Как вырастить камень драгоценный

Синтез кристаллов — как происходит выращивание драгоценных камней?

В современной ювелирной отрасли с успехом отработаны различные методы синтеза драгоценных камней и выращивания ювелирных кристаллов. Все они привязаны к фазовому состоянию и составу среды. Очень обобщенно можно сказать, что кристаллы выращивают из:

• расплавов (чистого вещества)
• растворов
• газовой среды

Процесс синтеза может идти как в результате преобразования исходной твердой фазы, так и путем образования твердой фазы из жидкой и газообразной. Самые известные методы синтеза кристаллов —

• расплавные (методы Вернейля, Чохральского, зонной и гарнисажной плавки)
• раствор-расплавные (методы флюса, гидротермального синтеза и синтеза ювелирных алмазов при высоких давлениях)

Геммологический центр факультета геологии МГУ на своем сайте дает подробное описание процесса и технологий синтеза ювелирных камней.

В целом можно сказать, что основа получения синтетических ювелирных кристаллов — это процессы кристаллизации, которые в той или иной степени все мы изучали в школе на уроках химии. По сути, это гетерогенные химические реакции, при которых образуются монокристаллы или их поликристаллические агрегаты.

Кристаллы Рубина в домашних условиях как бизнес идея

Процесс кристаллизации состоит из двух ключевых этапов: сначала зарождается «центр кристалла», затем происходит дальнейших рост.

Как происходит рост кристалла ювелирного камня?

Кристалл обладает пространственной решеткой, которая и «обрастает» послойно атомами перенасыщенного раствора. Скорость роста кристалла регулируется температурой среды, давлением, скоростью подачи раствора. Если скорость роста небольшая, то внутри кристалла может образовываться так называемая «зональность роста» (похожая на прямые или изогнутые линии). В кристаллах с насыщенной окраской зональность может быть цветовой (то есть, одни грани будут принимать на себя больше примесей, чем другие).

Кроме того, на гранях кристалла могут «оседать» жидкие и твердые включения. Качество выращенного кристалла часто зависит от скорости его выращивания. Медленный рост больше соответствует природному темпу. При быстром стимулируемом росте на гранях остается больше включений, и кристалл может потерять прозрачность.

Промышленные методы выращивания ювелирных камней

Эра промышленного синтеза драгоценных и других ювелирных камней была открыта в 1896 году французским ученым Огюстом Вернейлем. Именно он сконструировал первую печь с горелкой на основе кислорода и водорода, в которой получил первый искусственный рубин. Ниже в таблице можно увидеть перечень наиболее известных и применяемых методов выращивания камней. Камни одного вида, полученные разными методами, могут иметь некоторые отличия.

Важно заметить, что кроме выращивания монокристаллов, существуют методы синтеза поликристаллических структур, из которых состоят такие камни как бирюза и малахит. Свои, достаточно сложные методы применяются и для получения благородного опала, обладающего неповторимым цветовым эффектом (иризацией). Большинство этих методов является коммерческой тайной разработчиков.

Методы синтезаПримеры получаемых камней

СИНТЕЗ КРИСТАЛЛОВ ИЗ РАСПЛАВА
Метод Вернейля	Рубин, сапфир, звездчатые корунды шпинель, рутил
Метод Чохральского	Александрит, рубин, сапфир, шпинель, ИАГ (иттрий алюминиевый гранит) ГГГ (гадолиний галиевый гранат)
Метод Степанова	Корунды (разноокрашенные), лейкосапфир, ИАГ
Метод Багдасарова (зонная плавка)	Рубины, лейкосапфир, ИАГ
Метод гарниссажа (холодного тигля)	Сапфир, фианит
СИНТЕЗ КРИСТАЛЛОВ ИЗ РАСТВОРОВ
Метод флюса	Изумруд, рубин, сапфир, шпинель, александрит, ИАГ, ГГГ
Гидротермальный метод	Кварц и все его разновидности, изумруд, рубин
Синтез из низкотемпературных водных растворов	Малахит, опал
СИНТЕЗ КРИСТАЛЛОВ ИЗ ГАЗОВОЙ ФАЗЫ
Метод газотранспортных реакций	Хризоберилл, фенакит

Источник: juvelirum.ru

Современные технологии выращивания камней

Современные технологии выращивания камней достигли такого уровня, что определить происхождение камня иногда возможно только в лаборатории специалиста-геммолога.

Что же такое синтетический камень? В ювелирных изделиях используются самые разные материалы. Иногда это природные камни, иногда — имитации, похожие только внешне, но отличающиеся от природных камней по составу и свойствам. А иногда это синтетические камни, которые являются полными аналогами природных, но получены (выращены) человеком искусственно.

Рубин и сапфир

Первые сведения о получении синтетических камней относятся к 1885 году. В 1891 году французский исследователь-минералог Вернейль делает заявление в широкой печати об открытии метода выращивания синтетического рубина, позволяющего получать кристаллы, приемлемые для ювелирного использования по размеру, цвету и прозрачности.

Некоторые характерные признаки (изогнутые линии роста и газовые пузырьки), отличающие вернейлевские корунды от их природных аналогов, связаны со спецификой процесса их выращивания, наиболее важное условие этого процесса — чистота шихты, а также кислорода и водорода, используемых в горелке.

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, 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.

Буля розового сапфира

Этим же способом можно выращивать аналоги природной шпинели, используя в качестве шихты окислы алюминия и магния. Полученные кристаллы окрашивают окисью кобальта в синий цвет, окислами марганца — в бледнозеленый и окислами железа — в бледно-розовый цвет

Синтетический звездчатый корунд.

В 1947 году появилась серия звездчатых сапфиров и рубинов, изготовленных в виде буль, содержащих, кроме обычно используемых окрашивающих реагентов, примесь титана. Отжиг материалов проводили в интервале температур от 1100 до 1500°С в течение периода времени от 2 до 72 часов. В процессе такой обработки окись титана кристаллизуется в виде коротких мелких кристаллов рутила, ориентированных под углами 120° согласно кристаллохимическим направлениям в решетке корунда.

Выращенные камни, в том числе звездчатый сапфир

В кабошонах, обработанных таким образом, чтобы их ось совпадала с оптической осью корунда, видна сверкающая звезда из шести лучей, создаваемая игрой отраженного света. Таким образом, метод Вернейля вторгся в область, где природу, казалось бы, невозможно изменить.

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.

Изумруд

Гидротермальный метод получения изумруда основан на растворении дробленого берилла (изумруд) и последующего отложения на берилловую затравку в водных растворах при высоких температурах и давлениях в специальных сосудах (автоклавах). Материал шихты растворяется в более горячей зоне и переносится в более холодную, где осаждается на затравках осуществляя процесс роста. Дробленый изумруд низкого сорта, называемый шихтой, растворяется в более горячей зоне совместно с химикатами, содержащими хромофоры, (окрашивающие примеси, которые определяют окраску природных изумрудов, а именно ванадий и хром), и отлагается в более холодной зоне на затравках из природного берилла уже в виде изумруда.

Изумруды, выращенные гидротермальным и раствор-расплавным методом: сырье и ограненные камни (коллекция ГЦ МГУ)

Многие открытия в этой области принадлежат ныне покойному доктору Александру Лебедеву, который руководил первой группой исследователей. Дальнейшее развитие технологии выращивания «платиновой» разновидности гидротермального изумруда принадлежит Алексею Ильину, а аквамарина и корундов (рубин и сапфиры) — Виктору Томасу и Вадиму Мальцеву. Colombian Color Created Emeralds (изумруд колумбийского цвета) — последнее достижение в области гидротермальный изумруд принадлежит Дмитрию Фурсенко и Виктору Томасу.

Кварц

Производство Кварца по сравнению с теми же алмазами или изумрудами не вызывает больших трудностей. Его растят гидротермальным способом в стальных автоклавах; скорость роста кристаллов при этом до 0,5 мм в сутки. Синтетическому Кварцу можно придать любой оттенок, как имитирующий природный, так и фантазийный, в природе не встречающийся.

Например, ярко-синий Кварц получают путем добавления кобальта; цитриновую окраску обеспечивает железо; чем его больше, тем цвет ярче, до оранжево-красного. Черный морион можно вырастить, увеличив концентрацию алюминия, так же получают и раух топаз — дымчатый Кварц. Одна из популярнейших разновидностей Кварца — аметист — получается после ионизирующего облучения синтетического дымчатого Кварца. Его чрезвычайно трудно отличить от природного, поэтому он очень популярен. Синтетический аметист чаще всего очень яркий и чистый, без дефектов и неоднородностей, равномерной глубокой окраски; камни могут быть очень крупными, но иногда их цвет меняется при солнечном и искусственном освещении.

Среди ювелирных камней особое место занимают синтетические камни, не имеющие природных аналогов. В течение долгого времени в нашей стране интенсивно развивались технологии выращивания подобных кристаллов, поскольку они находят широкое применение в научных и технических целях, например в лазерной технике, где особенно важны чистота и бездефектность кристаллов. Именно эти свойства в сочетании с возможностью получать кристаллы различных цветов привлекли внимание ювелиров. В настоящее время синтетические камни, не имеющие природных аналогов, широко применяются в ювелирном деле, либо самостоятельно, либо в качестве имитаций более дорогих природных ювелирных камней.

Муассанит и цинкит

В какой-то мере к категории описываемых ювелирных синетических камней можно отнести и камни, имеющие природные аналогами, но природные камни встречаются в виде мельчайших индивидов, поэтому они в ювелирном деле не применяются. Наиболее известным среди таких камней является муассанит, к числу менее известных относится цинкит. Оба имеют высокий показатель преломления. Муассанит с 1996 применяется в качестве имитации алмаза, а цинкит менее распространен поскольку обладает невысокой твердостью.

Кристалл синтетического муассонита Цинкит

ИАГ и ГГГ

Иттрий-алюминиевые гранаты и некоторые другие разновидности синтетических гранатов появились в начале 60-х годов и завоевали широкое признание на ювелирном рынке как ограночный материал. Наибольшее распространение среди синтетических гранатов получили иттрий-алюминиевые (ИАГ) и гадолиний-галлиевые (ГГГ). Кристаллы ИАГ и особенно ГГГ находят широкое применение в науке и технике и именно это стимулировало развитие работ по их синтезу и выращиванию. Применению синтетических гранатов как ювелирных камней способствовало разработка экономически выгодных методов их выращивания — методы направленной кристаллизации и зонной плавки.

Иттрий-алюминиевый гранат является единственным из синтетических гранатов, который до сих пор используется в ювелирных изделиях в качестве имитаций ювелирных камней. Беспримесные ИАГ бесцветны, введение примесей позволяет получать различные окраски, например, примесь хрома — зеленый цвет, кобальта — синий, марганца — красный, титана — желтый. Бесцветный ИАГ применяется в качестве имитации алмаза, а зеленый настолько похож на демантоид, что визуально отличить его практически невозможно.

Гадолиний-галлиевый гранат представляет собой прозрачный материал со слабым коричневым оттенком и очень сильный блеском, одно время имел некоторый успех в качестве имитации алмаза. Диагностические свойства ГГГ приведены в таблице. Следует отметить его невысокую твердость, которая не позволила ему получить широкое распространение в качестве ювелирного материала.

ИАГ имитация изумруда

Среди внутренних особенностей в синтетических гранатах часто наблюдаются зональность, газовые и твердые включения, блочность и трещиноватость. Диагностика ИАГ и других синтетических гранатов особых затруднений не вызывает

Фианит

В последнее время наиболее популярным из всех синтетических материалов, имитирующих алмаз, является фианит — стабилизированная кубическая окись циркония. Впервые кристаллы фианита были выращены в середине 60-х годов в нашей стране в Физическом институте им. П.И. Лебедева А.Н. СССР (ФИАН), в честь которого и были названы полученные кристаллы.

Для выращивания кристаллов фианита в настоящее время применяется метод гарнисажной плавки. Обладая набором важных для использования в научных и технических целях свойств, фианиты, тем не менее, очень скоро после разработки метода их получения начали применяться в ювелирной промышленности.

Этому способствовали прежде всего красота и поразительное внешнее сходство бесцветных ограненных фианитов с бриллиантами, а также способность их окрашиваться, при введении хромофорных примесей, в различные яркие цвета. Например, примесь европия придает фианитам розовый цвет, железа — желтоватый, кобальта — темно-лиловый, ванадия — зеленый, меди — желтый, а серий — ярко-красный. В последнее время в России разработана технология получения непрозрачных белых, розовых и черных разновидностей, которые выступают как имитации жемчуга, черного халцедона или черного алмаза. На сегодняшний день диагностика фианитов не представляет особых сложностей (к диагностическим свойствам относятся плотность, твердость, УФ-флюоресценция).

Фотсерит и кварц синий и зеленый

Среди синтетических камней, не имеющих природных аналогов следует также отметить синий, зеленый кварц и синий синтетический форстерит. Хотя кварц и форстерит встречаются в природе, но перечисленных цветовых разновидностей в сочетании с примесями и процессами, приводящими к возникновению такого цвета, в природе нет. Синтетический кварц выращивают гидротермальным методом. Для получения синего цвета в систему вводят примесь кобальта, а для получения зеленых и коричневых разновидностей — железо.

В целях эксперимента в небольших количествах был синтезирован форстерит, содержащий примесь кобальта. При введении даже незначительного количества данной примеси синтетический форстерит приобретает синюю окраску и сильный плеохроизм в красных тонах, что позволяет ему выступать в качестве имитации танзанита (популярного за рубежом синего цоизита).

Стекло (стразы)

В качестве имитаций природных ювелирных камней издавна применялись различные искусственные стекла, и они до сих пор продолжают широко использоваться в ювелирном деле.

Следует отметить, что существуют также разнообразные природные стекла — молдавиты, обсидиан, лешательерит и др.

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.

По цвету стекло может очень точно имитировать большинство ювелирных камней, тем более, что камни с низким показателем преломления обычно имеют стеклянный блеск. Хотя свойства стекол могут варьировать в широких пределах, к настоящему времени выявлены надежные диагностические признаки для определения имитаций из стекла. Наиболее важными являются: включения газовых пузырей (иногда достаточно крупных), аномальное двупреломление (наблюдается не всегда), раковистый излом (стекло является достаточно хрупким), показатели преломления и плотность (эти константы у стекол редко соответствуют константам имитируемых камней), также стекла часто содержат так называемые свили, напоминающие изогнутую зональность.

Что же говорить покупателям?

Камень выращен в лабораторных условиях при определенной температуре и давлении из натурального сырья (гидротермальным методом), это камень гидротермальный, то есть аналог Природного камня. При выращивании используется также крошка природного камня, можно говорить, что из более мелкого камня выращивается более крупный кристалл путем плавления.

Свойства и характеристики камня идентичны природному аналогу. Отличить Гидротермальный камень от природного может только гемолог и то с применением специального оборудования. Стоят камни значительно дешевле природных. Сегодня многие производители, используя в изделиях гидротермальные камни, выдают их за натуральные и это правда.

Как пример можно привести культивированный жемчуг, выращенный также при помощи человека.

Источник: www.livemaster.ru

Гидротермальный метод выращивания кристаллов

В этой статье расскажем как выращиваем синтетические драгоценные камни гидротермальным методом: как происходит процесс роста (синтеза) кристаллов.

Изумруды, похожие на те, что добывают в колумбийском месторождении Музо, можно получить в лабораторных условиях. И не только: гидротермальный метод позволяет синтезировать редчайшие биксбиты, морганиты, аметисты весом в несколько килограмм. Если контролировать процесс синтеза, количество включений будет приемлемым.

С гордостью отметим, что RusGems – единственная компания в мире, которая выращивает изумруд колумбийского цвета – самую дорогую разновидность!

Ключевые положения

Гидротермальный метод воссоздает условия, в которых растут природные драгоценные камни. Он позволяет синтезировать кристаллы:

• разных цветов, включая фантазийные;
• чистые, с небольшим количеством включений;
• доступные — по умеренной стоимости.

Вместе с тем, этот метод — не самый быстрый и не самый дешевый. Для гидротермального синтеза необходимо дорогостоящее оборудование, что сказывается и на цене кристаллов.

Суть метода

Синтетические кристаллы выращивают в автоклавах. Это толстостенные стальные сосуды с герметичной крышкой. Автоклавы способны выдерживать давление более 1000 атмосфер и температуру свыше 600 градусов на протяжении длительного времени.

В нижнюю часть автоклава помещают исходный материал — природные кристаллы низкого качества. Они заливаются водным раствором с добавлением солей-прекурсоров.

Чтобы раствор не вызвал коррозию стенок автоклава, используются защитные вставки. Они занимают всю его внутреннюю полость, или только часть. Вставки изготавливаются из химически инертных и тугоплавких металлов — золота, платины, иридия. Это увеличивает стоимость оборудования, и, как следствие — выращенных кристаллов.

В верхней части автоклава располагается затравка из натурального минерала — тонкая пластина берилла, корунда или кварца. Гидротермальный синтез осуществляется за счет температурного перепада. Автоклав нагревают, из-за чего более легкий раствор поднимается вверх, а плотный и холодный — опускается вниз. Цикл повторяется многократно.

Схема автоклава для гидротермального синтеза

1 — раствор
2 — криcталл
3 — печь
4 — вещество для кристаллизации
(T1

Какие камни синтезируют гидротермальным методом

Гидротермальным методом синтезируют камни группы берилла, корунда и кварца. Цвет кристаллов в каждой группе зависит от хромофоров: для получения изумруда нужен хром или ванадий, для морганита — марганец, для аквамарина — железо. Технологии роста также могут иметь свои особенности.

Гидротермальные изумруды

«Колумбийские» изумруды — самые востребованные. Это камни зеленого цвета с голубоватым подтоном, яркие и умеренно светлые. Колумбийскими они называются потому, что воспроизводят цвет изумрудов из Колумбии — признанного эталона, хоть и выращиваются на другом континенте.

Гидротермальным методом получают «колумбийские» изумруды высотой до 19 мм, разной степени чистоты. Между собой они немного отличаются: некоторые камни могут быть светлее или желтее других, но незначительно. Цена — выше, чем у других разновидностей.

«Изумруд Байрона» — второй по популярности. Этот камень имеет красивый голубовато-серый оттенок, и в целом намного светлее и голубее изумрудов «колумбийского» цвета. Насыщенность цвета вариативна, но всем камням присущ голубой оттенок, а темным крупным образцам — сероватый.

Гидротермальным методом выращивают «изумруды Байрона» высотой до 9 мм. Цена — ниже, чем у «колумбийских», но выше, чем у «замбийских».

«Замбийские» изумруды имеют цвет, характерный для месторождения в Замбии. Они темно-зеленые, иногда с легким желтоватым оттенком. Возможна незначительная цветовая зональность, расположенная параллельно затравке.

Гидротермальным методом выращивают «замбийские» изумруды высотой 4-10 мм. Более крупные кристаллы делать нецелесообразно из-за насыщенности. Изумруды «замбийского» цвета — самые дешевые.

Другие бериллы

Гидротермальным методом синтезируют:

• биксбиты;
• морганиты;
• аквамарины.

Кроме того, выращивают бериллы редкого неоново-голубого цвета — параиба. Это особенно перспективное направление. Турмалины параиба — одни из самых дорогих цветных камней, но до сих пор не синтезируются из-за высокой сложности процесса, а синтетические бериллы могут быть доступной заменой.

Корунды

Метод позволяет выращивать:

• сапфиры — синего, желтого, зеленого цвета;
• рубины разных оттенков.

Гидротермальные корунды имеют неплохие характеристики. Метод применяется не очень широко лишь потому, что есть альтернатива — метод Чохральского, позволяющий вырастить кристаллы высокого ювелирного качества.

Кварцы

Гидротермальным методом выращивают разновидности кварца:

• аметисты;
• цитрины;
• раухтопазы (дымчатый кварц);
• горный хрусталь;
• фантазийные синие и голубые кварцы;
• двухцветные аметрины с четко выраженной зональностью.

Метод позволяет синтезировать камни разного уровня прозрачности и значительного веса, до нескольких килограмм.

Примеси и включения

В гидротермальных кристаллах практически отсутствуют включения. Те, что есть — напоминают природные.

Для гидротермальных рубинов характерны скопления тонкодисперсных частиц — материала синтеза. В изумрудах встречаются «вуали» и «кружева», расположенные вдоль линий роста.

Гидротермальные кварцы — чище, соответствуют лучшим образцам природного кварца. Вблизи пластинки, которая служила затравкой, могут наблюдаться газово-жидкие включения, идентичные естественным. Иногда встречаются «перья» и «хлебные крошки».

Чем гидротермальные кристаллы отличаются от природных

Кристаллы, выращенные гидротермальным методом, относят к категории created, recreated or cultured gemstones, то есть воссозданным или культивированным драгоценным камням. Они имеют те же оптические, физические и химические свойства, что и натуральные камни. Это происходит потому, что кристаллы растут в условиях, максимально приближенных к естественным.

Внешне гидротермальный изумруд или аметист не отличить от природного.

Для этого нужна экспертиза с применением цветовых фильтров, определяющих поглощение красного и желто-зеленого спектра. Рекомендуем проводить ее только в сертифицированной геммологической лаборатории: неспециалист легко сделает ошибку.

Гидротермальные кристаллы могут иметь необычные цвета. Например, синий кварц или берилл параиба создают только в лаборатории — в природе их не существует.

Чем гидротермальные кристаллы отличаются от других выращенных

Гидротермальные кристаллы — хорошего ювелирного качества. Этот метод позволяет синтезировать драгоценные камни с малым количеством трещин, примесей и прочих дефектов. При правильном управлении процессами роста удается добиться такого же качества, что и при производстве флюсовым методом, но быстрее и со стабильным результатом.

Вместе с тем, гидротермальные кристаллы нельзя назвать самыми дешевыми. Для их выращивания используется дорогостоящее оборудование, зачастую — со вставками из благородных металлов. Это влияет на цену конечного продукта.

Камни с разнообразными оптическими эффектами — например, «звездчатые» рубины и сапфиры — гидротермальным методом не воспроизводятся. Для этого используется метод Вернейля.

Гидротермальный синтез кристалла не поддается прямому измерению и наблюдению. В отличие от флюсового метода, пополнять питающий материал невозможно, так как автоклав герметично закупорен. Из-за этого размер выращиваемых кристаллов ограничен, а для получения крупных образцов приходится использовать полученный кристалл в качестве затравки.

Источник: rusgems-shop.ru

Выращенные камни: драгоценный плод науки или натуральный обман

При выборе ювелирного изделия со вставками все чаще покупатели сталкиваются с таким понятием как выращенные камни, а также искусственные или синтетические.

Это вызывает недоверие и смущение, а иногда и негодование из-за «бессовестного подсовывания подделки». Однако не стоит торопиться с выводами, так как не всякий выращенный камушек на поверку окажется фальшивкой, а, наоборот, по качеству будет превосходить своего природного собрата.

Выращенные камни — это искусственно созданные в лабораторных условиях минералы идентичные с найденными в природе камнями по физико-химическим и оптическим показателям. В большинстве случаев, блеск, чистота и насыщенность цвета искусственных превосходят оригиналы. Жемчуг, взращенный на специальных фермах, также относится к этому типу, однако термин «синтетические» применимо только для минералов.

Появление искусственно выращенных камней

Алхимики всех времен и народов веками бились в поисках формулы «философского камня», того самого, который любой металл превращает в золото. Пока миру не известны положительные результаты этих экспериментов, однако искусственно выращивать настоящие драгоценные камни из недрагоценных материалов все же ученые научились. Истинно удачливым в этом вопросе оказался французский химик Огюст Вернейль, который в 1892 году вырастил в лаборатории первый в мире искусственный рубин. Его опыт и разработанная методика воодушевили многие промышленные компании на получение синтетических аналогов практически всех известных в природе самоцветов, в том числе и алмазов.

Жемчуг научились выращивать также в конце XIX века благодаря разработкам японского ученого Кокихи Микимото. В 1983 году Микимото получил свою первую жемчужину, выращенную в неволе. Секрет заключался в подсаживании к моллюску инородного вещества, после чего, собственно, и начинался рост перламутрового создания. При получении Микомото в 1919 году патента на свое изобретение, культивированный жемчуг в огромных количествах заполонил европейские рынки.

Особую популярность выращенные рубины, изумруды, сапфиры и жемчуга приобрели в начале XX века. Толчком к этому послужил официальный запрет Banque de France (Банк Франции) на торговлю драгоценными металлами и камнями. Причиной всему являлась Вторая мировая война, да и после первых военных действий экономика европейских стран еще не восстановилась. Спрос на ювелирные изделия все же не снижался, но мастера изготавливали свои новые шедевры из переплавленных «старых» изделий, а камни приходилось использовать в большинстве своем синтетические.

Выращенные камни для королевских особ

Принцесса Йоркская Маргарет Роуз имела в своей коллекции несколько драгоценных предметов от ювелира Джона Дональда. Изюминкой брошей, колье и серег является то, что при их изготовлении были использованы синтетические бриллианты, рубины и изумруды. В 2006 году на знаменитом аукционе Сотбис всеобщему обозрению были представлены несколько лотов из этих драгоценностей. Первоначальная стоимость каждого из лотов не превышала и 3 тысяч долларов. Однако, например, брошь Принцессы Маргарет из золота весом 18 карат в виде звезды с искусственными изумрудами и бриллиантами продали почти за 25 тысяч долларов.

Ее Величество Елизавета II, королева Англии, в своей частной коллекции до сих пор держит изумительной красоты желтые бриллианты, родом из американской лаборатории компании Gemesis. Драгоценные камни инкрустированы во многие ювелирные украшения, которые занимают почетные места в специальной комнате Букингемского дворца.

Выращенные камни в дизайнерском искусстве

Со времен первых разработок по получению синтетических камней в мире появилось множество компаний по всему миру, в том числе и в России, занимающихся промышленным выращиванием минералов высочайшего качества.

Например, американская компания Gemesis на протяжении десятилетий успешно выращивает бриллианты, которые не стесняются применять многие ювелиры при создании очередной коллекции драгоценностей. Так, дизайнер Taryn Rose уже несколько лет сотрудничает с Gemesis.

Желтые бриллианты различной огранки прекрасно смотрятся в кольцах, подвесках и серьгах, чья стоимость составляет от 5 до 25 тысяч долларов. А один из привлеченных художников-разработчиков ювелирных изделий Lee Havens создал колье из 72 желтых синтетических бриллиантов общим весом 64 карата и стоимостью 500 тысяч долларов. Знаменитая марка Solaura, под чьим именем создаются ювелирные произведения высшего класса для VIP-персон, также использует исключительно бриллианты Gemesis. Так, Хиллари Клинтон, бывшая первая леди США, предпочитает выходить в свет в украшении с бриллиантом в 4,25 карата ослепительно солнечного цвета от дизайнера Henry Dunay.

Но Gemesis не являются монополистами в деле выращивания драгоценных камней. Например, знаменитая австрийская компания Swarovski — это не только кристаллы из горного хрусталя, но и довольно крупное развитое производство под маркой Signity по синтезированию и огранке самоцветов высочайшего качества, которые можно встретить практически во всех коллекциях Swarovski. Кстати, опыт австрийцы переняли в 1967 году у предприятий России, в основном это были методики по выращиванию фианитов или циркония.

Выращенный жемчуг используют практически все мировые дизайнеры, тем не менее, японский «родитель» схемы получения перламутровых камней Микомото сам создал бренд под своим именем. Ежегодно в свет выходят потрясающие коллекции с использованием культивированного жемчуга. Например, одно из украшений под названием Miki — миниатюрные броши в виде маленьких золотых мышек с жемчужиной на спинах. Изюминкой украшения является особый механизм, позволяющий менять бусины разного цвета — от ослепительно белого до иссиня-черного оттенка.

Выращенные камни поистине являются самым лучшим творением человечества. Назвать их подделкой или имитацией — крайне неверно и ошибочно. Такая роскошь достойна лишь лучших ювелирных произведений и того, чтобы ими восхищались многие и многие лета.

Елена Пондина

Источник: uvelir.info

Можно ли в домашних условиях вырастить алмаз

Драгоценные камни используются не только для создания украшений. Их приобретение — популярный способ инвестировать заработанные средства. Цена на алмазы, сапфиры, изумруды и рубины остается стабильно высокой, а сами камни могут храниться многие годы и передаваться по наследству. Чтобы сделать драгоценности более доступными, ученые разрабатывают и совершенствуют технологии получения синтетических ювелирных камней. Некоторые любители драгоценностей тоже ищут способы, позволяющие вырастить алмаз и другие кристаллы в домашних условиях.

Технологии производства драгоценных камней

Первые попытки изготовления искусственных самоцветов относятся к 4000 г. до н. э. Это были бусины, покрытые синей эмалью, имитирующие лазурит. Позже аналоги драгоценных камней изготавливались из цветного стекла, потом — из пластика. Первый эксперимент, в результате которого ученым удалось вырастить минерал, относится к XIX веку. В своей лаборатории француз Марк Годен получил небольшие кристаллы рубина, пытаясь воспроизвести природные процессы кристаллизации.

Современным ученым доступны все знания предшественников, точные приборы и установки, способные создавать очень высокую температуру и давление. Химики и физики практикуют много методов для производства синтезированных камней, в том числе алмазов. Основой для их получения могут быть:

• расплавы;
• растворы;
• газовые среды.

Соответственно, кристалл можно вырастить как преобразованием исходного твердого вещества, так и созданием образца из жидкой или газообразной фазы.

Одной из самых сложных технологий является получение алмаза. Разработка методов его синтеза отталкивалась от того, что бриллиант имеет тот же состав, что и графит. Но заставить одно вещество превратиться в другое непросто. Чтобы сделать алмаз, потребуется температура 1600 ℃ и выше и давление около 110 000 атмосфер. Существуют непроверенные народные методы получения алмаза из графита в домашних условиях с использованием электричества или взрывчатых веществ, но вероятность их успешного применения стремится к нулю.

Чтобы добиться от полученного алмаза ювелирного качества, потребуется еще более сложная промышленная методика, особенности которой производители не раскрывают.

Впервые камни ювелирного качества были получены в 1970 году в Америке компанией «Дженерал электрик»

Наиболее безопасный способ, который можно опробовать, чтобы вырастить алмаз вне лаборатории, требует применения следующих компонентов и приспособлений:

• грифель из карандаша;
• провод;
• жидкий азот или вода;
• источник напряжения.

Каждый из концов кусочка графита нужно обмотать проводом и заморозить грифель в жидком азоте. Если жидкого азота нет, можно поместить заготовку в емкость с водой и заморозить. Следующий шаг — соединить концы провода с источником напряжения и провести через грифель ток. В результате графит должен превратиться в алмаз, то есть приобрести его твердость.

Органические соли

Чтобы синтезировать кристаллы из растворов, в качестве основы используются органические соли. Из этих веществ, называемых квасцами, Марк Годен получил кристаллы рубина. Для этого он сплавил сульфат калия и алюминия с хроматом калия.

Используя некоторые из веществ, любители химии выращивают кристаллы самостоятельно. Например, в домашних условиях получают красивые ярко-синие кристаллические образования из медного купороса. Кроме того, для самостоятельного выращивания минералов различных цветов можно использовать:

• хлорид калия;
• железный купорос;
• сульфат никеля;
• алюмокалиевые квасцы;
• соль Мора;
• калиевую селитру и некоторые другие.

Выбирая подходящий реагент, учитывают, что он должен отвечать таким требованиям:

• растворяться в воде или другом растворителе;
• быть стабильным к повышению температуры;
• не представлять опасности для здоровья при правильном использовании.

Методика выращивания кристаллов из органических солей основана на приготовлении перенасыщенных растворов с последующей кристаллизацией в открытой емкости. Процесс получения красивого «камня» занимает не один месяц и состоит из нескольких ключевых шагов.

Приготовление маточного раствора

Этот этап включает ряд действий:

1. В термостойкий стакан объемом 1 л налить 700–800 мл достаточно горячей воды, температура которой равна 50 ℃.
2. Постепенно — по 1 столовой ложке — добавлять выбранное вещество и перемешивать состав до полного растворения порошка.
3. Когда раствор станет насыщенным, то есть вещество перестанет растворяться, добавить еще 2 столовые ложки и оставить на 24 часа.
4. Чтобы в жидкость не попали посторонние частички пыли, емкость можно накрыть листом фильтровальной бумаги.

Получение затравки

Включает в себя несколько шагов:

1. Для начала понадобится перелить полученную жидкость в термостойкую колбу, пропуская ее через фильтр, и добавить 1 чайную ложку вещества, в качестве которого могут выступать выпавшие в первоначальном растворе кристаллы.
2. Чтобы вещество растворилось, рекомендуют нагревать емкость на водяной бане при температуре не выше 60–70 ℃.
3. Чистую емкость ополоснуть кипятком, чтобы она нагрелась до той же температуры, что и раствор, и перелить жидкость в посуду.
4. Обернуть емкость тканью, например, полотенцем, накрыть фильтровальной бумагой и дать остыть.
5. Когда состав станет прохладным, на дне и стенках стакана образуются небольшие кристаллы, из них надо выбрать один, который и станет основой будущей «драгоценности».

Получение камня

Выращивание монокристалла будет производиться из полученной затравки:

1. Понравившийся образец надо плотно обмотать ниткой или леской.
2. Другой конец нити можно намотать на палочку или карандаш, которые будут служить опорой.
3. Опустить затравку в стакан с раствором комнатной температуры.
4. Кристалл растет постепенно, в течение этого периода его нельзя вытаскивать или поворачивать. Если жидкость будет испаряться, обнажая «камень», потребуется долить раствор.
5. После того как кристалл достигнет желаемых размеров, его следует аккуратно достать и положить на салфетку.

Иногда выращенные образцы подвержены выветриванию, то есть разрушаются при испарении кристаллизационной жидкости и превращаются в порошок. Сохранить их можно в парафине или под слоем растительного масла.

Некоторые специалисты рекомендуют покрывать поверхность кристалла 2 слоями бесцветного лака

Метод Огюста Вернейля

В конце XVIII — начале XIX века году ученый из Франции Огюст Вернейль разработал новый метод получения искусственных рубинов, называемый также «плавление в пламени». Этот способ обозначил начало этапа промышленного синтеза драгоценных камней. Их стали использовать не только в ювелирном деле, но и в производстве часов, измерительных приборов и для других технических целей.

Вернейль сконструировал и испробовал конструкцию, состоящую из кислородно-водородной горелки, дозатора порошка, из которого будет синтезироваться самоцвет, и керамического основания. В такой печи за 3–4 часа можно вырастить кристалл длиной 40–50 мм. В зависимости от химического состава порошка получают камни различных цветов, а также их звездчатые разновидности.

Однако вырастить с помощью этой методики бриллиант в домашних условиях не получится — таким образом синтезируют, как правило, корунды (рубины и сапфиры), шпинель. В устройстве Вернейля получают синтетические титанит стронция и рутил, которые по блеску могут соперничать с бриллиантами, однако обладают меньшей твердостью. Качественными имитациями алмазов также являются гранатиты, ниобат лития и фианит.

Аппарат для работ на дому

Чтобы освоить выращивание драгоценных камней в домашних условиях, потребуется собрать аппарат, используя образец Вернейля, или приобрести готовый. Устройство должно включать в себя:

• механизм, обеспечивающий постепенное поступление вещества в бункер и потом в горелку;
• муфель;
• катетометр;
• 2 отдельные системы подачи кислорода и водорода;
• кристаллодержатель и механизм его опускания.

В зависимости от выбранного вещества можно вырастить камни различной окраски:

• оксид кобальта — синие и зеленые;
• оксид железа — розовые;
• оксид ванадия — зеленые и серые.

Потребляемая мощность прибора составляет около 3 кВт. Для производства синтетического рубина весом 5–6 г потребуется примерно 3 часа, 0,2 г окиси хрома и 6 г порошка окиси алюминия.

Как выращивать алмазы в домашних условиях

Выращивание «аналогов» алмазов можно организовать, используя доступные на любой кухне сахар или соль. Для начала эксперимента потребуются:

• дистиллированная или кипяченая чистая вода;
• соль;
• нитка или леска;
• карандаш.

Процесс состоит из следующих шагов:

1. Создать перенасыщенный раствор: в воду комнатной температуры постепенно добавлять соль и перемешивать ее до тех пор, пока крупицы не перестанут растворяться.
2. Нить намотать на карандаш так, чтобы конец ее не доходил до дна емкости. Опустить нить в жидкость.
3. Через несколько дней нить покроется кристалликами. Надо выбрать самый крупный образец, прикрепить его к новой нити и опустить в профильтрованный раствор.
4. Постепенно «алмаз» будет увеличиваться. Если вода перестанет покрывать алмаз, надо сделать перенасыщенный раствор и долить его в емкость с образцом.

Если добавить в раствор пищевые красители, можно будет вырастить разноцветные кристаллы. Поскольку все используемые в эксперименте вещества не представляют угрозы здоровью, выращивать алмаз из соляного или сахарного раствора можно вместе с детьми.

Советы для домашних экспериментов

Чтобы повысить вероятность успешного создания алмаза своими руками, потребуется соблюдать некоторые рекомендации:

• брать дистиллированную воду — в жидкости не должно быть примесей;
• при работе с химическими веществами надо использовать перчатки и специальную посуду;
• лабораторный фильтр можно заменить марлей, ватой или бумагой;
• вода для раствора должна быть теплой, но не очень горячей;
• в комнате, где будет стоять емкость, должна поддерживаться постоянная температура, без резких перепадов, иначе кристалл вырастет быстро, но будет хрупким;
• при добавлении нового раствора его температура и температура основного должны быть одинаковыми;
• при выращивании прозрачных кристаллов не стоит торопиться — при ускоренном росте они становятся мутными.

Синтетические ювелирные камни обладают всеми достоинствами природных аналогов. Более того, полученные в лаборатории алмазы имеют даже большую твердость и чистоту. Пока ученые не придумали недорогие и доступные каждому способы получения самоцветов в домашних условиях, поэтому любители драгоценностей могут вырастить красивые разноцветные кристаллы из растворов соли или сахара и создать из них собственную коллекцию.

Источник: moikamni.info