Синтетические ювелирные камни
В эту группу входят полные аналоги природных камней. Они имеют аналогичную кристаллическую решетку, так как при их выращивании имитируется природный процесс формирования камня. Единственное отличие заключается в том, что в лаборатории и в промышленных условиях камни выращиваются за несколько дней или недель. Изначально технологии синтеза кристаллов были дорогостоящими, но в наши дни синтетические драгоценные камни стоят дешевле натуральных аналогов. При этом они могут иметь максимальную чистоту и насыщенность цвета, которая встречается в природе редко. Камни в этой группе получают названия природных минералов с дополнением «синтетический» или «выращенный»: «синтетический рубин», «выращенный изумруд».
Искусственно выращенные камни-это подделки?
Обычный человек никогда не сможет отличить синтетический камень от натурального и если продавец выдает искусственный камень за настоящий, конечно это будет считаться подделкой.
Создание искусственных камней – ни в коем случае не подмена, а лишь возможность альтернативного выбора.
Синтетические камни с хорошей репутацией могут также, как и драгоценные, повышаться в цене и пользоваться спросом, а редкие экземпляры могут даже стать предметом коллекционирования. Вообще можно сделать вывод, что синтетические драгоценные камни могут мирно сосуществовать с природными, – скорее, дополнять друг друга, чем соперничать. На современный ювелирный рынок поступают искусственные драгоценные камни нескольких видов. Драгоценные камни синтезированные (выращенные); синтезированные кристаллы соединений группы редкоземельных элементов, которые в природе не встречаются, например фианиты (имитация алмаза); имитация драгоценных камней из известного стекла, которые в основном применяются в бижутерии и легко «на глазок» отличаются от драгоценных камней по низкой твёрдости; а также дуплеты – составные драгоценные камни, склеенные из двух различных минералов.
Аквамарин.
Этот минерал очень похож на топаз по цвету и даже по включениям. Однако у топазов не бывает характерных для аквамарина включений напоминающих хризантему белого цвета. Также аквамарин имитируют, как и обычным стеклом, так и менее ценными минералами: синтетической шпинелью, искусственным кварцем. Отличить их от настоящего аквамарина можно просто посмотрев на камень под разным углом: аквамарин при этом слегка меняет цветовую гамму, а имитации нет.
Синтетические аквамарины на ювелирном рынке отсутствуют. Имитации, которые продают под этим названием, в действительности представляют собой голую шпинель или стекло. Все имитации из стекла на ощупь кажутся более тёплыми в отличие от настоящего камня. Если камень не вправлен в оправу, надо, удерживая его пинцетом (чтобы не нагреть от рук), прикоснуться к нему кончиком языка – камень должен быть холодным.
Александрит
Это очень редкий камень, крупные образцы являются уникальностью. Ювелирные изделия с александритом очень дороги. Александриты подделывают рубинами со свойствами многоцветности минерала при различном освещении. Этот эффект называется плеохроизмом. Также подделывают стеклом.
Аметист
Драгоценными являются чистые и яркие по цвету аметисты. Свойство настоящего и синтетического аметиста очень схожи и различить их не легко. Искусственный минерал сейчас используют ювелиры довольно часто, так как он производится в промышленных масштабах, в отличие от них покрашенные фианиты под аметист можно распознать: они быстрее нагреваются, это можно выяснить, например, приложив их к лицу.
Бирюза
Её подделывают даже пластмассой, которая конечно не такая пористая и не ровная, как настоящая. Имитация стекла в своей структуре имеет маленькие пузыри, чего нельзя сказать о настоящем камне. Также методом облагораживания в лаборатории бирюза низкого сорта превращается в бирюзу высокого качества. Там могут и склеивать мелкие частички бирюзы, и обрабатывать температурой и многое другое. Выдают за бирюзу также эмаль, спрессованный бирюзовый порошок, и минерал Говлит. Говлит становится похожим на бирюзу, если его окрасить. Вообще натуральная бирюза без дефектов – это практически не вероятное явление.
Кристаллы, изготовленные из толченой бирюзы с клеем, трудно отличить от настоящих. И лишь со временем подделки приобретают грязноватый оттенок.
Горный хрусталь
Искусственный горный хрусталь получается из кварца, смешанного с известью и содой. Из данного минерала делается также посуда. Также подделывают камень простым стеклом. Отличие настоящего горного хрусталя состоит в том, что он не отличается высокой теплопроводностью, в отличие от подделок. Вглядевшись во внутрь природного минерала, можно увидеть там как бы легкую затуманенность. Блестит горный хрусталь, как и стекло, не переливаясь радужными красками в отличие от алмаза.
В настоящее время кварц выращивают гидротермальным способом в стальных автоклавах. Растворителем сырья природного кварца служат растворы гидроокисей и карбонатов щелочных металлов — натрия или калия в концентрации от 3 до 15%. Синтез проводят при давлении 50-150 МПа при температуре 250—450 °С.
Для затравки используют пластины или стержни природного кварца, которые ориентируют параллельно кристаллографическим плоскостям (0001) и (1120). Скорость роста кристаллов — до 0,5 мм/сут.
Было установлено, что если в калиевые расплавы исходного раствора с низкой концентрацией калия добавить железо, то образуются бурые кристаллы, при более высокой концентрации калия — зеленые.
Настоящий горный хрусталь всегда прохладен на ощупь.
Гранаты
Гранаты относятся к драгоценным камням, обладающим силой магнитного притяжения. По магнитности определяют и некоторые другие камни. Для этого камень (предварительно взвешенный) помещают на высокую пробку (чтобы отделить от металлической чашки весов), которую кладут на чашу. После уравновешивания весов к камню медленно подносят небольшой подковообразный магнит до тех пор, пока он почти не коснется поверхности камня. Если минерал обладает заметной магнитностью, то равновесие нарушится, когда магнит будет находится от камня в 10-12 мм. Записывают минимальный вес, который «удерживается» магнитом. Разница между ними истинным весом будет характеризовать притяжение камня к магниту. Гранату повезло в том смысле, что его почти не подделывают. Благодарить за это он должен уникальные особенности своей природы, а также свою довольно не дорогую стоимость. Дело в том, что гранат имеет магнитные свойства. Если хотите отличить настоящий гранат от подделки прямо в магазине, Вам понадобится собственно магнит, металлические весы и пробка. Пробку кладем на весы, на неё кладем минерал, затем к нему подносим магнит, пи этом стрелка весов начнет колебаться. Ещё более простой метод определения природного камня касается его размеров, ведь гранат сам по себе не может быть крупнее «Боба». Практически размер камня не превышает размер зерна растения – Граната.
Отличия гидротермальных камней от натуральных
Серьги с гидротермальными рубинами
Гидротермальные камни часто превосходят природные по качеству: они более яркие и чистые. Кроме того, залежи некоторых драгоценных камней очень ограничены, и оттого стоимость минерала порой оказывается заоблачной.
Более дешевые и при этом высококачественные гидротермальные камни сегодня все чаще используются в ювелирных изделиях демократичной ценовой категории, в то время, как украшения с природными минералами может позволить себе далеко не каждый.
Современные технологии выращивания камней
Современные технологии выращивания камней достигли такого уровня, что определить происхождение камня иногда возможно только в лаборатории специалиста-геммолога.
Что же такое синтетический камень? В ювелирных изделиях используются самые разные материалы. Иногда это природные камни, иногда — имитации, похожие только внешне, но отличающиеся от природных камней по составу и свойствам. А иногда это синтетические камни, которые являются полными аналогами природных, но получены (выращены) человеком искусственно.
Рубин и сапфир
Первые сведения о получении синтетических камней относятся к 1885 году. В 1891 году французский исследователь-минералог Вернейль делает заявление в широкой печати об открытии метода выращивания синтетического рубина, позволяющего получать кристаллы, приемлемые для ювелирного использования по размеру, цвету и прозрачности.
Некоторые характерные признаки (изогнутые линии роста и газовые пузырьки), отличающие вернейлевские корунды от их природных аналогов, связаны со спецификой процесса их выращивания, наиболее важное условие этого процесса — чистота шихты, а также кислорода и водорода, используемых в горелке.
Синтез драгоценных камней осуществляется из расплава, получаемого при плавлении шихты (в случае синтеза рубина шихта представляет собой смесь окислов алюминия и хрома). Печь сконструирована таким образом, что шихта осыпается вниз небольшими порциями в потоке кислорода, попадая в камеру горения, куда подается водород, и где расположена горелка. Здесь шихта плавится, а получившаяся капля попадает на керамическую подложку, на которой вначале образуется конус, переходящий потом в цилиндр — монокристалл. Полученный кристалл называется булей, размер которой обычно составляет в длину 5-10 см при диаметре около 2 см (современные технологии позволяют получать були до 60-70 см в длину). Для получения були среднего размера требуется около 4 часов. Полученные кристаллы обладают сильным внутренним напряжением и часто раскалываются на несколько частей.
Буля розового сапфира
Этим же способом можно выращивать аналоги природной шпинели, используя в качестве шихты окислы алюминия и магния. Полученные кристаллы окрашивают окисью кобальта в синий цвет, окислами марганца — в бледнозеленый и окислами железа — в бледно-розовый цвет
Синтетический звездчатый корунд.
В 1947 году появилась серия звездчатых сапфиров и рубинов, изготовленных в виде буль, содержащих, кроме обычно используемых окрашивающих реагентов, примесь титана. Отжиг материалов проводили в интервале температур от 1100 до 1500°С в течение периода времени от 2 до 72 часов. В процессе такой обработки окись титана кристаллизуется в виде коротких мелких кристаллов рутила, ориентированных под углами 120° согласно кристаллохимическим направлениям в решетке корунда.
Выращенные камни, в том числе звездчатый сапфир
В кабошонах, обработанных таким образом, чтобы их ось совпадала с оптической осью корунда, видна сверкающая звезда из шести лучей, создаваемая игрой отраженного света. Таким образом, метод Вернейля вторгся в область, где природу, казалось бы, невозможно изменить.
Методом Вернейля к настоящему времени удалось вырастить более ста различных видов кристаллов. Однако наибольшее промышленное значение он имеет, как правило, при выращивании рубина, сапфира и других окрашенных разновидностей корунда, включая и звездчатые камни, а также шпинели.
Изумруд
Гидротермальный метод получения изумруда основан на растворении дробленого берилла (изумруд) и последующего отложения на берилловую затравку в водных растворах при высоких температурах и давлениях в специальных сосудах (автоклавах). Материал шихты растворяется в более горячей зоне и переносится в более холодную, где осаждается на затравках осуществляя процесс роста. Дробленый изумруд низкого сорта, называемый шихтой, растворяется в более горячей зоне совместно с химикатами, содержащими хромофоры, (окрашивающие примеси, которые определяют окраску природных изумрудов, а именно ванадий и хром), и отлагается в более холодной зоне на затравках из природного берилла уже в виде изумруда.
Изумруды, выращенные гидротермальным и раствор-расплавным методом: сырье и ограненные камни (коллекция ГЦ МГУ)
Многие открытия в этой области принадлежат ныне покойному доктору Александру Лебедеву, который руководил первой группой исследователей. Дальнейшее развитие технологии выращивания «платиновой» разновидности гидротермального изумруда принадлежит Алексею Ильину, а аквамарина и корундов (рубин и сапфиры) — Виктору Томасу и Вадиму Мальцеву. Colombian Color Created Emeralds (изумруд колумбийского цвета) — последнее достижение в области гидротермальный изумруд принадлежит Дмитрию Фурсенко и Виктору Томасу.
Кварц
Производство Кварца по сравнению с теми же алмазами или изумрудами не вызывает больших трудностей. Его растят гидротермальным способом в стальных автоклавах; скорость роста кристаллов при этом до 0,5 мм в сутки. Синтетическому Кварцу можно придать любой оттенок, как имитирующий природный, так и фантазийный, в природе не встречающийся. Например, ярко-синий Кварц получают путем добавления кобальта; цитриновую окраску обеспечивает железо; чем его больше, тем цвет ярче, до оранжево-красного. Черный морион можно вырастить, увеличив концентрацию алюминия, так же получают и раух топаз — дымчатый Кварц. Одна из популярнейших разновидностей Кварца — аметист — получается после ионизирующего облучения синтетического дымчатого Кварца. Его чрезвычайно трудно отличить от природного, поэтому он очень популярен. Синтетический аметист чаще всего очень яркий и чистый, без дефектов и неоднородностей, равномерной глубокой окраски; камни могут быть очень крупными, но иногда их цвет меняется при солнечном и искусственном освещении.
Среди ювелирных камней особое место занимают синтетические камни, не имеющие природных аналогов. В течение долгого времени в нашей стране интенсивно развивались технологии выращивания подобных кристаллов, поскольку они находят широкое применение в научных и технических целях, например в лазерной технике, где особенно важны чистота и бездефектность кристаллов. Именно эти свойства в сочетании с возможностью получать кристаллы различных цветов привлекли внимание ювелиров. В настоящее время синтетические камни, не имеющие природных аналогов, широко применяются в ювелирном деле, либо самостоятельно, либо в качестве имитаций более дорогих природных ювелирных камней.
Муассанит и цинкит
В какой-то мере к категории описываемых ювелирных синетических камней можно отнести и камни, имеющие природные аналогами, но природные камни встречаются в виде мельчайших индивидов, поэтому они в ювелирном деле не применяются. Наиболее известным среди таких камней является муассанит, к числу менее известных относится цинкит. Оба имеют высокий показатель преломления. Муассанит с 1996 применяется в качестве имитации алмаза, а цинкит менее распространен поскольку обладает невысокой твердостью.
Кристалл синтетического муассонита Цинкит
ИАГ и ГГГ
Иттрий-алюминиевые гранаты и некоторые другие разновидности синтетических гранатов появились в начале 60-х годов и завоевали широкое признание на ювелирном рынке как ограночный материал. Наибольшее распространение среди синтетических гранатов получили иттрий-алюминиевые (ИАГ) и гадолиний-галлиевые (ГГГ). Кристаллы ИАГ и особенно ГГГ находят широкое применение в науке и технике и именно это стимулировало развитие работ по их синтезу и выращиванию. Применению синтетических гранатов как ювелирных камней способствовало разработка экономически выгодных методов их выращивания — методы направленной кристаллизации и зонной плавки.
Иттрий-алюминиевый гранат является единственным из синтетических гранатов, который до сих пор используется в ювелирных изделиях в качестве имитаций ювелирных камней. Беспримесные ИАГ бесцветны, введение примесей позволяет получать различные окраски, например, примесь хрома — зеленый цвет, кобальта — синий, марганца — красный, титана — желтый. Бесцветный ИАГ применяется в качестве имитации алмаза, а зеленый настолько похож на демантоид, что визуально отличить его практически невозможно.
Гадолиний-галлиевый гранат представляет собой прозрачный материал со слабым коричневым оттенком и очень сильный блеском, одно время имел некоторый успех в качестве имитации алмаза. Диагностические свойства ГГГ приведены в таблице. Следует отметить его невысокую твердость, которая не позволила ему получить широкое распространение в качестве ювелирного материала.
ИАГ имитация изумруда
Среди внутренних особенностей в синтетических гранатах часто наблюдаются зональность, газовые и твердые включения, блочность и трещиноватость. Диагностика ИАГ и других синтетических гранатов особых затруднений не вызывает
Фианит
В последнее время наиболее популярным из всех синтетических материалов, имитирующих алмаз, является фианит — стабилизированная кубическая окись циркония. Впервые кристаллы фианита были выращены в середине 60-х годов в нашей стране в Физическом институте им. П.И. Лебедева А.Н. СССР (ФИАН), в честь которого и были названы полученные кристаллы. Для выращивания кристаллов фианита в настоящее время применяется метод гарнисажной плавки. Обладая набором важных для использования в научных и технических целях свойств, фианиты, тем не менее, очень скоро после разработки метода их получения начали применяться в ювелирной промышленности. Этому способствовали прежде всего красота и поразительное внешнее сходство бесцветных ограненных фианитов с бриллиантами, а также способность их окрашиваться, при введении хромофорных примесей, в различные яркие цвета. Например, примесь европия придает фианитам розовый цвет, железа — желтоватый, кобальта — темно-лиловый, ванадия — зеленый, меди — желтый, а серий — ярко-красный. В последнее время в России разработана технология получения непрозрачных белых, розовых и черных разновидностей, которые выступают как имитации жемчуга, черного халцедона или черного алмаза. На сегодняшний день диагностика фианитов не представляет особых сложностей (к диагностическим свойствам относятся плотность, твердость, УФ-флюоресценция).
Кристаллы фианита
Фотсерит и кварц синий и зеленый
Среди синтетических камней, не имеющих природных аналогов следует также отметить синий, зеленый кварц и синий синтетический форстерит. Хотя кварц и форстерит встречаются в природе, но перечисленных цветовых разновидностей в сочетании с примесями и процессами, приводящими к возникновению такого цвета, в природе нет. Синтетический кварц выращивают гидротермальным методом. Для получения синего цвета в систему вводят примесь кобальта, а для получения зеленых и коричневых разновидностей — железо.
В целях эксперимента в небольших количествах был синтезирован форстерит, содержащий примесь кобальта. При введении даже незначительного количества данной примеси синтетический форстерит приобретает синюю окраску и сильный плеохроизм в красных тонах, что позволяет ему выступать в качестве имитации танзанита (популярного за рубежом синего цоизита).
Стекло (стразы)
В качестве имитаций природных ювелирных камней издавна применялись различные искусственные стекла, и они до сих пор продолжают широко использоваться в ювелирном деле.
Следует отметить, что существуют также разнообразные природные стекла — молдавиты, обсидиан, лешательерит и др.
В 1758 году Иозиф Штрасс, химик из Австрии, придумал способ производства стеклянного сплава, который отлично обрабатывался. Получив название «стразы», это вещество, играющее гранями, стало отличной заменой бриллианта и быстро вошло в моду. Добавляя по разработанной им же технологии в шихту специальные компоненты, ученые смогли получить очень красивые имитации рубина, сапфира и других самоцветов.
По цвету стекло может очень точно имитировать большинство ювелирных камней, тем более, что камни с низким показателем преломления обычно имеют стеклянный блеск. Хотя свойства стекол могут варьировать в широких пределах, к настоящему времени выявлены надежные диагностические признаки для определения имитаций из стекла. Наиболее важными являются: включения газовых пузырей (иногда достаточно крупных), аномальное двупреломление (наблюдается не всегда), раковистый излом (стекло является достаточно хрупким), показатели преломления и плотность (эти константы у стекол редко соответствуют константам имитируемых камней), также стекла часто содержат так называемые свили, напоминающие изогнутую зональность.
Что же говорить покупателям?
Камень выращен в лабораторных условиях при определенной температуре и давлении из натурального сырья (гидротермальным методом), это камень гидротермальный, то есть аналог Природного камня. При выращивании используется также крошка природного камня, можно говорить, что из более мелкого камня выращивается более крупный кристалл путем плавления. Свойства и характеристики камня идентичны природному аналогу. Отличить Гидротермальный камень от природного может только гемолог и то с применением специального оборудования. Стоят камни значительно дешевле природных. Сегодня многие производители, используя в изделиях гидротермальные камни, выдают их за натуральные и это правда.
Как пример можно привести культивированный жемчуг, выращенный также при помощи человека.
Химические и физические свойства
Комплект с наноситалами. Фото: SOKOLOV
Наноситал может нагреваться до 800 °C, не изменяя своих свойств и оттенка, то есть его можно использовать в ювелирном литье. Имеет приличную твердость — 7 по шкале Мооса. Плотность наноситала — от 3,2 до 3,4г/см3, что примерно столько же, сколько и у большинства натуральных камней.
Показатель преломления (1,65−1,7) несколько выше, чем у самого стекла (1,45−1,54), плюс первый имеет ощутимо бо́льшую дисперсию (0,015 против 0,005−0,007), благодаря чему гораздо эффектнее выглядит в украшении и красиво играет на свету.
Тонкости классификации
Ювелирные камни, сотворенные не природой, а человеком, можно разделить на синтетические (синтезированные) и имитации. Первые имеют естественный, реально существующий аналог и полностью совпадают с ним по цвету, составу, твердости и другим физико-химическим свойствам. Например, рубины, изумруды, алмазы, сапфиры бывают натуральные и синтетические. Камни, выращиваемые лабораторно, набирают коммерчески привлекательный вес за считаные месяцы, тогда как в природе этот процесс длится столетиями.
Термин «синтетические» по отношению к драгоценным камням «из пробирки» считается в ювелирной среде неудачным, поскольку ассоциируется у потребителей с имитацией и даже подделкой. Украшения с такими камнями, разумеется, имеют более доступную цену, чем с самородками, добытыми на рудниках и в шахтах, но их нельзя назвать стекляшками. По закону производитель обязан указывать на этикетке изделия информацию о том, что камень искусственно выращен. Отличить синтезированные камни от натуральных можно с помощью экспертизы в геммологическом центре, но никак не на глаз.
Имитации изготавливают из стекла, минералов, металлов, керамики, пластика. Природного аналога они не имеют, поскольку «изобретены» в лабораторных условиях. Так, ни у кристаллов Swarovski, ни у фианита подобия в природе нет, хотя они и похожи внешне на горный хрусталь и даже на бриллианты. Имитирующие ювелирные вставки используются при изготовлении бижутерии и аксессуаров (часы), реже в драгоценностях.
