Гидротермальный изумруд

Изумруд – один из самых дорогих природных драгоценных камней. По своей ценности он занимает третье место после алмаза и рубина.
Добыча качественных природных образцов с каждым годом снижается, их стоимость очень высока, а человек всегда стремился стать обладателем уникальных ценностей. Поэтому первые опыты по получению изумруда искусственным путем ставились учеными почти 200 лет назад.

 

Вполне понятно, почему спрос на синтетические аналоги драгоценных камней постоянно растет. В настоящее время искусственное получение изумруда имеет большое значение в технических отраслях, а также в производстве ювелирных изделий, где наряду с редкими природными самоцветами применяют кристаллы, созданные в лабораторных условиях.

В современной классификации синтетические ювелирные камни делятся на четыре группы.
Изумруд, выращенный человеком, относится к первой:
Аналоги природных ювелирных камней.
К сведению, к этой группе также относятся искусственно выращенные самые редкие и дорогие минералы: алмаз, корунд, шпинель, кварц, опал, александрит, сподумен, малахит, бирюза, фенакит.

Названия аналогов природного изумруда: искусственный изумруд, синтетический изумруд, нано-изумруд, гидротермальный изумруд.

Выращивание изумрудов

Технический прогресс не стоит на месте и за последние несколько десятилетий ученым удалось добиться получения синтетических изумрудов, которые по своим свойствам и внешнему виду нисколько не уступают натуральным, а по некоторым показателям даже превосходят природные экземпляры.

Основные методы выращивания кристаллов:

• флюсовый (синтез из раствора в расплаве);
• гидротермальный.

Флюсовый метод (раствор-расплавный)

Первые эксперименты проводились французом Ж.-Ж. Эбельманом. В 1851 году он сообщил, что добился успешного роста флюсовых синтетических изумрудов.

Принцип метода.
В чашу, изготовленную из инертного вещества (чаще всего это платина) загружается смесь из растворителя (флюса) и компонентов, образующих изумруд (оксидов бериллия и алюминия). Также в чашу (тигль) помещается термоустойчивая кварцевая пластина или затравка: высококачественный кристалл природного берилла, аквамарина или синтетического изумруда.
Содержимое тигля сперва нагревают до температуры 700-1200^оС, получая расплав всех компонентов, а затем постепенно охлаждают. При этом на кварце или затравке идет осаждение и нарастание кристаллов изумруда.
Иногда кристаллы могут нарастать в виде плотных друз.

Преимущества метода: выращенные кристаллы имеют естественные грани.
Недостатки:

• может возникнуть аномальный или прерывистый рост кристаллитов, что приводит к неоднородной микроструктуре получаемого изумруда;
• медленный рост и небольшой размер получаемых кристаллов: около 2 см за год непрерывного процесса.

Флюсовым методом выращивают: алмаз, шпинель, хризоберилл, бериллы.

Гидротермальный метод

Первые положительные результаты по выращиванию гидротермального изумруда были получены в 60-х годах 20 века в США (компания Union Carbide, соавтор изобретения – научный сотрудник компании Эдит Фланиген).
Одновременно работы в этом направлении шли в СССР. В начале 70-х годов 20 века группа новосибирских ученых под руководством В. Кляхина смогла решить эту задачу.  Рост кристаллов изумруда был достигнут способом кристаллизации из гидротермальных растворов.

Принцип метода.
Выращивание кристаллов идет в стальном герметичном автоклаве, поделенном на две части. В нижнюю (зона растворения) загружаются измельченный природный берилл, вода и специальная смесь, повышающая растворимость берилла.
В верхней (зона роста) находятся пластины из синтетического изумруда, выполняющие роль затравки.

При нагревании автоклава до 500-600˚С и внутреннем давлении около 150 МПа (примерно 1500 атмосфер) в зоне растворения происходит растворение бериллсодержащих веществ и насыщение раствора. Затем сильно концентрированный раствор поступает в зону роста, остывает, из него выкристаллизовывается основное вещество (алюмосиликат бериллия), которое оседает на затравочных пластинах. В результате идет рост кристаллических образований. Их химическая формула представляет собой чистейший изумруд.
Один цикл длится 30 дней. За это время вырастает около 100 грамм кристаллов, размер некоторых может достигать 20 см.

 

Сырьем для реакции выступают натуральные природные ингредиенты, а сам метод практически полностью аналогичен естественному образованию изумрудов. Отличие только в том, что в природных условиях герметичное замкнутое пространство, как правило, состоит из прочных гранитных пород, а сам процесс занимает долгие годы.

Для изумрудов гидротермального происхождения характерно наличие жидких и газообразных включений, а также частиц затравок и отдельных кристаллов фенакита.

Также метод применяется для искусственного выращивания кварца, корунда, опала, малахита.

Различия флюсового и гидротермального процессов отражаются и на свойствах полученных кристаллов изумруда.
Применение обоих методов сопровождается технологическими трудностями, которые следует учитывать, например:

• высокая токсичность исходных веществ, содержащих бериллий;
• необходимость в дорогой специальной аппаратуре с применением благородных металлов.

Искусственный изумруд. Виды

В настоящее время выращиванием изумруда занимаются специалисты многих стран. В каждом отдельном случае имеются свои особенности синтеза кристаллов и на выходе получаются изумруды с различиями в свойствах. Поэтому можно утверждать, что в современном мире существует столько же видов синтетического изумруда, сколько и его производителей.

Основные известные разновидности.

Biron и Chinese.
Имеют схожую технологию выращивания.
Обладают ярким зеленым цветом, как у премиальных образцов природного минерала.
Кристаллы Biron вплоть до начала 21 века считались эталоном цвета искусственного изумруда.

В последние годы производство этих разновидностей почти прекращено в связи с высокой себестоимостью.
Недостаток: невысокая прозрачность, поэтому кристаллы крупного размера обладают слабой игрой света.

Malossi
Другое название – «платиновый» изумруд. Характеризуется низкой контрастностью свилей (свиль – неоднородные включения в виде нитей и волокон), благодаря чему кристаллы обладают исключительной прозрачностью и красивой игрой света независимо от размера.

Недостаток: насыщенность окраски уступает природным образцам.

Colombian color emerald (Colombian hydrothermal emerald)
Выращен гидротермальным способом в компании TAIRUS.
Соединяет в себе лучшие свойства: безупречный зеленый цвет как у изумруда Biron и высокую степень прозрачности, превосходящую изумруд Malossi.
Насыщенный глубокий цвет дают примеси ванадия.

Полностью аналогичен качественным колумбийским изумрудам по ряду физических характеристик (плотность, показатель преломления и т.д.)

Russian emerald
Впервые получен в Новосибирске. Обладает всеми свойствами природных изумрудов, наиболее востребован на рынке.

В настоящее время основные виды гидротермальных изумрудов, удовлетворяющие спрос на мировом рынке — «Colombian color emerald» (сегмент крупных дорогих камней) и «Russian emerald» (производство мелких ограненных камней).

Характеристика свойств

Искусственный изумруд обладает всеми признаками натурального минерала. Подробней о свойствах природного минерала можно прочитать здесь.
Сравнительная характеристика натурального и синтетического изумруда:

Как видно из таблицы, по некоторым показателям гидротермальный изумруд превосходит природные камни, что делает его более востребованным в различных областях.
Помимо этого, современные технологии позволяют получать искусственные кристаллы с любыми заданными характеристиками:

• крупные кристаллы, значительно превышающие естественные образцы;
• минерал разных оттенков (розовые, голубые бериллы и т.д).

При этом стоимость искусственных кристаллов значительно ниже, что является их неоспоримым преимуществом.

Кому подходит гидротермальный изумруд. Магические свойства

Искусственный изумруд, выращенный техническим способом, не обладает энергетической природной силой.
Украшения с чарующим зеленым камнем можно носить всем без исключения.

Магические и лечебные свойства у кристалла отсутствуют.

При этом синтетический камень имеет безупречную кристаллическую структуру и идеальную прозрачность, что способствует свободному потоку энергии. Такой минерал используется предсказателями и эзотериками для проведения магических ритуалов.

Амулеты и талисманы

В качестве талисмана гидротермальный изумруд не применяется. Однако есть мнение, что искусственный кристалл подобен пустому сосуду – владелец может наполнить его любыми эмоциями.

Так, любимое украшение с зеленым самоцветом, которое дарит радость и хорошее настроение, вполне может стать личным талисманом удачи. В этом случае срабатывает эффект «приобретенной магии». Подробней об этом можно прочитать здесь.

Подделка

Стоимость синтетического изумруда гораздо ниже натурального. Но, несмотря на это, на ювелирном рынке часто встречаются подделки.
К сожалению, недобросовестные производители имитируют не только настоящий природный самоцвет, но и его выращенный аналог. Чаще всего за гидротермальный изумруд выдают обыкновенное стекло.
Отличить стеклянное изделие можно простым способом – попытаться его поцарапать. На обычном стекле остаются царапины, тогда как изумрудам ничего не грозит.

Чтобы избежать обмана, рекомендуется приобретать дорогие камни в специализированных магазинах.

Как отличить натуральный и гидротермальный изумруд

Гидротермальный изумруд не является подделкой или имитацией природного минерала. Это искусственный аналог, обладающий всеми характеристиками натурального камня.
Украшения с лабораторными кристаллами очень красивы и выглядят безупречно, но все-таки их стоимость ниже, чем с изумрудом естественного происхождения.
Поэтому, чтобы не переплачивать, при покупке изделия с зеленым самоцветом желательно понимать, какой камень используется в виде вставки.

Согласно российскому законодательству на драгоценные камни обязательно наличие сертификата с указанием происхождения минерала. Подробнее об этом можно прочитать здесь.
Также при продаже дорогих украшений с драгоценными камнями на каждое изделие прикрепляется бирка с общепринятой маркировкой самоцвета-вставки.

Если маркировка отсутствует, то не стоит заниматься самодеятельностью, а желательно сразу обратиться в геммологический центр к специалистам.
Поскольку камни очень похожи, отличить гидротермальный изумруд от натурального по внешнему виду не всегда способны даже опытные ювелиры. Поэтому самым надежным способом узнать происхождение камня является профессиональная экспертиза.
Как правило, для этого используются специальные лабораторные методы и приборы: анализ минералов на наличие характерных включений, осмотр через световые фильтры (фильтр Челси), УФ-облучение и т.д.

После этого специалисты дают официальное экспертное заключение о качестве драгоценного камня.
В РФ такие услуги оказывает Геммологический Центр МГУ, за рубежом — Международный Геммологический Институт (IGI).

Уход за изделиями

Синтетический изумруд обладает высокой прочностью и износостойкостью.
Однако, чтобы дорогие украшения служили как можно дольше, следует соблюдать основные правила ухода за ними:

1. Беречь от ударов и механического воздействия.
2. Хранить отдельно от других украшений в специальном футляре с мягкой обивкой.
3. Избегать попадания на кристалл химических средств и косметики.
4. Регулярно протирать специальной салфеткой для чистки ювелирных украшений.

Время от времени изделие с самоцветом следует отдавать специалистам для профессиональной чистки.

Применение

Кристалл изумруда, выращенный человеком, имеет великолепный внешний вид и обладает уникальными свойствами. В связи с этим искусственный минерал очень востребован в различных отраслях промышленности.

Ювелирные изделия

Самая известная область применения гидротермального изумруда — ювелирное производство. Почти 90% изумрудных вставок в современных украшениях являются искусственно выращенными кристаллами.

Кристально чистый минерал, обладающий насыщенным зеленым цветом, в сочетании с драгоценными металлами выглядит дорого и стильно. Поэтому искусственный изумруд в виде вставок используется практически во всех видах украшений: кольца и перстни, браслеты, броши, кулоны, подвески, колье, серьги, диадемы, часы с ювелирными вставками и т.д.

Качественный и износостойкий кристалл удобен в эксплуатации, долгое время сохраняет прекрасный внешний вид и превосходно сочетается с другими минералами – рубином, сапфиром, фианитом. Помимо этого изделия с гидротермальным изумрудом значительно дешевле, чем с настоящим минералом, поэтому они могут стать достойной заменой дорогих украшений.

Промышленное применение

Прозрачность, твердость, устойчивость к химическим веществам и другие физические свойства искусственного изумруда делают его очень  востребованным в технических отраслях:

• производство лазерной аппаратуры;
• приборостроение и радиотехника;
• использование в оптических приборах;
• квантовая физика.

Сколько стоит искусственный изумруд

Синтетический изумруд можно приобрести как в виде вставки в украшение, так и в виде самостоятельного кристалла любого вида огранки.

 

Цена ограненных камней от компании Тайрус, крупнейшего производителя выращенных
драгоценных камней в мире: от 3500 до 14500 руб. за 1 карат.
Источник: https://tairus-gems.ru

Стоимость ювелирных украшений с гидротермальным изумрудом зависит от оправы, дизайна и сложности изготовления изделия:

• кольцо из золота с гидротермальным изумрудом – 8000-22600 руб.;
• кольцо из серебра с гидротермальным изумрудом и фианитами – 1700-3600 руб.;
• подвеска из золота с гидротермальным изумрудом – 2100-10500 руб.;
• подвеска из серебра с гидротермальным изумрудом – от 800 руб.;
• серьги из золота с гидротермальным изумрудом – 9000-37000 руб.;
• серьги из серебра с гидротермальным изумрудом и фианитами – 4200-5600 руб.;
• авторские украшения с миксом камней и гидротермальным изумрудом – от 40000 руб.

Историческая справка

Решением задачи по получению высококачественного синтетического изумруда ученые разных стран занимаются очень давно. Поэтому история синтетического изумруда долгая и запутанная. Часто принцип получения кристаллов, открытый одним исследователем, начинал использоваться в других корпорациях и даже странах.
Опираясь на подтвержденные факты, хронологию исследований и достижений в этой области можно представить следующим образом:

В настоящее время технология роста синтетического изумруда постоянно развивается и совершенствуется. Основными задачами являются:

• увеличение насыщенности цвета;
• получение равномерной окраски;
• снижение дефектности (полное отсутствие трещин);
• воспроизводимость ростового процесса;
• увеличение размера получаемых кристаллов.

Выращивание изумрудов осуществляется компаниями Америки, Германии, Австрии, Франции, Швейцарии, Японии, России и Белоруссии.
Мировым лидером по производству гидротермальных изумрудов остается совместное предприятие России и Таиланда – компания TAIRUS.