скронево нижньощелепний суглоб
модульний тест программы пример

Синтетический изумруд

Синтетический изумруд

Зеленая разновидность берилла, известная как изумруд, является столь привлекательной и вызывает столь большое желание владеть ею, что успешный синтез этой разновидности имел не только научный интерес. Даже скромный успех опытов по перекристаллизации рубинов из обломков природных камней достаточно обнадеживал исследователей, проводивших подобные опыты с измельченными бериллами; цвет, который изменялся при нагревании в пламени гремучего газа, восстанавливали предварительной добавкой небольшого количества окиси хрома. Однако эти опыты потерпели неудачу: при плавлении всякий раз образовывалось стекло, а не кристалл; следовательно, было прискорбной ошибкой назвать такие изделия научными изумрудами, поскольку они не были ни изумрудами, ни тем более научными. От истинных изумрудов они отличались, во-первых, по цвету, хотя и зеленому, но цвету листьев, а не настоящего изумруда, и, во-вторых, по физическим свойствам
— показателю преломления (1,508—1,527) и удельному весу (2,417—2,489), которые были несколько ниже, чем у кристаллов изумруда. Изготовление бериллового стекла путем плавления обломков берилла в пламени гремучего газа не является новшеством: действительно, оно известно с начала прошлого века
, но не привлекало внимания ювелиров вплоть до того момента, когда была установлена возможность получения синтетических камней.
Первые успешные опыты по синтезу изумрудов осуществили, по-видимому, Отфель и Перре
. Во время долгих и сложных экспериментов по изготовлению различных силикатов бериллия им удалось получить крошечные кристаллы изумрудов. Лучших результатов они добились, поместив смесь бериллия, кремнезема и глинозема (в соответствующих составу берилла пропорциях) под покрытие из димолибдата лития в платиновый тигель, который поставили в автоклав. Температуру, после того как она повысилась до слабого нагрева и поддерживалась на таком уровне 24 часа, повышали почти до 800°С, и на этой точке удерживали в течение 15 дней. Выясйилось, что температура не должна превышать 800°, так как в противном случае вместо берилла образуется силикат бериллия фенакит Be
Si04. В первую стадию соединение лития давало кристаллы в форме октаэдров, затем, по мере увеличения температуры, октаэдры замещались призматическими кристаллами берилла, и наконец, когда все октаэдры исчезали, происходило, как правило, разрастание более крупных призм за счет мелких. В конце опыта массу после остывания измельчали и, растворяя ее в разбавленной соляной кислоте, освобождали кристаллы берилла. Было установлено, что не содержащие включений (насколько это вообще возможно) кристаллы имеют удельный вес 2,67 и состав их точно соответствует формуле берилла. При температуре 750°С кристаллы получались в виде коротких таблитчатых гексагональных призм, а при 800°С они становились более вытянутыми, так что длина их была равна или диаметру, или превышала его в 1,5 раза. Добавка к смеси хрома придавала кристаллам зеленый оттенок, такой же яркий, как и у лучших природных изумрудов; если добавка составляла 0,001 смеси, окись хрома целиком поглощалась кристаллами, а если она достигала.
0,003, то большая часть окиси хрома оставалась во вмещающей массе. По форме кристаллы были почти совершенны, хотя и слишком малы для ювелирных целей.
В 1911 г. к экспериментам, которые начались с повторения опытов Отфеля и Перре, приступила компания «ИГ Фарбенин-дустри» в Биттерфельде; первые отдельные кристаллы синтетических изумрудов, пригодные для огранки, удалось получить почти через 20 лет; они были выпущены в продажу под фирменным названием «игмсральд». В то время никаких подробных сообщений.
об этом опубликовано не было, но в 1942 г. производство камней прекратили, и тогда появилось описание процесса. Кристаллы выращивали из расплава ВеО, А1
0
и Si0
, добавляя в качестве флюса кислый молибдат лития, в платиновом тигле, который нагревался с помощью электричества. Выяснилось, что необходимым условием является отсутствие пересыщения смеси, которое наступало тогда, когда все три компонента распределялись равномерно, в результате чего образовывались только мелкие кристаллы. Поэтому кремнезем подавали в виде измельченного кварца, помещая его на платиновой сетке на небольшом расстоянии от дна сосуда. Воспроизведение истинного изумрудного цвета столкнулось с некоторыми затруднениями (добавка Сг
0
давала голубовато-зеленый оттенок), но в конце концов удалось получить друзу кристаллов с такой же превосходной окраской, как у лучших природных изумрудов, и достаточно больших для того, чтобы после огранки дать камни весом по меньшей мере в один карат. У игмеральда отчетливо проявилась более яркая флюоресценция в ультрафиолетовом свете, чем у природных изумрудов. Кроме того, было установлено, что показатель преломления, двупреломление и удельный вес синтетических изумрудов ниже самых низких значений, наблюдаемых у природных изумрудов (см. таблицу на стр. 199).
Почти одновременно с опытами, проводившимися «Фарбенин-дустри», Кэррол Ф. Чэтем начал эксперименты в научно-исследовательской лаборатории близ Сан-Франциско. Первый искусственный изумруд весом в один карат он вырастил в 1935 г., а с 1940 г. был налажен выпуск промышленной продукции. Необработанный кристалл весом 1014 каратов был подарен Смитсоновскому институту для коллекции драгоценных камней, а другой, весом 1275 каратов,—Гарвардскому музею. Подробности о процессе изготовления таких камней держали в строгом секрете; стало известно лишь о том, что кристаллизация происходит медленно. Некоторое время думали, что это гидротермальный синтез, но теперь считают, что кристаллы выращивают из расплава. Внешний вид скоплений кристаллов, неподвижно прикрепленных к корке, свидетельствует о том, что затравки не используются. Показатели преломления, двупреломление и удельный вес, как и у игмеральда, ниже, чем у природных кристаллов, У син--
Светопреломление
Удельный.
вес
обыкновенный.
луч
необыкновенный луч
Двупрелом.
ление
Синтетическое
камни
Игмеральд
2,65—2,66
1,563—1,566
1,559—1,562
0,003—0,004
Чэтем
2,645—2,665
1,563—1,565
1,560—1,562
0,003—0,004
Церфасс
2,655—2,660
1,561—1,562
1,555—1,558
0,003—0,006
Жильсон
2,65—2,69
1,562—1,567
1,557—1,564
0,003—0,005
Линде
2,67—2,69
1,571—1,578
1,566—1,572
0,005—0,007
Лехлейтнер
2,676—2,713
1,570—1,590
1,566—1,583
0,004-0,007
Натуральные.
камни
Бразилия
2,67—2,70
1,571—1,573
1,566-1,568
0,005—0,006
Чивор
2,68—2,69
1,575—1,577
1,565—1,571
0,005—0,006
Пуна
2,69
1,578
1,573
0,005
Музо
2,69—2,71
1,584
1,578
0,005—0,006
Урал
2,70—2,74
1,579-1,582
1,573—1,575
0,006—0,007
Хабахталь
2,74
1,589—1,591
1,583—1,584
0,007
Айдсфоль
2,68—2,76
1,591
1,584
0,007
Трансвааль
2,72—2,77
1,587—1,593
1,580—1,586
0,007
Индия
2,73—2,74
1,592—1,593
1,585—1,586
0,007
Пакистан
2,74—2,77
1,595—1,598
1,588—1,590
0,007—0,008
Зимбабве
2,74—2,77
1,588—1,595
1,581—1,588
0,007
Аквамарин и желтый берилл Морганит
2,68—2,75
1,580—1,586
1,570-1,575
0,005—0,006
2,78—2,90
1,588-1,599
1,580—1,588
0,008—0,011
тетических камней наблюдается интенсивная красная окраска, если смотреть на них через фильтр Челси или через скрещенные фильтры, и огненно-красный цвет в ультрафиолетовых лучах.
В 1963 г. на европейском рынке появились два новых искусственных изумруда: один изготовил В. Церфасс из города Идар-©берштейн, ФРГ, а другой П. Жильсон из города Па-де-Кале во Франции. Как и в случае с камнями Чэтема, о производственном процессе можно было лишь строить догадки, и сначала предполагали, что оба изумруда были выращены гидротермальным способом (это определенно проскальзывало в литературе, касающейся изумрудов Жильсона). Однако сравнение свойств игмеральда, изумрудов Чэтема, Церфасса и Жильсона между собой и со свойствами камней, полученных недавно компанией «Линде»
путем кристаллизации из расплава с добавкой безводного молибдата лития, неоспоримо свидетельствует о том, что все эти камни изготовлены методом плавления с флюсом. Всем им свойственны в общем низкие константы, которые отличают их от натуральных изумрудов. Кроме того, под микроскопом с небольшим увеличением или под сильной лупой в них наблюдаются характерные буалеподобные образования (фото 14), состоящие из включений флюса, часто с пузырьками газа. Показатель преломления флюса (или стекловатого, или кристаллического) выше, чем показатель преломления вмещающего кристалла. Синтетический изумруд получили также гидротермальным способом. Считают, что этот процесс использовал Э. Наккен во Франкфурте приблизительно в.
1928 г., хотя по некоторым характеристикам изготовленные им камни похожи на игмеральд и другие искусственные изумруды, полученные, как полагают, методом плавления с флюсом. В 1960 г. Й. Лехлейтнер из Инсбрука, Австрия, получил, по-видимому, первые сложные бериллы с синтетическим покрытием. Эти камни состояли из ограненных кусочков бесцветного или слабоокрашен-ного берилла, на которых гидротермальным путем закономерно наращивалась оболочка из синтетического изумруда. Для них было предложено название «эмерит», в дальнейшем замененное названием «симеральд». Показатели преломления (1,575—1,581), двупреломление (0,005—0,006) и удельный вес (2,68—2,71) их были выше, чем у других искусственных изумрудов, и находились в тех же пределах, что и у природных кристаллов. Жидкие включения в таких гидротермальных кристаллах, как вышеописанные, имеют низкий показатель преломления, близкий к показателю преломления воды. Среди полученных позже разновидностей были такие, в которых изумрудная оболочка до полировки защищалась дополнительным покрытием из берилла. Кристаллы более глубокого цвета изготавливали следующим образом: слой изумруда заключали между слоями берилла, а затем камень покрывали еще одной оболочкой изумруда; синтетические кристаллы получали на удаляемой потом затравке из натурального кристалла в результате многократного наращивания оболочками искусственного вещества. Сложное строение всех этих камней можно обнаружить при тщательном изучении их под десятикратной лупой или под микроскопом, рассматривая главным образом кристалл, положенный на ребро, параллельно табличной грани.
Недавно компания «Линде» изготовила гидротермальным способом искусственный изумруд высокого качества. Выращивание производилось в несколько этапов, и затравку молото было удалить. Чтобы обеспечить быстрый рост кристалла, зародышевые пластинки вырезают под углом к оптической оси. Оптические константы (.
0,006) и удельный вес (2,67—2,69) находятся в тех же пределах, что и величины, характерные для натуральных изумрудов; удалось добиться и превосходного цвета, и высоких оптических качеств синтетических изумрудов. Характерным их свойством является интенсивная красная флюоресценция.
Небольшое количество синтетических бериллов, окрашенных ванадием (без примеси хрома) в яркий травяно-зеленый цвет, было получено гидротермальным способом компанией «Кристалл ризеч» из Мельбурна, Австралия. Константы этих бериллов почти совпадают с константами кристаллов, полученных компанией «Линде», но в спектре поглощения имеются характерные отличия от природных изумрудов: в красной части спектра отсутствуют тонкие линии хрома. В СССР и Австралии были изготовлены другие окрашенные «фальшивые» бериллы, в том числе светло-зеленые (Ni), серовато-зеленые (Мп), светло-голубые (Си), темно-голубые (Fe), розовато-коричневые (Со).
Утверждения, что изумруд был синтезирован путем непосредственного нагревания берилла в пламени горелки при атмосферном давлении, следует рассматривать с некоторым недоверием, так как считают, что берилл плавится инконгруэнтно (как это недавно подтвердилось) *; однако в последнее время появилось сообщение о кристаллизации порошка берилла с образованием отдельных кристаллов при высоких температурах и давлениях.
Чтобы определить, какое происхождение — природное или искусственное — имеет изумруд, вначале нужно тщательно исследовать его под лупой с десятикратным увеличением или под микроскопом и установить, есть ли в нем включения. Три испытания, описанные ниже, в прошлом имели важное значение для проверки происхождения изумрудов. В то время как удельный вес и оптические константы природных изумрудов изменяются в зависимости от характера и количества примесей, в физических свойствах синтетических камней наблюдается замечательное постоянство, благодаря тому что их изготавливают из чистых веществ. Для того чтобы проверить удельный вес, нужно приготовить тяжелую жидкость, например разбавив бромоформ так, чтобы в нем плавал кусочек кварца. В такой жидкости все природные изумруды утонут, а старые искусственные камни всплывут.
Другим испытанием, которое легко осуществить, является погружение камней в иммерсионную жидкость с показателем преломления n
= 1 ,57; для этого обычно используют бензоат бензила. Показатель преломления более старых синтетических камней ниже этого значения, а природных изумрудов — выше.
Наконец, третьим испытанием является проверка флюоресценции при помощи фильтра Челси, скрещенных фильтров или ультрафиолетовой лампы. Более ранние синтетические камни обладают резкой, а некоторые более поздние — чрезвычайно резкой флюоресценцией по сравнению с натуральными изумрудами (у некоторых природных камней она вообще отсутствует).
Однако недавно полученные камни отчасти затемняют эту картину. Показатели преломления, двупреломление и удельный вес некоторых искусственных изумрудов, полученных в самое последнее время (особенно разностей, выращенных гидротермально), укладываются в пределы значений, свойственных натуральным изумрудам. Резкую флюоресценцию фактически удалось устранить добавкой железа (которое можно обнаружить в спектре по четким полосам 4270 А
). Эти три испытания все еще применяют, но ведущее значение приобретает исследование включений.
д.