Синтетические камни

Под синтетическими камнями следует понимать искусственно полученные кристаллические и аморфные химические соединения, которые сходны по своему составу и структуре с природными либо имеют внешнее сходство, обусловленное химическими свойствами.
Путем синтеза получены корунды, шпинели, изумруды, кварц. Синтетические камни имеют большое разнообразие цветов. Торговое название камни получают по имеющимся природным аналогам — рубины, сапфиры, турмалины, александриты, аквамарины и др.
В настоящее время синтезируют аналоги почти всех самоцветов, как прозрачных, так и различной прозрачности — опал, бирюза, малахит и т.д.
Самые распространенные из поступающих в торговлю камней — корунды, изумруды, гранат, фианит.
Синтетический корунд. Для получения корунда пользуются оксидом алюминия (А12Оэ), а для получения шпинеля — смесью оксидов А1203 и МдО, т. е. их природными химическими соединениями.
В зависимости от заданного цвета добавляют красители:
— для рубина — оксид хрома (СЮ — 3%, Сг02);
— голубого сапфира — оксиды железа (FeO — 2%, Fe304, Fe203), титана (ТЮ — 1%, Ті02), хрома (CrO, Cr02);
— александрита — оксид ванадия (VO — 3%, V02) и др.
Процесс получения: подготовленная шихта (порошок) ссыпается через высокотемпературное (больше 2000 °С) пламя на тугоплавкий стержень. Стержень опускается с заданной скоростью, увеличивая образовавшуюся булю (стержень диаметром 12-15 мм и h=(5-6)-10 мм) синтетического самоцвета.
Синтетические корунды и шпинели обладают прекрасными физическими и химическим свойствами: имеют высокую прозрачность, твердость и прочность. Плотность 3,98-3,99. Твердость 9,0. Выдерживает температуру 1000-1100 0С. Основные пороки в камнях синтетического корунда: трещины, посторонние включения, помутнения, непроплавленности, пузыри, сплошная «мошка» на поверхности граней, заметная при четырехкратном увеличении.
Синтетический изумруд — искусственно выращиваемый методом раствора в расплаве кристалл, в состав которого входят окислы бериллия, алюминия, кремния и пр., т. е. те же элементы, которые входят и в состав естественных изумрудов. Примеси элементов — хромофоров (Fe, Си, Ni и др.) — придают зеленому цвету кристаллов требуемые тона. Наращивание кристаллов происходит на затравку природного берилла. Свойства синтетического изумруда близки к природному.
Гранатит (иттрий-алюминиевый синтетический гранат) представляет собой иттриево-алюминиевый оксид, имеющий структуру граната. Гранатит образуется в специальных аппаратах при высоких температурах и глубоком вакууме методом вытягивания кристалла из расплава. В чистом виде гранатит бесцветен. Плотность 4,54. Твердость 8,0. Гранатит окрашивается в различные цвета. Прозрачный используется как имитация алмаза. Обладает высокой термо- и химической стойкостью. Наиболее рациональная форма выращивания граната — пластины. Структура синтетического граната аналогична структуре природного граната.
Фианит (от аббревиатуры ФИАН — Физический институт Академии наук СССР, где был разработан способ его получения) — новый синтетический материал, представляет собой монокристаллы двуокиси циркония с примесью окиси иттрия (гафния) и цветообразующих добавок. Фианит отличается химической стойкостью, огнеупорностью, прозрачностью, неисчерпаемой цветовой гаммой. Аналогов фианита нет. Плотность 5,65-6,0. Твердость 8,5. Бесцветный ограненный фианит является наиболее удачной имитацией бриллиантов.