Гидротермальные сапфиры, рубины и изумруды. Что это?

Гидротермальный сапфир — что это такое и как производится? Известно, что такие драгоценные минералы, как изумруды, сапфиры и топазы, уже существуют не только в природе. Современные технологии позволяют выращивать их в лабораторных условиях. Именно таким образом получают и гидротермальный сапфир —камень, который по своей красоте может оказаться ничуть не хуже, чем натуральный.

Что такое гидротермальный сапфир

Что такое гидротермальный сапфир? Это синтетический аналог минерала естественного происхождения. Его получают в специализированных лабораториях путем синтеза нескольких химических соединений под воздействием естественных катализаторов – давления и температуры. Если на образование природного камня уходят годы, то синтетический сапфир получают менее чем за месяц.

Химические соединения, которые образуют минерал – это диоксид кремния, хром и основная составляющая оксид алюминия. После эти элементы помещают в герметичный аппарат, где на них будет оказываться длительное воздействия высокими температурами (свыше 1000 ℃) и давлением.

Важно! Гидротермальный сапфир (сокращение гт) не является подделкой. Он обладает теми же физическими и химическими свойствами, что и натуральный аналог. Разница в способе получения.

Как узнать натуральный или нет сапфир

Чтобы отличить искусственный кристалл от природного, необходимо обратить внимание на следующие характеристики:

• Отлив самоцвета – четкий окрас указывает на синтетическое происхождение.
• Природный корунд имеет неравномерный стеклянный блеск.

• Особое внимание нужно уделять слоям, граням минерала. При изготовлении подделок мастера используют метод склеивания частичек камня вместе с хрусталем и окрашенной эпоксидной смолой. При тщательном осмотре эти слои можно заметить внутри камня. К тому же грани у подделки могут быть гладкими, мягкими – у природного сапфира они четки.
• Поскольку твердость минерала очень высока, его грани не будут иметь изношенный, потертый вид. Поверхность настоящего камня будет гладкой без царапин.
• Изучите самоцвет на присутствие разнообразных включений (трещин, каких-либо веществ, пузырьков воздуха, газа, жидкости). При их наличии можно с уверенностью утверждать, что перед вами природный корунд. Это обусловлено тем, что в естественной среде корунды крайне редко встречаются полностью чистыми – такие камни имеют чрезвычайно высокую стоимость. Обычно в ювелирных салонах продают самоцветы с различными включениями, мутным цветом, что практически никак не отражается на их привлекательности.
• Все синтетические аналоги не могут иметь цифровых свойств по цвету и чистоте камня. Такие показатели могут присутствовать лишь на природных самоцветах.
• Нано сапфиры не имеют аналогичные природному камню показатели твердости. Оригинал невозможно поцарапать, а вот искусственный камень можно.
• В синтетических самоцветах не могут присутствовать какие-либо трещины, возможны лишь (в редких случаях) пузырьки сферической формы.
• Цвет искусственного камня неравномерный, в нем присутствуют криволинейные полосы, разные оттенки.

История изобретения

Впервые над возможностью создать искусственные драгоценные камни задумался французский ученый Огюст Виктор Луи Вернейль. Его путь изобретения начался в 1886 году и длился долгие 16 лет. Лишь спустя это время он объявил об открытии и дал исчерпывающую информацию о результатах длительного эксперимента. Он рассказал о том, что с помощью воздействия высоких температур и метода капельного осаждения можно получить синтезированные минералы, в частности синие корунды. В последствие этот способ стал называться «метод Вернейля». После другие ученые совершенствовали этот метод и на его основе создавали свои. Но впервые открытый способ до сих пор успешно используется в химической промышленности.

Признаки искусственных сапфиров

Если требуется поменять оттенок уже окрашенного минерала, то используется упомянутая выше диффузионная обработка сапфира. Но путайте это с деклассированными сапфирами (природными минералами низкого качества).

Учитывая, что свойства полученных в лаборатории камней идентичны природным сапфирам, отличить их друг от друга сложно. Натуральные камни не бывают большими. Так, крупнейший добытый в мире сапфир весит 280 г. А выращенные экземпляры достигают 100-200 кг.

Наличие искривленных включений — еще один признак искусственного минерала. Именно этим он отличается. Однако тут нужен наметанный глаз ювелира. Драгоценность помещают в монобромнафталиновый раствор и на белом фоне рассматривают под увеличительным стеклом.

Если камень натуральный, то полосы включений будут прямыми. Искусственно выращенный сапфир отличается искривленными полосками. Опытный мастер заметит в синтетических нанокристаллах мелкие пузырьки и отсутствие микроскопических трещин.

Для натуральных сапфиров характерно бликование белесыми лучиками. В искусственных минералах подобный эффект отсутствует, а под ультрафиолетовой лампой они отливают зеленым цветом.

Способ изготовления

Сейчас используется несколько вариантов для изготовления наносапфиров. Один из них уже описан выше, это метод Вернейля. Он положил начало развития остальных способов. Какие еще существуют методики:

• Метод Чорхальского основан на вытягивании нанокристаллов из расплава. Он образован оксидом алюминия – основной составляющей. Эта технология более совершенна и позволяет получить синтетические сапфиры в короткие сроки.
• Зонная плавка имеет два варианта реализации. Вертикальная и горизонтальная направленность перемещения нагревательного элемента. В результате образуется монолит выращенного минерала.
• Получение звездчатых камней осуществляется на основе добавления в стандартную «рецептуру» рутила. Его добавление происходит постепенно путем наслаивания. В результате образуется экземпляр с оптическим эффектом астеризма.

Интересный факт! Технологию изготовления синтетических камней с эффектом астеризма запатентовала американская в 1949 году.

Сравниваем цены

Чтобы подстраховаться и не получить, вместо натурального или лабораторно выращенного сапфира, имитацию из другого камня, надо использовать иммерсионную жидкость и рефрактометр. Для искусственных и природных минералов показатель преломления одинаков, коэффициент колеблется в пределах 1,77-1,78.

Слишком низкая цена на сапфир должна насторожить. Натуральные синие продают по 200-1000 долларов за карат. Розовый и оранжевый минералы по 100-130. Цена на искусственный синий корунд начинается от 20 долларов за карат, а на розовый колеблется от 5 до 8.

Если хотите познакомиться с другими синими минералами, прочитайте статью «Драгоценные и полудрагоценные камни синего цвета».

Натуральный сапфир уступает в твердости только алмазу, и только он способен оставить на нем царапину. Поэтому легче всего выявить подделки из синего стекла. Для этого достаточно поцарапать «настоящий» камень, и различие будет очевидно.

В продолжение темы познакомьтесь со статьей «О натуральной и прессованной бирюзе: как отличить подделку».

Разновидности и цвета камня

Гидротермальные сапфиры могут иметь разные цвета, как и натуральные камни. Для этого в процессе синтеза добавляются химические элементы, придающие минералу определенный цвет. Например, цвета синего и фиолетового спектра достигаются путем использования железа и титана. Нежные розовые и яркие красные экземпляры получают с помощью ванадия или хрома. Солнечные желтые оттенки получаются, если добавить бериллий.

После того, как минерал приобрел необходимый цвет, в лабораторных условиях есть возможность улучшить его внешние характеристики при дополнительном воздействии внешних факторов, таких как:

• Ультрафиолетовое излучение. Под УФ – лучами цвет становится насыщеннее, благороднее.
• Гипертермическое воздействие. Высокие температуры (свыше 1500 ℃) могут качественно изменить цвет. Например, розовый кристалл станет голубым.
• Диффузионный способ подразумевает включение в состав готового минерала химических элементов (например, бериллия) под высоким давлением. Таким образом получают оптические эффекты.

О плюсах и минусах

В гидротермальном методе тоже применяются высокие температуры. Суть в обработке под давлением пластин, которые предназначены для затравки. К минусам производства относят высокие материальные затраты, соответственно, выращенный сапфир стоит дорого. Но зато можно получить экземпляры до 300 кг.

Также не ограничена возможность манипуляции с цветами. Путем внедрения добавок железа, бериллия и титана получают розовый, желтый, оранжевый и другие тона.

Однако изначально камень вырастает бесцветным. Чтобы пропитка красителями не смывалась применяют диффузионную обработку под высокими температурами. Любой завод по производству сапфиров работает круглосуточно, так как процесс не должен прерываться.

Полученный таким путем искусственный минерал повторяет натуральный сапфир по физическим и оптическим свойствам. При этом химический состав и кристаллическая структура идентичны параметрам природных камней. Главный плюс выращенных самоцветов – отсутствие дефектов и насыщенность тонов.

В последнее время для получения искусственных сапфиров используют даже газотранспортные коммуникации. Поиск новых методов не останавливается. Новые открытия вытесняют старые, которые, как метод Вернейля, не отличаются высоким качеством продукции.

Свойства и применение

Химические свойства сапфира нано практически не отличаются от оригинальных. Основной структурный элемент корунда – оксид алюминия. Физические характеристики также неизменны: твердость 9 из 10 баллов по шкале Мооса, плотность почти 4 гр/см3. Взаимодействует с кислотами и растворяется в них. Имеет стеклянный блеск и температуру плавления свыше 2000 ℃. Это означает, что гидротермальный сапфир ничем не хуже натурального. Но цена на него куда демократичнее.

Основная сфера применения – ювелирная индустрия. Однако и другие области промышленности нуждаются в искусственном минерале: авиапромышленность, строительство, изготовление увеличительных приборов, фотоаппаратов, коллекционных часов и т.д.

Параметры натуральных камней

Сапфиры – это минералы, которые из-за высокой цены всегда стремились создать искусственным путем. Природный камень обладает высокой прозрачностью и твердостью (9 единиц), стеклянным сверкающим блеском, плотностью до 4 г на куб. см. Относится к корундам с химической формулой Al2O3.

Минерологи признают только васильково-синие сапфиры. Ювелиры работают с любыми оттенками. Встречаются цвета:

• голубой светлых и темных тонов;
• оранжевый;
• желтый;
• фиолетовый;
• зеленый;
• черный;
• розовый;
• бесцветный.

Наличие пузырьков воздуха делают кристалл мутным (молочным). Подробнее о качествах минерала читайте в статье «Свойства камня сапфир и кому он подходит».

Преимущества и недостатки

Выращенный сапфир характеризуется:

• Чистой структурой без посторонних включений и трещин.
• Устойчивостью к ультрафиолетовому излучению.
• Крупные камни, как правило, имеют искусственное происхождение.
• Насыщенность и равномерность цвета.
• Стоимостью, которая значительно ниже, чем у натуральных камней.

Есть некоторые недостатки, которые характеризуют нано сапфир:

• Возможны микропузырьки воздуха в структуре.
• У некоторых камней наблюдается выраженная «линия роста» кристалла.

Свойства нано сапфиров

Как и любым другим самоцветам, нано сапфирам также приписывают разнообразные мистические и даже лечебные свойства.

Лечебные

Считается, что такой сапфир будет полезным в терапии:

• болезней сердца, почек;
• астмы;
• нарушений мочеиспускания;
• нервных расстройств;

Камень оказывает благотворное действие на иммунную систему человека, что положительно отражается на функционировании и состоянии всех внутренних органов и систем.

Магические

Сапфир обладает рядом магических свойств. Астрологи и маги утверждают, что камень притягивает к своему обладателю благополучие, счастье, истинную любовь. Он поможет человеку направить свою энергию в правильное русло, найти жизненную цель, сделает хозяина смелее, целеустремленным. Мощная энергетика сапфира усмирит вспыльчивый, импульсивный нрав. Камень делает своего хозяина спокойным, здравомыслящим и дарит ему духовное равновесие.

Корунд выступает в роли сильного оберега от черной магии, защищает от сглаза, порчи, любых неприятностей. Если человек был неуверенным в своих силах, застенчивым, сапфир поможет ему преодолеть страхи, комплексы и добиться успеха.

Самоцвет черпает космическую энергию, которая усиливает его и подчеркивает сильные характеристики хозяина, защищает его от неудач. Камень открывает перед человеком возможности для реализации творческого потенциала. Он дарит ясность мысли, позволяет взглянуть на себя со стороны, развивать свой внутренний мир. Сапфир будет полезным для людей, которые не могут сосредоточиться, сталкиваются с трудностями при изучении чего-то нового.

Уход

Украшения с гидротермальными камнями, полноценными аналогами натуральных, требуют такого же ухода и соблюдения правил хранения. Для более длительного сохранения красоты, блеска изделия с синтезированным минералом необходимо:

• избегать контакта с косметическими средствами, спреями, бытовой химией
• снимать перед купанием в море, посещением бассейна
• хранить отдельно
• протирать мягкой тканевой тряпочкой, промывать в слабом мыльном растворе, не использовать при чистке щёток с грубой поверхностью