Методичні рекомендації щодо вивчення теми. Дорогоцінні камені здавна були предметом підробок та імітацій, однак тільки наприкінці XIX ст

Дорогоцінні камені здавна були предметом підробок та імітацій, однак тільки наприкінці XIX ст. досягнення хімії, фізики і технологій дозволили створити синтетичні дорогоцінні камені, що майже не відрізняються за своїми властивостями від природних каменів, а іноді переважають їх. У Давньому Римі як імітації масово використовували скло. Пліній Старший писав, що «під рубіни підробляють скло так само, як і під інші дорогоцінні камені». Він же описав тришаровий матеріал сардонікс, який називали ще триплетом. Цей свого роду штучний мінерал виготовляли, склеюючи з трьох шарів – чорного, білого і червоного. Пізніше почали використовувати дуплети, що складалися з двох різних каменів: згори дорогоцінний, а під ним знизу – більш дешевий.

У 1758 р. австралійський хімік Йозеф Штрасс розробив спосіб виготовлення скла, яке було чистим, безбарвним і з високим показником заломлення. Це скло чудово гранувалося, шліфувалося, і після огранювання нагадувало діаманти. Такий штучний камінь називали «стразом».

Сучасна історія створення штучних самоцвітів почалася у 1857 р., коли французький хімік М. Годен, сплавивши дві солі - галун (сульфат калію і алюмінію) і хромат калію, отримав кристали рубіна вагою близько 1 карата.

До синтетичних ювелірних каменів відносяться штучно отримані моно-або полікристалічні й аморфні хімічні сполуки. Серед синтетичних ювелірних матеріалів можна виділити дві групи. До першої відносяться камені, що представляють собою структурні і хімічні аналоги природних кристалів, але відрізняються складом і змістом мікродомішок. До них, наприклад, відносяться - алмаз, рубін, сапфір, смарагд, аметист, олександрит. А до другої групи - каміння, отримані в лабораторних умовах, але не мають аналогів у природі, наприклад, фіаніт, ітрій-алюмінієвий гранат (ІАГ), галій-гадолініевий гранат (ГГГ).

В даний час застосовуються різні методи синтезу дорогоцінних каменів і вирощування ювелірних кристалів, основними з яких є групи розплавних (методи Вернейля, Чохральського, зонного і гарнісажного плавлення) і розчин-розплавних методів (методи флюсу, гідротермального синтезу та синтезу ювелірних алмазів при високих тисках), а також деякі інші.

Метод Вернейля. У 1896 році французький вчений Огюст Вернейль сконструював спеціальну піч з воднево-кисневим пальником для синтезу рубінів, і почалася ера промислового виробництва синтетичних ювелірних каменів.

Синтез дорогоцінного каміння здійснюється з розплаву, одержуваного при плавленні шихти (у разі синтезу рубіна шихта являє собою суміш оксидів алюмінію і хрому). Піч сконструйована таким чином, що шихта обсипається вниз невеликими порціями в потоці кисню, потрапляючи в камеру горіння, куди подається водень, і де розташований пальник. Тут шихта плавиться, а отримана крапля потрапляє на керамічну підкладку, на якій спочатку утворюється конус, перехідний потім в циліндр - монокристал. Отриманий кристал називається булею, розмір якої зазвичай складає в довжину 5-10 см при діаметрі близько 2 см (сучасні технології дозволяють отримувати булі до 60-70 см в довжину). Для отримання булі середнього розміру потрібно близько 4 годин. Отримані кристали мають сильне внутрішнє напруження і часто розколюються на кілька частин.

Методом Вернейля до теперішнього часу вдалося виростити більше ста різних видів кристалів. Однак найбільше промислове значення він має, як правило, при вирощуванні рубіна, сапфіра і інших забарвлених різновидів корунду, включаючи і зірчасті камені, а також шпінелі (рис. 1).

Рис. 1. Ограновані синтетичні рубіни та сапфіри

Метод Чохральського. Даний метод дозволяє одержувати кристали дуже високої якості. Вихідна речовина (суміш оксидів відповідного складу) плавиться в тиглі з тугоплавкого металу (наприклад, платини або іридію), який нагрівається спіральним нагрівачем, намотаним безпосередньо на тигель. Кристалізація починається на затравці, що дотикається поверхні розплаву, яку поступово обертають і піднімають (витягають) з розплаву (зі швидкістю 5-30 мм / год). Отримані кристали являють собою стрижні діаметром 2,5-6 см і завдовжки 20-25 см. До кристалів, вирощуваних цим методом відносяться рубіни, сапфіри, ІАГ, ГГГ та інші синтетичні гранати, а також олександрит.

Метод Чохральського дозволяє отримувати кристали, які є прекрасним ювелірним матеріалом, оскільки вони більш однорідні, ніж кристали, вирощені методом Вернейля.

Метод гарнісажного плавлення. Метод полягає в плавленні і кристалізації речовини в її ж власній холодній «сорочці» і застосовується для вирощування тугоплавких кристалів (фіаніту, корундів, ІАГ і деяких інших). Для плавлення речовини застосовується високочастотний нагрів. Після нагрівання розплав витримується кілька годин (для забезпечення отгонки домішок і встановлення однорідності середовища), потім повільно охолоджується, внаслідок чого кристалізуються стовпчасті кристали

Метод зонного плавлення. Суть методу полягає в наступному: вихідна шихта, що представляє собою суміш попередньо пропечених оксидів основних вихідних компонентів з домішками, і затравка поміщаються в молібденовий човник, який потім повільно протягується вздовж нагрівача. У міру руху човника в шихті виникає досить вузька розплавлена зона, яка при подальшому переміщенні човника твердне з утворенням монокристала. Ширина одержуваного кристала 8 см, висота - 2 см, довжина - 18 см, час росту 4 дні. Серед внутрішніх дефектів у вирощених кристалів спостерігається блочність і тріщинуватість.

Даний метод синтезу дорогоцінних каменів технічно простий, дозволяє вирощувати монокристали у формі пластин і успішно застосовується для отримання великих монокристалів корунду різних забарвлень, ІАГ і інших синтетичних гранатів.

Метод синтезу із розчину в розплаві і гідротермальний синтез. При вирощуванні синтетичних ювелірних каменів широке застосування отримали методи кристалізації з розчину в розплаві (метод флюсу) і з гідротермальних розчинів.

Вирощування кристалів методом флюсу в основному застосовується для отримання тугоплавких речовин, кристалізація яких з розплаву при швидкому охолодженні неможлива. В якості розчинників (флюсу) служать розплави легкоплавких оксидів (свинцю, молібдену, бору та ін) або солей (KF, PbF₂, CaCl₂ і ін). Процес синтезу проходить в платинових, іридієвих або графітових тиглях, поміщених в спеціальні печі. Кристалізація відбувається або в результаті поступового охолодження розплаву, або в умовах випаровування розплаву, або методом температурного перепаду. Даний метод дозволяє одержувати кристали смарагду, корунду, александриту розміром в декілька сантиметрів.

Для вирощування ювелірних кристалів особливо перспективним є метод гідротермального синтезу. Вирощування кристалів здійснюється у герметичних посудинах високого тиску (автоклавах), які дозволяють проводити процес синтезу при температурах 250-600 °С і тиску в межах десятків і перших сотнень мегапаскалей. В якості розчинника в даному методі застосовується вода, розчинна здатність якої різко зростає при високих температурах і тисках, які забезпечуються в автоклаві. Зростання кристалів здійснюється на затравці в результаті температурного перепаду.

Метод гідротермального синтезу широко застосовується для вирощування кварцу різних забарвлень і смарагдів. Гідротермальні кристали кварцу досягають маси у декілька кілограм, а розмір смарагдів до 10 см. Останнім часом почалося використання методу для синтезу рубінів.

Метод синтезу ювелірних алмазів при високих тисках. У 1955 р. з'явилося повідомлення про першу успішну спробу синтезу алмазу, здійсненого в дослідницькій лабораторії американської фірми GeneralElectric. А на початку 1970 р. в цій же лабораторії були отримані кристали алмазу ювелірної якості різного забарвлення вагою до 1 карата. В даний час синтетичні алмази виробляються не тільки в США, а також в Швеції, ПАР, Японії і в Росії.

Основним промисловим методом синтезу алмазів є розчин-розплавний метал-вуглецевий синтез при високому тиску (температура 1400-1600 °С, тиск 5000-6000 МПа). В якості вихідної шихти зазвичай використовують графіт (хоча можливі й інші вуглецеві речовини) і метали або сплави заліза, нікелю, кобальту, платини та паладію. Для створення необхідних термобаричних параметрів використовують потужні гідравлічні преси, забезпечені камерами високого тиску.

В даний час досягнуті великі успіхи в області синтезу алмазу. Розмір вирощених кристалів ювелірної якості досягає 9-10 карат, вони набувають різних забарвленняь і відрізняються високими якісними характеристиками.

Крім описаних методів синтез отримання монокристалів ювелірних каменів існують методи вирощування полікристалічних агрегатів - бірюзи, малахіту і також методи вирощування благородного опалу. У більшості випадків методика синтезу дорогоцінних каменів цих та деяких інших ювелірних матеріалів є комерційною таємницею їх виробника.

Таким чином, в даний час на ринку часто можна зустріти ювелірні вироби, в яких в якості вставок застосовуються синтетичні камені. Оскільки технології одержання синтетичних матеріалів постійно вдосконалюється, то можна очікувати, що в майбутньому їх кількість зросте, а також покращиться їх якість і схожість з природними каменями.

Синтетичні корунди. Хімічна формула – Al3O4. Сировиною для синтезу корундів (сапфірів і рубінів) служить тонко подрібнений порошок оксиду алюмінію.

Синтетичний рубін на практиці вперше було створено у 1905 р. Для одержання рубіну до оксиду алюмінію додають 0,7–2% оксиду хрому, для синтетичного сапфіру – оксид заліза і титану; для жовтого корунду – оксид нікелю; для зеленого корунду – оксид кобальту; для псевдоолександриту – оксид ванадію.

З 1947р. розпочато промислове виробництво «зірчастих» сапфірів, для одержання яких додають 0,35% оксиду титану.

В СРСР вирощування синтетичних корундів розпочалося у 20-х рр. У наш час, наприклад, в Інституті кристалографії АН РФ розроблені і використовуються нові методи, у результаті чого одержують кристали абсолютно різних форм. На приладах «Сапфір–1м» і «Сапфір–2м» можна вирощувати кристали лейкосапфірів у вигляді пластин великих розмірів (масою понад 4 кг), освоєно промислове виробництво ювелірних і технічних корундів. За даними досліджень, синтетичні корунди за основними фізичними властивостями дуже близькі до природних. Щільність синтетичних корундів – 3,992 г/см3, показник заломлення – 1,763-1,768. Діагностичні ознаки синтетичних корундів:

– специфічні включення різного розміру і форми – плями, смуги, «хмари»;

– криволінійний розподіл барвника;

– наявність звилин.

Синтетична шпінель синтезується методом М. Вернейля, має твердість 8, щільність – 3,59-3,61 г/см3, показник заломлення 1,722-1,727. В ультрафіолетових променях інертна (рожева) або люмінесціює:

- безбарвна – білуватим;

- блакитна – червоним, блакитнувато-білим, помаранчевим;

- жовта – світло-зеленим;

- зелена – червоним, молочно-білим кольором.

Синтетичною шпінеллю імітують природну шпінель, алмаз, сапфір, рубін, смарагд, аквамарин, гранати, топази, місячний камінь і т.д. Під мікроскопом шпінель синтетична не має включень, іноді в ній спостерігаються овально-витягнуті бульбашки газу.

Синтетичний смарагд уперше синтезований у 1848р. у Франції. У 1965 р. в Америці було виготовлено 200 тис. каратів, що призвело навіть до виникнення проблем збуту. У наш час синтетичні смарагди виробляють у Росії, США, Франції, Швейцарії, Німеччині, Японії та інших країнах. Відомі синтетичні смарагди Австралії, що являють собою берили зі смарагдовим покриттям товщиною 0,3 мм. Їх колір блідо-зелений. Ідентифікують їх зануренням у рідину, після чого в поверхневому шарі з'являється тонкий інтенсивно-зелений ободок.

Синтетичні смарагди мають щільність 2,64–2,65 г/см3, для них характерні червоний колір під фільтром Челсі та в ультрафіолетових променях, наявність включень флюсу і типових вуалеподібних тріщин, відсутність в інфрачервоних променях смуг поглинання води.

Титанат стронцію (фабуліт) д овгі роки використовувався як краща імітація діаманта (до одержання фіаніту). Фабуліт абсолютно безбарвний, показник заломлення аналогічний алмазові. Дисперсія у фабуліту на 0,20 більше, ніж у алмазів, що забезпечує красиву гру світла, але твердість фабуліту – лише 5,55–6,0. У зв'язку з цим його доцільно використовувати як вставки в кулонах, сергах, брошках, але не в кільцях.

Промисловий випуск фабуліту здійснює фірма «Національ Лед енд Ко», США.

Ітрій-алюмінієвий гранат (ІАГ) – це синтетичне кристалічне з'єднання, що має структуру граната. ІАГ має у складі рідкоземельні елементи, внаслідок чого може набувати різноманітного забарвлення: зеленого, жовтого, бузкового, рожевого та ін. Твердість його становить 8,5, щільність – 4,57-6,69 г/см3, показник заломлення – 1,832-1,873, дисперсія – 0,028 (як і в алмазу). В ультрафіолетових променях він інертний або люмінесціює білим, рожевим, бузковим, жовтим світінням.

Гадоліній-галієвий гранат (ГГГ) – безбарвний кристал, широко використовується як імітація діамантів. Він має високі, близькі до алмазу, показники заломлення (2,02–2,03) і дисперсії (0,038). Твердість – 6,0–6,5, щільність – 7,05 г/см3. В ультрафіолетових променях інертний або світиться слабким рожевим або фіолетовим кольором. ІАГ та ГГГ вирощують методом горизонтально спрямованої кристалізації, з 1969 р. широко використовуються в ювелірній справі.

Фіаніт. Протягом 1970–1972 рр. Фізичний інститут АН СРСР розробив спосіб виготовлення нового синтетичного матеріалу на основі оксиду цирконію і гафнію. Назву матеріалу утворено від початкових літер назви наукової установи-розробника (ФІАН).

Фіаніт має температуру плавлення 2600–2750°С, твердість – 8, щільність – 5,5–5,9 г/см3, показник заломлення наближений до алмазу – 2,15–2,18, дисперсія – 0,059–0,065.

За хімічним складом фіаніт – це оксид цирконію, стабілізований домішками рідкоземельних елементів (ербію, церію, неодиму, ванадію), а також хрому, заліза. Процес кристалізації відбувається на спеціальних запалах при охолодженні розплаву. Швидкість утворення кристалів – 8–10 мм/год, технологія дозволяє одержувати кристали фіаніту масою до 250 г.

Невелика кількість домішок перерахованих вище елементів можуть надавати в цілому прозорому фіаніту червоного, рожевого, фіолетового, блакитного, жовтого, білого та інших відтінків забарвлення (крім зеленого, смарагдового).

За розмаїтістю кольорової гами фіаніт може суперничати з аметистом, цирконом, гранатом.

Високий показник заломлення і висока дисперсія створюють особливу гру світла.

Залежно від домішок в ультрафіолетових променях фіаніт може люмінесціювати світінням блакитного, жовтого, фіолетового та інших кольорів.

Фіаніт складний в обробці, легко розтріскується і кришиться. Як наслідок, від загальної кількості сировини після ограновування маса готових виробів не перевищує 15%. Грані виробів із фіаніту дещо заовалені, що є додатковою ознакою їх відмінності від справжніх алмазних діамантів.

Синтетичний алмаз. У 1938 р. російський фізик О. І. Ляпуновський здійснив теоретичний аналіз умов утворення алмазу з графіту і визначив зони стабільного існування алмазів.

У лютому 1953 р. групі фізиків шведської енергетичної компанії АSEА вдалося одержати перші у світі штучні алмази. У грудні 1954 р. вчені фірми «Дженерал Електрик енд К°» створили штучні алмази розміром 0,8 мм. Після цього синтез алмазів було організовано у Бельгії, Великобританії, Японії та інших країнах.

У 1961 р. в Інституті надтвердих матеріалів АН УРСР у Києві була відпрацьована промислова технологія синтезу алмазів. Якщо реакція тривала 3 хв, утворювалися кристали масою близько 10 мг, а в умовах тривалості реакції протягом 30 хв – 70 мг, причому розмір кристалів становив 0,5–0,8 мм.

З 1961 р. у США, Росії, Україні застосовується також вибуховий метод одержання синтетичних алмазів. У наш час щорічне виробництво синтетичних алмазів становить понад 200 млн кар. на рік (без країн колишнього СРСР). Основні центри: США («Дженерал Електрик енд К°»), ПАР («Де Бірс»), Японія, Велика Британія.

У Росії та Україні виробляють синтетичні алмази наступних видів: АСО – алмази звичайної міцності; АСР – алмази підвищеної міцності; АСВ – алмази високої міцності. Розміри цих алмазів – 0,04–0,63 мм.

Синтетичний олександрит. Уперше був синтезований у 1972 р. у США. Зараз вирощується в ряді країн методами з розчину в розплаві та гідротермальним методом. За своїми властивостями наближається до природного. При ідентифікації спостерігаються газові включення, дактилоскопічні структури (звилини).

Синтетична бірюза. Перші повідомлення про синтетичну бірюзу відносяться до 1927 р. Але тільки у 1972 р. П’єр Жильсон синтезував бірюзу, яка є максимально повним аналогом природної. Синтетична бірюза, що майже не відрізняється від природної, отримана і в Росії.

Головними діагностичними ознаками синтетичної бірюзи є:

- дещо менша щільність – 2,7 г/см3;

- характерна структура поверхні, яку можна спостерігати під мікроскопом;

- наявність кутастих блакитних часток, розподілених у білуватій основній масі (у природній бірюзі наочно можна помітити темно-сині диски на більш світлому фоні);

- крапля розчину соляної кислоти всмоктується природною бірюзою і скочується із синтетичної.

Синтетичний опал. Довгий час не вдавалося одержати синтетичні опали. І тільки в 1964 р. було отримано тендітний і пористий матеріал з оптичним ефектом, характерним для благородного опалу, із щільністю 2,5 г/см3, твердістю 5,5–6,5, показником заломлення 1,52–1,53. Матеріал легко розрізався і полірувався.

Синтетичні опали на кремнеземній зв'язці (близькі до природних) були отримані П. Жильсоном у 1972 р.

Колір таких опалів може бути молочним і чорним, щільність – 2,03 г/см3, показник заломлення – 1,44, твердість – 4,5, опалесценція синтетичних опалів та її малюнок мало відрізняються від опалесценції природних опалів.

Діагностичні ознаки синтетичних опалів:

- рівномірна зерниста структура, що спостерігається в горизонтальній площині;

- стовпчаста, волокниста – у вертикальному розрізі;

- зональне розташування кольорових ділянок;

- більш високі прозорість і смугастість;

- блоки, з яких складаються синтетичні опали, створюють ефект «шкіри ящірки», чого не буває у природних опалів;

- синтетичні опали, на відміну від природних, легко прилипають до язика.

Дорогоцінні камені здавна були предметом відтворення, проте тільки в кінці XIX ст. досягнення хімії і фізики дозволили створити синтетичні коштовні камені, що не відрізняються за своїми властивостями від природних каменів, а часто і перевершують їх.Археологічними дослідженнями встановлено, що в Стародавньому Єгипті (близько 3 тис. років до н.е.) виготовляли кольорові скла, які використовували як прикраси й амулети. Імітації коштовних каменів з скла були широко поширені в Стародавньому Римі.

У "Природній історії" Пліній Старший писав, що карбункули (рубіни) "підробляються зі скла так само, як і інші дорогоцінні камені, пізнаються вони по плівкам всередині та по тяжкості, а іноді по бульбашок, що світиться подібно сріблу". Він же описав тришаровий сардонікс, званий кодонів.Цей матеріал підганяв і склеюється з трьох шарів - чорного, білого і червоного. Пізніше стали застосовувати дублети, що складаються з двох різних каменів - зверху дорогоцінний, а знизу менш дорогою: гірський кришталь або скло і т.п.У 1758 році австралійський хімік Йозеф штрассе розробив спосіб виготовлення скляного сплаву, чистого і безбарвного з відносно високим показником заломлення.Сплав, що складається з кремнію, окису заліза, окису алюмінію, вапна й соди, чудово граніт і шліфувався і після ограновування нагадував діаманти. Такий штучний камінь називається "стразів" на прізвище вченого.

Справжній переворот в отриманні синтетичних дорогоцінних каменів був зроблений французьким хіміком М. А. Вернейлем, який у 1892 р. розробив спосіб отримання синтетичного рубіна.У промисловості цим методом стали користуватися для вирощування синтетичних рубінів, а потім і для синтезу інших дорогоцінних каменів - сапфіра, шпінелі, александрітоподобного корунду та інших каменів.У міру розвитку й удосконалювання техніки вирощування монокристалів були розроблені інші способи, які дозволяли отримати ряд інших синтетичних каменів - аналогів природного рутилу, кварцу, алмаза, смарагду.В останні роки створені і нові види кристалів, аналогів яких немає в природі, - фабула, ітрій-алюмінієвий гранат, фіаніт.

Таким чином, в даний час існують наступні види синтетичних ювелірних каменів і їх імітацій: 1) синтетичні ювелірні камені, що мають природні аналоги: корунди - рубін і сапфір, шпінель, рутил, алмаз, смарагд, кварц, олександрит, опал, бірюза;2) синтетичні матеріали, що не мають природних аналогів: титанат стронцію - фабула, ніобат літію, ітрій-алюмінієвий гранат, фіаніт та ін; 3) імітації ювелірних каменів: скла, дублети і триплети.

Синтетичні ювелірні камені представляють собою штучні кристали, отримані хімічними або фізичними методами, що мають властивості, аналогічні природним камінню тих же назв. Їх хімічний склад, кристалічна структура та фізичні властивості в широкому діапазоні збігаються з такими їх природних прототипів (справжніх дорогоцінних і виробних каменів).

Більшість способів підробки є недавнім винаходом. У той же час імітаціям із скла, знайдениі археологами разом з дійсно коштовними каменями, не одна сотня років. Римський письменник і вчений Пліній Старший, який жив 2000 років тому, писав у своїй "Природній історії": "Немає у світі такого шахрайства або обману, який приніс би більше вигоди, ніж підробка дорогоцінного каміння". Уже більше 6 тисяч років тому ювеліри Стародавнього Єгипту використовували для прикрас бірюзу, видобуту на Синайському півострові, а також привозили з території, де розташований сучасний Афганістан, лазурит і смарагди. Очевидно, кількість дорогоцінних мінералів, особливо дуже популярного лазуриту, явно не задовольняло попит, і єгиптяни придумали виготовляти ювелірні вироби з непривабливого м'якого мінералу стеатіту. Заготівки нагрівали, а після того, як зовнішній шар стеатіта тверднув, їх обмазували приготованою з глини глазур'ю і обпалювали. Спроби зробити намистинки, що нагадують лазурит, охарактеризовано деякими сучасними вченими як «перший крок людини в світ синтезу потрібного йому мінералу». Пізніше стеатіт був замінений штучним матеріалом, який отримували з тонко подрібненого, покритого глазур'ю кварцу.

Скло - найбільш дешевий і розповсюджений замінник дорогоцінних каменів. Імітації коштовних каменів з скла були широко поширені в Стародавньому Римі. У 1758 році австрійський хімік Йозеф штрассе запропонував рецепт особливого свинцевого скла - "страза", вдало заміняє дорогоцінні камені. Страз добре піддавався огранюванню. Спочатку його використовували для імітації діамантів. Пізніше навчилися виготовляти кольорові стрази, що імітують рубін, сапфір, смарагд, аметист. Однак скляні імітації коштовних каменів розпізнати було нескладно. Тоді стали виготовляти так звані дублети і триплети: на основу із страза з ювелірною точністю наклеювалися з одного або з двох сторін тонкі пластини натурального каменю.

Тільки у другій половині XIX століття досягнення фізики і хімії дозволили створити синтетичні коштовні камені, що не відрізняються за властивостями від природних каменів, а часто і перевершують їх. Сучасна історія створення штучних самоцвітів почалася в 1857 році, коли французький хімік Марк Годен сплавив дві солі - сульфат калію та алюмінію і хромат калію - і отримав кристали рубіна вагою близько одного карата.

Справжній переворот в отриманні синтетичних дорогоцінних каменів був зроблений також французьким хіміком - Огюстом Вернейлем, який в 1892 році розробив спосіб отримання синтетичного рубіна. З 1905 року за методом Бернейля стали вирощувати у промислових масштабах штучні рубіни, а через кілька років шпінелі і сапфіри. І, нарешті, вершиною синтетичного виробництва у лютому 1953 року було отримання перших в світі штучні алмазів шведськими фізиками під час проведення одного з дослідів із синтезу алмаза з графіту. Аналогічного успіху в СРСР домоглися в 1960 році.

У середині тридцятих років XX століття було винайдено матеріал, що імітує діаманти - дешеві безбарвні штучні шпінелі, що одержали назви «алмази Джурадо». Витончена реклама привела багатьох покупців і торговців ювелірними виробами до думки, що ці камені не можна відрізнити від алмазів. Однак відрізнити штучну шпінель від алмаза дуже просто у спеціальній лабораторії.

Аквамарин

Всі імітації з скла на дотик здаються більш теплими на відміну від справжнього каменю. Якщо камінь не вправлений в оправу, треба, утримуючи його пінцетом (щоб не нагріти від рук), доторкнутися до нього кінчиком язика - камінь повинен бути холодним.

Алмаз

При огляді алмазу неозброєним оком або за допомогою десятиразової лупи, потрібно враховувати, що він обробляється таким чином, що практично весь світ, що входить в камінь через коронку, повністю відбивається від його задніх граней, як від ряду дзеркал. Тому, якщо через огранений діамант дивитися на світ, буде видно тільки світиться точка в камені. Крім того, якщо подивитися через діамант, що знаходиться в надягнутому на палець перстень, то побачити крізь нього палець неможливо.

Хімік Клапрот визначив, що крапля соляної кислоти не діє на алмаз, зате на цирконії залишає мутну пляму.

Алмаз залишає подряпину на поверхні скла, а також і на полірованій поверхні інших камнів. Плотно приклавши огранений алмаз ребром до поверхні зразка, можна помітити, що алмаз «чіпляється» за нього, залишаючи видиму подряпину, яка не зникає, якщо потерти мокрим пальцем. Для такої проби вибирають найменш помітне місце.

Щоб відрізнити алмаз від шпінелі і синтетичного сапфіра, камені опускають в безбарвну рідину з показником заломлення, близьким до показників заломлення шпінелі і сапфіра (йодистий метилен або однобромістий монофтлен). Шпінель і сапфір просто не буде видно в рідині, а алмаз буде яскраво блищати. Аналогічний, але менш виразний ефект «зникнення» фальшивого діаманта дають проста вода і гліцерин. Таким же способом виділяють більш прості і дешеві підробки під алмаз - багате свинцем кришталеве скло.

Гранати

Відносяться до коштовних каменів, що володіють силою магнітного тяжіння. За магнітністю визначають і деякі інші камені. Для цього камінь (попередньо зважений) розміщують на високу пробку (щоб відокремити від металевої чашки ваг), яку кладуть на чашу. Після врівноваження ваг до каменя повільно підносять невеликий підковоподібної магніт до тих пір, поки він майже не торкнеться поверхні каменю. Якщо мінерал має помітну магнітність, то рівновага порушиться, коли магніт буде знаходиться від каменя в 10-12 мм.

Ізумруд

Характерні ознаки синтетичних каменів - перекручені вуалі. Кварц можна відрізнити від скла, доторкнувшись до каменю і скла кінчиком язика. Кварц набагато холодніше.

Рубін

Перш за все необхідно пам'ятати, що чисті, густо забарвлені великі в природі зустрічаються вкрай рідко. Вже один цей факт ставить під сумнів природне походження великого рубіна.

Сапфір

Якщо камінь занурити в рідину з певним коефіцієнтом заломлення, в ньому можна спостерігати такий розподіл забарвлення: у синтетичному камені завжди є вигнуті, по-різному забарвлені смуги, в природному - смуги прямі і розташовуються паралельно одній або кільком граням.

Топаз

Виключно легко полірується і інколи його можна визначити на дотик за характерною «сслизкістю». Синтетичний корунд різних відтінків рожевого кольору застосовують для імітації рожевого топазу. При цьому він виглядає дуже добре, щоб бути справжнім.

Кришталь

Справжній гірський кришталь завжди прохолодний на дотик.

Циркон

Ні один камінь, за винятком опалу і алмазу, не можна визначити так легко, як циркон. неозброєним оком або за допомогою простої лупи. Його особливий блиск, що нагадує алмазний і в той же час жирний або смоляний, у поєднанні з характерною кольоровою гамою, часто дозволяють упізнати камінь з першого погляду. Використовуючи лупу, можна при спостереженні через верхню частину каменю побачити потерті ребра граней.

Янтар

Природний бурштин електризується від тертя, правда, деякі імітації (з пластику) теж електризуються. Але якщо електризації немає - явна підробка. Дуже ефективний наступний метод визначення імітацій бурштину. Якщо лезом ножа провести смужку по поверхні бурштину, він дасть дрібну крихту, а імітація закручену стружку. На відміну від синтетичних матеріалів, бурштин легко стирається в порошок. Янтар буде плавати в соляному розчині (10 чайних ложок (без верху) повареної солі на склянку води), а імітації, крім полістирола, потонуть. Після перевірки виріб слід ретельно промити в проточній воді, щоб не утворилася соляна кірка.

На сучасний ювелірний ринок надходять штучні дорогоцінні камені декількох видів. Дорогоцінні камені синтезовані (вирощені); синтезовані кристали з'єднань групи рідкоземельних елементів, які в природі не зустрічаються, наприклад фіаніти (імітації алмазу); імітація дорогоцінного каміння з відомого скла, які в основному застосовуються в біжутерії і легко «на око» відрізняється від дорогоцінних каменів за низькою твердістю; а також дуплети - складені дорогоцінні камені, склеєні з двох різних мінералів.

основі методики отримання алмазу лежали уявлення про перетворення графіту в алмаз. Ще в кінці XVII ст. І. Ньютон висловив припущення, що алмаз-цей самий твердий мінерал - повинен горіти. Кришталиком алмазу для досвіду пожертвувала Флорентійська академія наук. Виявилося, що, перш ніж згоріти, алмаз при температурі 1100 °C перетворився на графіт. Учені вирішили, що можливо і зворотне перетворення в алмаз. Штучні алмази намагалися отримати багато вчених. Для імітації алмазу використовують безбарвний циркон, синтетичний рутік, титани стронцію, синтетичну безбарвну шпінель, синтетичний безбарвний сапфір.

Синтетичні аквамарини на ювелірному ринку відсутні. Імітації, які продають під цією назвою, в дійсності представляють собою голу шпінель або скло.

Кристали, виготовлені з товченої бірюзи з клеєм, важко відрізнити від справжніх. І лише з часом підробки набувають бруднуватий відтінок.

Секрет вирощування перлів відкритий в Китаї, і промисел цей процвітав там протягом семи століть. У 1890 році японці перейняли досвід вирощування перлів та створили цілу галузь промисловості. Одними з останніх японці розробили вирощування перлів без ядра, при якому в розрізи в мантії молюска вводять шматок мантійної тканини іншого молюска. Перлини ростуть швидко, вихід продукції високий. Якщо молюск після вилучення з нього перлини знову повернути в море, можна знову від нього отримати перлини. Такий перли ще називають культивувати. З 1956 року індустрія вирощування перлів почала розвиватися в Австралії.

Слово «перли» без визначень дозволяється використовувати тільки для природного перлів. Великі перлини вважаються колекційними і продаються окремо за вищою ціною. 70% перлів продають у вигляді бус.

Синтетичні смарагди протягом багатьох років виготовлялися тільки в лабораторії Керолла Четема, хіміка з Сан-Франциско. Тепер у промислових масштабах смарагди випускаються рядом фірм, а методи виробництва синтетичних смарагдів постійно удосконалюються, так що синтетичні смарагди практично неможливо відрізнити від природних.

Рубін – перший дорогоцінний камінь, який почали отримувати на початку XX століття на промисловій основі в великих масштабах. За останніми відомостями, обсяг виробництва синтетичних рубінів сягнув мільйона каратів. Штучні рубіни застосовуються для прикрас, причому різниця в цінах природного та синтетичного дуже велика.

Синтетична шпінель надійшла на ринок у 20-і роки. Шпінель легко сплутати з аметистом, хрізоберілом, гранатом, рубіном, сапфіром, топазом. Але фахівці її відрізняють дуже просто - за відсутності у неї двупереломлення.

У наш час як ювелірні камені використовують велику кількість мінералів і гірських порід, органогенних утворень, природних, облагороджених і штучно вирощених матеріалів. Багато з них характеризуються зовнішньо однаковими або подібними ознаками, що утруднює їх діагностику. Методи діагностики різноманітні, але усі вони ґрунтуються на визначенні основних фізико-хімічних властивостей і внутрішніх особливостей досліджуваних мінералів.