Природные камни, особенно драгоценные, всегда привлекали внимание человека. Сложность поиска и методов добычи натуральных минералов, а также их огромная ценность способствовали тому, что люди пытались имитировать редкие дорогие самоцветы. Вполне естественно, что история подделок драгоценных камней такая же древняя, как и их использование.
Зачастую древние мастера изготавливали из доступных материалов продукт, внешне напоминающий натуральный камень или выдавали за драгоценный самоцвет дешевые минералы. При этом, чем ценнее камень, тем изощреннее были способы его подделки. Стоит признать, что некоторые умельцы достигали совершенства в искусстве имитации дорогих камней — этому есть немало подтверждений в литературе.
Однако в большинстве случаев подделки не обладали высоким качеством, поэтому легко распознавались ювелирами, коллекционерами и камневедами.
Поэтому ученых и алхимиков разных стран издавна волновала проблема искусственного получения самоцветов, не уступающих по своим свойствам природным экземплярам. Только к концу 19 века, благодаря достижениям науки, человек смог собственноручно синтезировать кристаллы, подобные натуральным.
Содержание страницы
История получения синтетических камней
Стремление человека синтезировать природные минералы берет свое начало одновременно с возникновением минералогии. Однако вплоть до 19 века серьезных достижений в получении драгоценных самоцветов не существовало.
Первые успехи создания искусственных кристаллов были зафиксированы в 1837 году во Франции – опытным путем ученым удалось получить крохотные кристаллики рубина. Метод создания рубина в пламени газовой горелки был открыт в 1880 году неизвестным ученым. Его перенял и усовершенствовал французский химик Огюст Вернейль, который изобрел «печь Вернейля» и в 1907 году начал первое промышленное производство искусственного рубина (корунда).
Позже «метод Вернейля» приобрел популярность в других странах и являлся основным источником синтетического корунда. Помимо этого метод применялся для синтеза других видов ювелирных кристаллов.
В 20 веке были разработаны новые способы синтеза корундовых кристаллов:
- метод Чохральского
- метод зонной плавки
- кристаллизация из растворов в расплаве (флюсовый)
- кристаллизация из газовой фазы (газотранспортный);
- гидротермальный метод
Развитие науки, прогрессивные методы и оборудование позволили получить и другие виды искусственных камней.
Так, вторым важным достижением стало выращивание кристаллов кварца, а следующим этапом развития синтетической минералогии явилось получение синтетического алмаза.
Постепенно человек научился синтезировать почти все виды драгоценных камней. Сегодня промышленным способом получают аналоги природного рутила, изумруда, турмалина, рубина, сапфира, шпинели и горного хрусталя. Помимо этого созданы новые виды кристаллических материалов: фабулит, фианит, гранатит и др.
Массовым производством синтетических кристаллов занимаются компании в России и многих других странах.
Методы получения синтетических камней
Искусственное выращивание кристаллов – процесс трудоемкий и очень деликатный. При малейшем изменении условий синтеза, на выходе можно получить совершенно неожиданный материал. Поэтому для каждого вида кристаллов существуют свои строго определенные условия роста.
Рассмотрим некоторые принципы синтеза.
Фианит
Кристаллизация из расплава оксидов циркония и гафния.
Подробней об этом можно прочитать здесь.
Метод открыт учеными Физического института АН СССР.
Гранатит
Выращивается методом направленной кристаллизации расплавов оксидов иттрия и алюминия: в плоском контейнере в электрических печах при температуре 1930°С.
Технология разработана в Институте кристаллографии АН СССР.
Малахит
Гидротермальный метод: синтезируется при температуре около 180°С из гидротермальных слабощелочных растворов.
Опал
Кристаллизация из растворов: в концентрированных растворах образуются частицы кремнезема, вокруг которых при последующем остывании или центрифугировании идет рост кристаллической массы.
Корунд
Метод Вернейля (пламенная кристаллизация): порошок оксида алюминия плавится при высокой температуре в пламени электромагнитного устройства. Расплавленные капли стекают, спаиваются и образуют на подложке бесцветное кристаллическое образование в форме груши (були).
Чтобы получить кристаллы определенного цвета, в сырье добавляют примеси-красители:
- красный рубин – 8% окиси хрома;
- розовый рубин – окись хрома меньше 8%;
- синий сапфир – 2% окиси железа и 1% окиси титана;
- желтый цитрин – 0,4% окиси никеля и т.д.
Изумруд, бериллы
Гидротермальный метод: выращивание кристаллов из концентрированного раствора, содержащего бериллий и алюминий. Процесс протекает под большим давлением.
Шпинель
Метод Вернейля: сплавление смеси порошков оксида алюминия и оксида магния с небольшими примесями, определяющими цвет.
Александрит
Метод горизонтальной направленной кристаллизации (ГНК) – получение ювелирного кристалла, метод Чохральского – технического.
Титанат стронция (фабулит)
Метод Вернейля. Готовые кристаллы осветляют путем отжига в потоке кислорода.
До появления фианита был лучшей альтернативой бриллианту.
Помимо этого люди уже более 100 лет успешно получают минералы органического происхождения. К ним относится так называемый культивированный жемчуг. Для его выращивания под водой создаются целые плантации моллюсков. При этом массовый рост жемчужин достигается с помощью специальных технологий.
Виды искусственных ювелирных камней
Сегодня в перечень ювелирных камней входит около 200 видов. Специалисты их делят на три группы: первая – неорганические минералы, вторая — органоиды и третья — синтетические ювелирные камни.
III группа включает в себя все кристаллы искусственного происхождения и делится на подгруппы:
- Синтетические ювелирные камни — аналоги природных ювелирных камней;
- Синтетические ювелирные камни, не имеющие природных аналогов;
- Синтетические камни, имеющие природные неювелирные аналоги и применяющиеся в основном как имитации традиционных ювелирных камней;
- Группа материалов, имеющая названия, аналогичные традиционным ювелирным камням, но не соответствующая им по составу, структуре или свойствам.
Аналоги природных камней: алмаз, корунд, шпинель, кварц, опал, александрит, изумруд, сподумен, малахит, бирюза, фенакит.
В подгруппу включены синтетические кристаллы, свойства и состав которых полностью соответствуют природным образцам. При этом рыночная стоимость искусственно созданных материалов намного ниже натуральных.
Не имеющие природных аналогов: фианит, оксид иттрия, иттрий-алюминиевый гранат (ИАГ), гадолиний-галлиевый гранат (ГГГ), титанат стронция (фабулит), ниобат лития, ниобат бария и натрия, танталат лития и др.
Кристаллы этой подгруппы созданы человеком, имеют уникальный состав и в природе не встречаются.
Имеющие природные неювелирные аналоги: карборунд (муассанит), бромеллит, периклаз, рутил, касситерит, цинкит, шеелит и др.
Востребованы в технических отраслях, изредка – в ювелирном деле. Натуральные аналоги в природе встречаются очень редко.
В четвертую подгруппу входят бирюза, лазурит, коралл и др. В данном случае для производства камней берут доступные материалы.
Например: синтетический коралл производят из кальцитового порошка. Получаемый продукт имеет внешний вид, сходный с природным образцом и известен под соответствующим торговым названием.
Список синтетических ювелирных камней постоянно расширяется. Это связано с тем, что в области кристаллического синтеза неизменно происходят новые открытия и достижения.
Описание синтетических камней
Согласно учебнику по минералогии, изданному в СССР в 1983 году, минерал — это химически и физически индивидуализированный неорганический продукт природной физико-химической реакции, находящийся в кристаллическом состоянии.
Особое внимание следует обратить на способ возникновения минерала – «…природной физико-химической реакции…», т.е. только естественным путем, без вмешательства человека. Камни неприродного происхождения, несмотря на то, что они имеют кристаллическую структуру и индивидуальный химический состав, минералами считать нельзя.
Таким образом, синтетические алмаз, изумруд, кварц, корунд, искусственные ювелирные камни и любые другие технологические продукты не являются минералами.
Что такое синтетический камень
Синтетические камни (кристаллы) – продукты, полностью или частично созданные человеком с применением различных технологий и оборудования. В качестве исходного сырья используются природные ингредиенты: порошкообразные минералы, соли и окиси металлов, а также натуральные камни для затравки.
Другие названия: синтезированный, искусственно выращенный, лабораторный, искусственный камень.
Камни, выращенные в лаборатории, полностью идентичны природным по ряду показателей:
- кристаллическая структура;
- химический состав;
- цвет;
- чистота;
- физические свойства: плотность, твердость, оптические показатели и т.д.
Следует отметить, что искусственные ювелирные кристаллы, как правило, превосходят по качеству и красоте природные образцы. Например, у натуральных самоцветов часто бывают естественные дефекты, тогда как синтетические безупречны.
Для роста и формирования природного самоцвета необходимы долгие годы, иногда – столетия. Преимущество искусственного камня в том, что благодаря современным технологиям и гению человеческой мысли его можно вырастить за несколько дней.
Как отличить синтетические камни от натуральных
Отличить искусственно выращенный ювелирный кристалл от природного по внешнему виду практически невозможно даже специалистам.
Поэтому при покупке дорогого украшения с драгоценным камнем следует воспользоваться советами:
- Изучить информацию на бирке ювелирного изделия.
По законодательству РФ на ярлыке обязательно указываются сведения о происхождении камня:
«ГТ», «С», «Синт» — искусственный камень;
«Нат», «Натур» — природный. - Запросить у продавца сертификат соответствия на драгоценный камень.
Согласно российскому законодательству на драгоценные камни и их аналоги обязательно наличие сертификата с указанием происхождения минерала или его облагороженности.
Если украшение уже куплено или получено в подарок, следует обратиться в геммологическую лабораторию, где для определения природы камня используется специальное оборудование.
После экспертизы выдается заключение установленного образца.
Подробнее об этом можно прочитать здесь.
Чем отличаются синтетические камни от имитаций и подделок
Следует принимать во внимание, что синтетический кристалл – это не подделка и не имитация.
Искусственно выращенные кристаллы по всем показателям полностью аналогичны природным драгоценным камням.
Имитация — образец, имеющий лишь внешнее сходство с ювелирным камнем. При этом их химический состав и свойства отличаются. Чаще всего имитации изготавливают кустарным способом, используя дешевые материалы.
Подделка – имеет внешнее сходство и частично повторяет некоторые признаки оригинального самоцвета. Отличается по составу и свойствам.
В настоящее время производство и применение искусственных кристаллов неизменно растет. В связи с этим изготовление подделок и имитаций натуральных драгоценных камней становится непопулярным — они постепенно вытесняются синтетическими.
При этом все чаще наблюдается тенденция подделок самих синтетических кристаллов.
Другие синтетические продукты
Помимо аналогов природных камней учеными созданы новые уникальные материалы, которые успешно конкурируют с традиционными ювелирными камнями.
Сюда можно отнести ситаллы и сапфировое стекло.
Ситаллы — стеклокристаллические материалы, полученные методом кристаллизации стекла. Представляют собой стекловидную массу с кристаллическими включениями. Характеризуются высокими физико-химическими показателями, применяются в строительстве, оптике и приборостроении.
Разработка принадлежит советскому ученому И. И. Китайгородскому.
Другие названия: пирокерам, девитрокерам, стеклокерам.
Также, благодаря привлекательному внешнему виду, многообразию получаемых расцветок и прозрачности ситаллов, их все шире используют в ювелирном производстве. В некоторых источниках ситалл называют искусственным топазом.
Сапфировое стекло представляет собой синтетический корунд (сапфир), нарезанный тонкими пластинками. Сохраняет все свойства натурального сапфира – обладает высокой твёрдостью, уступая по этому показателю только алмазу.
Сапфировые стекла идеально прозрачны и износостойки, со временем не мутнеют и не царапаются, устойчивы к нагреванию и воздействию химических веществ. Широко используются в качестве стекол для дорогих моделей часов.
Помимо этого ювелирным синтетическим материалом считаются хорошо известные во всем мире кристаллы Swarovski.
Продукция этого бренда не является аналогом природных камней, а технология производства уникальных кристаллов держится в строгом секрете.
Применение синтетических камней
На сегодняшний день главным направлением применения синтетических кристаллов являются промышленные отрасли. Если сто лет назад исследователи пытались создать драгоценные камни в первую очередь для ювелирных целей, то сегодня все работы по синтезу производятся с целью решить определенные технические задачи.
В современном мире выращенные кристаллы являются важнейшим и незаменимым материалом, применяемым в науке и технике, при этом в качестве технического сырья востребованы наиболее качественные образцы. Лишь небольшая часть искусственных камней используется ювелирами.
Главные сферы применения:
- детали и стекла для дорогих часов (рубин, сапфир);
- абразивный инструмент (алмаз);
- лазерные приборы;
- оптика (кварц);
- радиотехника (кварц);
- синтез пьезокристаллов;
- производство полупроводников и т.д.
Выращенные камни также широко применяются в производстве ювелирных изделий. Современные технологии позволяют получать кристаллы с заданными свойствами и различными окрасками.
В таблице представлена палитра расцветок синтетических корунда и шпинели, используемых в виде вставок в украшения:
Ювелирные кристаллы великолепно смотрятся в украшениях, хорошо сочетаются с оправами из драгоценных металлов. Такие изделия не выцветают, не теряют блеск и долго сохраняют безупречный внешний вид. Также важным преимуществом искусственно выращенных кристаллов является то, что они намного дешевле природных самоцветов, поэтому доступны практически всем.
Однако не все создаваемые кристаллы используются в украшениях. Пока в ювелирных целях не применяется синтетический алмаз, так как получаемые экземпляры слишком маленького размера и имеют темную окраску. Помимо этого существуют и другие синтетические камни, которые не соответствуют требованиям ювелирной промышленности.
Еще одна важная область применения синтетических кристаллов – это наука.
Синтетические камни созданы человеком, его желанием познать и повторить естественные природные процессы. В лаборатории исследователи опытным путем изучают природу цвета камня и возможность вырастить идеальный кристалл.
В конечном итоге успехи, достигнутые в области синтеза природного камня, позволят проникнуть в тайны Земли, глубже изучить условия образования минералов и горных пород, помогут установить, как на протяжении тысячелетий развивалась наша планета.
Мы видим, что химический состав и физические свойства синтезированных и соответствующих им природных камней одинаковы. Однако синтетические камни — это продукт труда человека, их можно произвести сколько угодно.
А природные самоцветы – уникальное творение природы. Их количество ограниченно, найти и добыть их очень непросто. Поэтому натуральный камень, обладающий «живой» энергетикой всегда будет цениться намного дороже своих синтетических аналогов.
