверхности и меха­нической прочности. Наиболее развитая поверхность характерна для алма­зов АСО, а наименее развитая – для алмазов АСС. Механическая прочность ал­мазов АСС приближается к прочности природных алмазов.

Синтетические алмазы широко применяются для производства алмазно-абразивного инструмента, брусков, кругов шлифовальных и отрезных, паст для шлифования, стеклорезов, резцов, буровых коронок, долот и т.д. В настоящее время более 80% потребности в технических алмазах по­крывается за счет синтетических.

Кроме перечисленных марок синтетических алмазов в СССР выпускаются поликристаллические алмазы типа карбонадо, балласы, СВС, ис­пользуемые в технике, а также ряд синтетических сверхтвердых материалов, приближающихся по своим физическим свойствам к природным ал­мазам – эльбор (или кубонит), гексанит и др. "Блестящее будущее рису­ется нам для алмаза, когда человек сумеет овладеть тайной искусственно­го его получения. Алмаз до сих пор упорно хранит эту тайну, и то немно­гое, чего добилась наука, еще далеко от разрешения проблемы в це­лом..." – так писал А.Е. Ферсман в 1945 г., а уже через несколько лет син­тетические алмазы заняли ведущее положение в технике.

Около 200 лет пытаются создать синтетические алмазы. Десятки лабораторий в различных странах продолжают поиски более рациональной и эффективной методики выращивания алмазов как для технических нужд, так и для ювелирных целей. Нерешенных проблем в этой области очень много, однако каждый день приближает нас к цели и не исключено, что в скором времени будут найдены экономичные способы получения синтети­ческих алмазов любой формы, размера, цвета и качества. Природные дра­гоценные камни в десятки, а иногда и в сотни раз стоят дороже своих син­тетических аналогов, несмотря на то что синтетические камни по качеству и цвету часто значительно превосходят природные. Г. Банк пишет: "Тем не менее и синтетические камни принадлежат к миру драгоценных камней. Каждому дано решить для себя, как он представляет себе свой мир драго­ценных камней: намерен ли он удовлетвориться хорошей копией или же по прежнему ценит лишь оригинал!".

Глава 5. Как отличить природные ювелирные камни от их синтетических аналогов

Все синтетические материалы, применяемые в ювелирных целях, можно разделить на две группы: первую – синтетические камни – аналоги при­родных ювелирных камней и вторую – новые синтетические материалы, не имеющие аналогов среди природных камней и имитирующие ювелир­ные камни иного состава. Идентификация камней второй группы основы­вается на применении методов диагностики, описанных выше с учетом их свойств. Идентификация камней первой группы более слож­на, так как состав и структура природных и синтетических камней этой группы идентичны. В настоящее время получены и имеются на мировом рынке синтетические корунды, шпинель, изумруд, кварц (в том числе аметист и цитрин), бирюза, в меньшем количестве александрит, опалы, ко­раллы и др.

В связи с получением синтетических аналогов ряда природных ювелир­ных камней остро встал вопрос о методах их отличия. Остановимся на не­которых, наиболее распространенных камнях.

Рубин и сапфир. Получаемые по методу Вернейля, рубин и сапфир в настоящее время наиболее широко применяемые в ювелирных изделиях камни. Стоимость синтетических корундов ниже природных в десятки и даже сотни раз.

Основные физические свойства синтетических корундов весьма близки к природным (коллектив авторов под руководством М. М. Классен-Неклюдовой и Х. С. Багдасарова, 1974 г.). Плотность синтетических корундов 3,992 г/см³. Примесь хрома повышает плотность до 4,013 г/см³, а титана, кальция и ряда других элементов – понижает. Показатели преломления: 1,7681 – 1,7635, у высокохромистого рубина – до 1,7681 – 1,7801. Иногда в синтетических корундах появляется аномальная двуосность, связанная с остаточными внутренними напряжениями.

В спектрах поглощения синтетических фиолетовых, синих и зеленых сапфиров в отличие от природных отсутствуют некоторые полосы поглощения (454, 467, 473 нм). Это можно обнаружить даже у ограненных кам­ней при довольно несложном исследовании на спектрофотометре СФ-18, оснащенном приспособлением для записи спектров поглощения огранен­ных камней.

Отличительный признак синтетических рубинов, полученных при гид­ротермальном синтезе, – наличие в ИК-спектрах серии полос поглощения в интервале 3000 – 3600 см^–1, вызванных гидроксильными группами.

Особенно важно для распознавания синтетических и природных рубинов и сапфиров (в частности, ограненных) наличие включений, трещин, каналов, характер распределения окраски, двойникование, выявляемых при рассмотрении камня под сильной лупой или при микроскопи­ческих исследованиях. Для этой цели применяются стереомикроскопы (МБС, "Джемолайт" и др.), с мощным освещением – отраженным и про­ходящим светом. Для большей четкости изображения используется вода, спирт или иммерсионные жидкости (монобромнафтален, йодистый мети­лен и др.). Исследуемый камень опускают в жидкость, налитую в стакан. Чтобы уменьшить испарение жидкости, стакан накрывают стеклом. Так как показатели преломления иммерсионной среды и калия близки, то последний становится полностью прозрачным, что позволяет хорошо рас­смотреть его внутреннее строение.

Установлено, что в природных руби­нах (в частности, в кристаллах из Бирмы и Шри-Ланки) наблюдаются включения рутила, отдельные кристаллики, коленчатые двойники или микроскопические параллельные тонкие иголочки которого образуют так называемый "шелк", а расположенные под углом 60 и 120° – "сетку". Рубины Бирмы, очень богатые включениями, со­держат также октаэдрические кристаллы шпинели, короткопризматические кристаллы апатита, оливин, кальцит, желтый сфалерит, сфен, муско­вит. В рубинах Шри-Ланки можно увидеть включения правильных кри­сталликов циркона, часто окруженных "плеохроичными двориками", гра­натов, пирита, пирротина, гематита, апатита, кальцита. В рубинах Таиланда рутил встречается довольно редко. Для них характерны альмандин, апа­тит, пирротин, для рубинов Танзании – апатит, графит, пирротин, паргасит, шпинель, цоизит.

Иногда в природных рубинах наблюдаются жидкие и газово-жидкие включения, которые заполняют трубообразные каналы и трещины. Осо­бенно распространены газово-жидкие включения, расположенные по тре­щинам разнообразной формы и образующие замысловатые узоры; в ру­бинах Таиланда трещины и каналы могут быть также декорированы буры­ми включениями окислов и гидроокислов железа.

Еще одна отличительная особенность природных рубинов (в частности, Бирмы) – неравномерное пятнистое распределение окраски. В звездчатых рубинах проявляется гексагональная зональность окраски. В ряде ру­бинов отмечается тонкая трещиноватость в виде параллельных полос, связанная с двойникованием.

В природных сапфирах, как и рубинах, наиболее частое твердое включение – рутил. Вместе с тем в сапфирах Бирмы отмечаются апатит, циркон, монацит, флогопит, фергюсонит; Шри-Ланки – гранат, шпинель, слюды, пирит, халькопирит, циркон, окруженный "плеохроичными двориками"; Таиланда – плагиоклаз, колумбит, пирротин, халькопирит; Танзании – циркон, апатит, графит, пирротин; Кашмира – роговая обманка, турмалин; Кампучии – красный гатчетолит, торит, полевой шпат.

Очень характерная особенность природных сапфиров – обилие газово-жидких включений, образующих причудливые узоры, напоминающие соты, сетки, отпечатки пальцев, и расположенных по веерообразным, кулисообразным и неправильным трещинам. Иногда жидкие включения запол­няют трубообразные каналы. В трещинах и каналах могут находиться бу­рые окислы и гидроокислы железа.

Важный диагностический признак природных сапфиров – зональное и зонально-секториальное распределение окраски в виде чередующихся чет­ких параллельных полос с различной интенсивностью окраски, располо­женных по одной прямой, под углом 120° или по сторонам правильного гексагона.

Как и в рубинах, в природных сапфирах может наблюдаться двойнико­вание. Очень характерны для природных и синтетических корундов так на­зываемые "огненные знаки" – мелкие механические трещины около ребер или в периферийных частях фасет ограненных камней, возникающие при обработке.

Синтетические корунды, в том числе рубины и сапфиры, обладают рядом общих внутренних особенностей (речь идет прежде всего о корундах, выращенных по методу М.А. Вернейля). Наиболее характерны для них газовые включения различного размера и формы (округлой, овальной, удлиненной, веретенообразной), одиночные и образующие скопления в виде пятен, полос, облаков. Такие пузырьки газа кажутся темными в проходя­щем свете, в отраженном же свете они имеют вид ярких концентрически-зональных колец.

Твердые включения в синтетических корундах могут быть представле­ны "непроплавами" – непрореагировавшими частичками продуктов син­теза, пылью металлов, вводимых в корунд как легирующие присадки или случайно попадающих из тиглей и нагревателей. В звездчатых синтетиче­ских корундах наблюдаются ориентированные включения рутила.

Хороший диагностический признак синтетических корундов - криво­линейное распределение окраски, связанное с получением их по методу Вернейля. Кривизна полос с различной интен­сивностью окраски может быть различной, и в мелких камнях она мало заметна.

Иногда в синтетических корундах наблюдаются свили – текстуры в виде потоков, обусловленные оптической неоднородностью камня.

Диагностика по внутренним особенностям корундов, синтезированных гидротермальным методом, более сложна в связи с тем, что в них могут отмечаться включения и текстуры, характерные для природных камней. Однако внимательное изучение включений, формы и характер заполнения трещин, наличие "затравок" и другие признаки позволяют решить этот вопрос.

Определить синтетические корунды, имитирующие алмазы, александриты, изумруды, аквамарины, топазы и др., нетрудно, так как их основ­ные физические свойства отличаются от природных корундов. Среди реко­мендуемых методов диагностики в ряде случаев имеет значение определе­ние цвета люминесценции. Например, александритоподобный синтетический корунд в отличие от натурального александрита в ультрафиолетовых лучах светится оранжево-коричневым цветом.

Шпинель. Синтетическая шпинель может быть самой различной окраски, и поэтому она имитирует не только природную шпинель, но и алмаз, сапфиры, рубин, изумруд, аквамарин, гранаты, турмалин, циркон, топаз, но все же имеются и некоторые различия. Так, синтетическая шпинель в отличие от природной характеризуется совершенной спайностью по ку­бу. В поляризованном свете при скрещенных николях у синтетической шпинели наблюдаются аномальное двупреломление, проявляющееся "муаровым" угасанием, а также узоры в виде тонких волосовидных по­лос, сеток или размытого черного креста.

Под микроскопом также видна неоднозначность природной и синтети­ческой шпинели. Для природной шпинели характерны включения октаэдрических кристаллов шпинели, доломит, игольчатый сфен, альбит, апатит. Синтетическая шпинель, выращенная по методу Вернейля, как правило, не содержит каких-либо включений. Только изредка в ней наблюдаются овально вытянутые мелкие газовые пузырьки. Криволинейная зональность окраски для синтетической шпине­ли менее характерна, чем для вернейлевских корундов.

Изумруд. Умение отличить природный изумруд от синтетического имеет принципиальное значение. Дело не только в стоимости (за рубежом природный кристалл стоит в среднем в 2 – 3 раза больше синтетического, в нашей стране – изумруды одного цвета и качества стоят одинаково).

Изумруд выращивают двумя основными методами: раствор-расплавленным и гидротермальным. Существуют различные варианты этих мето­дов. Соответственно возможно и получение различных свойств. Плотность синтетических изумрудов, выращенных раствор-расплавным методом, 2,64 – 2,67 г/см³, выращенных гидротермальным, – 2,67 – 2,69 г/см³, что в целом несколько ниже плотности природных изумрудов.

Спектры поглощения синтетических изумрудов отличаются от природ­ных наличием двух полос поглощения с максимумами 420, 425 или 430 – 440 нм. В ИК-спектрах поглощения в синте­тических изумрудах, полученных раствор-расплавным методом, отсутст­вует широкая полоса поглощения в интервале 3000 – 4000 см^-1, что объяс­няется присутствием воды, а также отсутствует характерная для природ­ных и гидротермальных синтетических изумрудов ли­ния поглощения при 2400 – 2500 см^-1, обусловленная двуокисью уг­лерода.

Синтетические изумруды часто люминесцируют в ультрафиолетовых лучах глубоким постепенно усиливающимся красным цветом, нетипич­ным для природных. Однако в последние годы стали выращивать изумру­ды (П.Жильсон) с добавками железа, гасящими красную люминесценцию. Под светофильтром синтетические изумруды в отличие от природных, ста­новятся ярко-красными.

Ряд отличий можно установить, исследуя камень под микроскопом. Природные изумруды часто имеют кулисо- и веерообразные или неправильной формы трещины с газово-жидкими включениями, что создает узор, называемый ювелирами "садом". Газово-жидкие и твердые включе­ния гидроокислов и окислов железа бурого цвета могут заполнять кана­лы, ориентированные параллельно осям. В изумрудах также встречаются включения актинолита, тремолита, флогопита (в ураль­ских и индийских), углистые непрозрачные включения, кальцит, доломит, биотит, молибденит (в южноафриканских, Трансвааль), тремолит, биотит, эпидот, турмалин, рутил, апатит (в австрийских). В природных изумру­дах наблюдается прямолинейная зональная или зонально-секториальная окраска.

В синтетических изумрудах иногда наблюдаются зеркальные веерообразные или неправильной формы трещины, возникающие при обработке камня. В синтетических изумрудах, полученных раствор-расплавным методом, отмечаются газовые пузырьки, непроплавленные частички ших­ты, фенакит, ильменит и др. Иногда в таких изумрудах наблюдается тон­кая зональность окраски, отличающаяся от природной.

В синтетических изумрудах, выращенных гидротермальным методом, иногда встречаются газово-жидкие включения, металлическая пыль, участ­ки затравки.

Бирюза. Идентификация бирюзы представляет особую сложность. Синтетическая бирюза, полученная Жильсоном, имеет плотность 2,68 – 2,75 г/см³, показатель преломления 1,61. Установлено, что под микроскопом в этой бирюзе видны темно-синие угловатые или сфериче­ские, сплющенно-овальные частицы, как бы погруженные в более светлый субстрат, твердость которого, вероятно, более низкая. Капля разбавлен­ной соляной кислоты впитывается природной бирюзой и скатывается с синтетической. Спектры отражения синтетической бирюзы в интервале 450 – 1300 см^-1 отличаются от спектров природной, для нее характерны максимумы поглощения 1115, 1050, 1000 и 570 см^-1 с более сглаженны­ми с широкими пиками.

Советская синтетическая бирюза полностью соответствует природной (по термическим свой­ствам, микротвердости), однако плотность ее 2,3 – 2,4 г/см³, т.е. понижен­ная по сравнению с природной.

Глава 6. Имитация драгоценных камней из стекла

Стекло – наиболее дешевый и распространенный заменитель драгоценных камней. В конце XVIII в. Штрасе предложил рецепт особого свинцового стекла, удачно заменяющего драгоценные камни: 38,2 % кремнезема, оки­си свинца 53,0 % и поташа 8,8 %. Кроме этого в смесь добавляли буру, гли­церин и мышьяковистую кислоту. Этот сплав назван стразом. Для него характерна высокая дисперсия, он хорошо поддается огранке. Такое стек­ло использовалось для имитации бриллиантов. Позже научились изготов­лять цветные стразы. Для получения рубинового цвета в стеклянную мас­су добавляли 0,1 % кассиевого порфира, сапфирового – 2,5 % окиси ко­бальта, изумрудного – 0,8 % окиси меди и 0,02 % окиси хрома. Были раз­работаны рецепты для получения имитаций гранатов, аметистов, шпинели.

В настоящее время стекла, имитирующие драгоценные камни, широко используются в ювелирных изделиях.

Итак, химический состав и физические свойства синтетических и соот­ветствующих им природных камней одинаковы. Однако синтетические камни – это продукт труда человека, и изготовить их можно сколько угодно.

Природные камни – творения природы, число их ограниченно, обнаружить и добыть – трудно. Именно поэтому драгоценный камень в десятки, а иногда и в сотни раз дороже своих синтетических аналогов, несмотря на то, что синтетические камни по качеству и цветовым характеристикам часто значительно превосходят природные камни.

Ювелирные камни – прекрасное творение природы и человека. Природа не поскупилась, создав глубокое спокойствие сочно-зеленых изумру­дов, умиротворенность синих сапфиров, пылкость красных рубинов, ска­зочную или страстную изменчивость белых и черных опалов, нежность ро­зовых и голубых топазов, безбрежное море цветов, оттенков, рисунков. Человек, вдохнув в них свою душу, бережно, с любовью обработав их, придал им завершенность, законченность, превратил их в настоящие про­изведения искусства, призванные нести людям радость, наслаждение, вдохновение, а не горе и слезы, не быть предметом наживы и обогащения, а свидетельством богатства и огромной духовной мощи народа.

Применяющиеся в качестве имитации стекла могут быть различной прозрачности (прозрачные, полупрозрачные, просвечивающие в тонких сколах, непрозрачные) и окраски. Физические свойства их зависят от состава, в основном от содержания свинца. Показатели преломления прозрачных стекол 1,44 – 1,77; твердость 5 – 7 по шкале Мооса; плотность 2 – 4,5 г/см³.

Стекла изотропны, но со временем у них может появиться оптическая анизотропия. Дисперсия 0,010, в стеклах с большим содержанием свинца может быть выше.

Стекла можно отличить по присутствию газовых пузырьков различной формы, иногда свилей, сгустков красителей. Кроме чисто стеклянных имитаций применяют сдвоенные (дублеты) и строенные (триплеты) кам­ни, склеенные из стекла и натурального камня, из слабо- и густоокрашенных камней, из природного и синтетического камня. Такие подделки пре­красно видны под лупой или микроскопом: на поверхности склеивания наблюдаются пузырьки, расположенные в одной плоскости.

Стекла (и пластические массы) применяют для имитации полупрозрач­ных и непрозрачных камней: бирюзы, хризопраза, сердолика и др. Плот­ность и твердость их невысоки.

Авантюриновое стекло от авантюрина отличается физическими свойст­вами, а также наличием правильной трех- или шестиугольной формой включений медной стружки.

Выводы.

С древних времен человечество восхищалось драгоценными камнями, многие властители мира хотели владеть ими. Та же ситуация сохранилась и в наши дни. Многие конфликты в Африке и Индокитае своей причиной имеют перераспределение сфер контроля над алмазоносными и другими залежами драгоценных камней. Сейчас большинство добытых драгоценных камней используется уже не в виде украшений, не в виде ювелирных изделий, а для промышленных нужд, для алмазов, например, процент использования в промышленных нуждах составляет около 80%, и только около 20 % добытых алмазов используется в ювелирной промышленности. Поэтому с древних времен ученые старались добывать и изготавливать искусственные драгоценные камни, сначала для этого использовали стекло, разные виды его. В ХІХ веке первые работы по получению синтетических камней выполнил известный французский химик Анри Муассан, который в построенных лично печах при высоких температурах провел серию экспериментов по получению синтетических бериллов и корундов (изумрудов и рубинов), результаты были невелики. Муассану удалось получить только мелкие кристаллы камней. Но эти попытки были только началом. В ХХ веке удалось получить множество синтетических камней и их количество только возрастает. Сейчас большинство продаваемых в розничных сетях ювелирных изделий содержит именно синтетические камни, а природные довольно редки и дороги. Изготовление синтетических камней позволило населению приобщится к красоте камня.

Большие количества синтетических ювелирных камней используются не в ювелирной промышленности, а в приборостроении, точной механике, при производстве часов, в микроэлектронике.

Со временем будут разработаны новые виды кристаллов, которые найдут свое применение и в ювелирной практике.

Список использованной литературы.

Андреев В.Н. Огранка самоцветов. М., Росгазместпром, 1957. 172 с.

Балицкий B.C., Лисицына Е.Е. Синтетические аналоги и имитации природных драгоценных камней. М., Недра, 1981. 158 с.

А. Банк Г.В. В мире самоцветов. М., Мир, 1979. 160 с.

Барсанов ГЛ., Яковлева М.Е. Минералогия яшм СССР. М., Наука, 1978. 112 с.

Власов К.А., Кутукова ЕМ. Изумрудные копи. М., Изд-во АН СССР, 1960. 220 с.

Т.Жабин А.Г. Жизнь минералов. М., Сов. Россия, 1976. 220 с.

Денискина Н.Д., Калинин Д.В., Казанцева Л.К. Благородные опалы, их синтез и генезис в природе. Новосибирск, Наука, 1980. 65 с.

Киевленко Е.Я., Сенкевич Н.Н., Гаврилов А.Н. Геология месторождений дра­гоценных камней. М., Недра, 1974. 328 с.

Минералы Узбекистана. Т. 2. Ташкент, ФАН УзССР. 1975. 335 с.

Минералогия и кристаллофизика ювелирных разновидностей кремнезема. Под ред. В.Г. Балакирев, Е.Я. Киевленко, Л.В. Никольская и др. М., Недра, 1979. 150 с.

Неверов О.В. Античные инталии в собрании Эрмитажа. Л., Аврора, 1976. 156 с.

Орлов Ю.Л. Минералогия алмаза. М., Наука, 1974. 224 с.

Платонов А.Н. Природа окраски минералов. Киев, Наукова думка, 1976. 764 с.

Савкевич С.С. Янтарь. Л., Недра, 1970. 260 с.

1