Драгоценные камни.

Синтетические камни

Синтетические камни

Первым шагом при изучении кристаллического вещества является определение его физических и химических свойств, а также данных о его внутреннем строении. Обратный процесс, значительно более трудный,— построить или синтезировать это вещество из составляющих его атомов. Неизвестные широким массам исследования по синтезу минералов давно уже проводились в стенах лабораторий в разных частях света, и по мере того как развитие науки и техники давало в руки экспериментаторов все более эффективные средства (даже если сравнивать со средствами, имеющимися в распоряжении природы), опыты исследователей становились все успешнее и изыскания все время расширялись. Однако власть природы столь велика, что люди из-за неосведомленности о достижениях в этой области долго не верили в то, что человек может воспроизвести сокровища, которые ценой тяжелого труда добываются из недр земли. Когда же было неоспоримо доказано, что упорные усилия человека поставить природу себе на службу не пропали даром, возникло некоторое опасение, что драгоценные камни обесценятся. Это обстоятельство заставило ювелиров создать в главных научно-исследовательских центрах лаборатории, в которых проводилось сравнительное изучение подлинных и искусственных драгоценных камней и, кроме того, совершенствовалась новая техника, которой требовали обстоятельства. Подлинность драгоценных камней представляет по меньшей мере личный интерес, но пока существует большое и даже огромное несоответствие в ценах на природные и изготовленные человеком продукты, этот вопрос имеет и чрезвычайно большое практическое значение.
Кристаллизация может происходить различными способами:.
1.
Из расплавленного вещества при охлаждении. В этом случае высокие температуры неизбежно приведут к тому, что большая часть материала драгоценных камней расплавится, и классическим приемом должен быть способ Вернейля — плавление в пламени. Для того чтобы использовать материал в качестве драгоценного камня, необходимо наличие отдельных кристаллов, а не поликристаллических агрегатов и применение методов, обеспечивающих получение именно кристаллов. Ростом отдельных кристаллов можно управлять при помощи изменения температуры вдоль длинного узкого тигля; кроме того, эти кристаллы можно «вытянуть из расплава», как в методе Чохральского.
2.
При выделении вещества из насыщенного раствора. В природе растворителем может быть не только вода, холодная или горячая, содержащая газ или кислоту, но и расплавленная порода; при этом температура или давление (или и то, и другое) могут быть исключительно высокими. Гидротермальный синтез осуществляется в автоклаве, обычно при умеренных температурах и давлениях от средних до высоких. Методы плавления с добавлением флюса предусматривают использование тугоплавких растворителей.
3.
При сублимации паров вещества, т. е. путем непосредственного перехода в твердое состояние, минуя жидкую фазу.
4.
Осаждением вещества из раствора, его содержащего, когда оно свободно выпадает в осадок при химической реакции.
Для синтеза драгоценных камней методы 3 и 4 в настоящее время применяются редко.
При прочих равных условиях, чем проще состав вещества, тем легче получить это вещество; вместо образования одного вещества сложного состава может существовать тенденция к выпадению двух или более различных веществ, если только условия выдержаны не очень точно. Приведем пример: если три молекулы — окись бериллия (ВеО), глинозем (А1
0
) и кремнезем (Si0
) — соединить в различных пропорциях, они дадут разные минералы; в одной экспериментальной работе показано, что при определенных условиях сначала образуется кварц в форме тридимита, а затем, по мере постепенного повышения температуры, берилл и наконец фенакит. Кроме того, эта проблема осложняется тем, что некоторые вещества, например кремнезем, будут кристаллизоваться в различных формах в зависимости от условий температуры и давления. Простейшими по составу среди драгоценных камней являются алмаз (кристаллический углерод С), корунд (кристаллическая окись алюминия А1
0
), шпинель (кристаллическая окись магния и алюминия MgAl
0
) и кварц (кристаллический кремнезем SiO
). Берилл (кристаллический алюмосиликат бериллия Be
Al
(Si
O
)) по составу более сложен, но из-за относительного недостатка высокосортного природного изумруда его синтез привлекает значительное внимание. Обсудим теперь искусственное получение этих и других драгоценных камней.
а.