Как сделать из стекла бриллиант

Обновлено: 05.07.2024

Что может быть общего у самого дорого в мире камня — алмаза — и обычного графита? Оба являются аллотропной формой одного и того же химического элемента — углерода. На этом общность не кончается, ведь из графита в настоящее время получают синтетические алмазы. Если такое превращение можно осуществить в химической лаборатории, то возможно ли воспроизвести данный процесс в домашних условиях и получить искусственные драгоценности?

Графит и алмаз

Графит — это самородный минерал, одна из аллотропных форм углерода. Каждый его атом ковалентно связан с тремя окружающими его атомами. В природе он образуется при высокой температуре в вулканических и магматических породах. Его добывают совместно с пиритами, гранатами, шпинелью. Встречается в кварцевых жилах, метаморфических породах, каменноугольных рудниках.

Алмаз также является одним из аллотропов углерода. Однако из-за отличий в кристаллической решетке обладает совершенно другими свойствами. Атомы углерода находятся в состоянии SP3-гибридизации, каждый атом расположен в центре тетраэдра, образуемого окружающими атомами. Такая структура объясняет высокую твердость элемента.

Точной версии происхождения алмазов пока нет. Ученые выдвигают разные версии образования самого твердого минерала — магматическая, метеоритная, мантийная. Нередко алмазы образуются при столкновении метеоритов с земной корой. Также их находят в ассоциациях со сверхвысоким давлением.

В таблице представлены сравнительные физико-химические характеристики алмаза и графита:

Алмаз обладает высоким показателем преломления. Благодаря этому свойству, а также прозрачности и дисперсии кристалл образует уникальную игру света, что делает его самым дорогим драгоценным камнем в мире. Обычно он полностью прозрачный, однако в природе встречаются желтые, голубые и даже черные кристаллы, что объясняется присутствием примесей.

Можно ли получить алмаз из графита в домашних условиях?

Как сделать алмаз самостоятельно? Этот вопрос волнует многих начинающих любителей химии, которые узнают о том, что между графитом и алмазом есть много общего.

Если графит и алмаз — это форма одного химического элемента, значит есть возможность преобразовать один в другой. Однако как бы ни старались химики-любители, сделать это в домашних условиях невозможно. Дома нельзя создать необходимые условия для синтеза алмазов, ведь для этого потребуются высокие температуры, давление и вакуум.

Что же делать, если юному химику хочется вырастить кристалл самостоятельно? Драгоценный камень получить дома невозможно, зато можно вырастить соляной кристалл. Для этого в литре воды растворяют несколько столовых ложек соли. В раствор добавляют немного красителя, чтобы выращенный минерал был цветным. Затем в воду окунается скрепка, подвешенная на веревочке. Через несколько дней скрепка полностью скроется под слоем соли. В течение всего периода времени маленькому экспериментатору будет интересно наблюдать за оседанием кристалликов соли на металлической скрепке.

Современные методы синтеза

Первые эксперименты по синтезу искусственных алмазов начались в середине XIX в. Однако впервые в мире создать синтетический алмаз удалось только в 1953 г. шведскому ученому Балтазару Платену.

Существует несколько технологий синтеза алмазов:

Высокое давление и высокая температура — метод НРНТ. Это исторически первый способ искусственного получения алмазов. Затравку помещают в капсулу, которую загружают под пресс. В прессе поднимается температура до 1400°С, под воздействием температур и высокого давления изменяется кристаллическая структура углеродного элемента. Прессы бывают ленточными и кубическими, в них создается давление до 5 ГПА.
Химическое осаждение из газовой фазы. Этот метод был открыт в 1980-х гг, и он не требует высокого давления. Рабочая камера заполняется специальными газами, которые способствуют росту алмазов.
Детонация углеродсодержащей взрывчатки. Металлическая капсула заполняется графитовым порошком и помещается в камеру со взрывчаткой. Во время взрыва под высоким давлением и температурой получаются алмазные нанокристаллы.
Ультразвуковая кавитация. Суспензию графита подвергают воздействию ультразвука. Это дешевый и простой способ получения алмазов, однако камни получаются невысокого качества.

Применение алмаза и графита

Где используется графит? Кроме изготовления грифелей карандашей, его применяют в следующих сферах и отраслях промышленности:

создание электродов и нагревательных элементов;
замедление нейтронов в ядерных реакторах;
изготовление плавильных тиглей;
создание деталей для атомно-силового и туннельного микроскопа;
тепловая защита космических аппаратов;
создание синтетических алмазов.

Натуральные алмазы подвергают обработке и получают из них прекрасные ювелирные камни — бриллианты. Бриллианты считаются самыми дорогими среди драгоценных камней.

Синтетические алмазы также имеют широкую сферу применения:

Сверхтвердые режущие элементы. Поскольку алмазы являются самым твердым веществом, этим свойством пользуются при создании абразивных и режущих инструментов. Их даже используют для огранки натуральных, природных алмазов.
Оптические элементы. Синтетические кристаллы применяются в лазерах и гиротронах.
Топлопроводник. Благодаря высокой теплопроводности и низкой электропроводности алмазы используют как теплоотвод для лазерных диодов.
Электроника. В лабораторных условиях создают транзисторы на основе искусственных камней, однако широкого коммерческого применения эта разработка пока не получила.

Синтетические алмазы используют и в ювелирной промышленности, они составляют 2% рынка. Самый большой ювелирный искусственный бриллиант весит 10,02 карат. Он был выращен в течение 300 часов. Синтетические камни стоят дешевле натуральных минералов, путем добавки различных примесей или радиоактивного воздействия им можно придать разные оттенки — голубой, желтый, розовый или зеленый.

Имитация бриллианта – это вопрос, над которым работало большое количество ученых. Возник он после появления теории, что можно искусственно воссоздать природный алмаз. В естественных условиях камень встречается редко, и его нельзя назвать совершенным. Поскольку популярность таких камней высока, также, как и потребности людей, рассмотрим подделки бриллиантов, как называются, и в каких условиях создаются.

Создание камней в лаборатории – подделка или нет

Бриллианты, созданные искусственным путем из синтетических материалов, неправильно называть копиями. Это обусловлено тем, что для их изготовления используются идентичные материалы, но они получены разными способами. Настоящий бриллиант и подделка отличаются тем, что в первом случае минерал рождается в природе, а во втором – происходит от рук человека.

Вам будет интересно: Что такое ожерелье? Украшения для женщин из натуральных камней

Искусственные камни обладают всеми свойствами настоящих алмазов:

высокая прочность;
способность проводить тепло;
идентичные показатели сопротивляемости;
выраженный блеск;
характерная структура;
одинаковый коэффициент преломления.

Вам будет интересно: Гранатовый камень: описание с фото, свойства, кому подходит

Единственным отличием подделки под бриллиант будет то, что она не имеет каких-либо дефектов. За счет такой особенности их используют как в ювелирном производстве, так и в промышленности. По статистике, не более 20 % натуральных камней пригодны для использования их в украшениях. Остальные 80 % имеют трещины, вкрапления, помутнения. Если использовать при создании синтетических камней качественные материалы, то отличить натуральный камень от подделки очень сложно, даже имея современное оборудование.

Отличие научных и народных названий

Вам будет интересно: Как очистить серебряный крестик: эффективные способы, средства

Если создание происходит при участии высокого давления и температуры, то используется аббревиатура HPHT, а маркировка CDV указывает на то, что использовалась методика химического осаждения из пара. Не всегда имитация бриллианта выступает в качестве его полноценной копии. В простонародье они больше известны как фианит, муассанит, страз, сегнетоэлектрик, рутил, фабулит. Однако самым популярным считается диоксид циркония, который не имеет схожих черт с настоящим бриллиантом.

По незнанию большинство людей все поддельные камни называет фианитом. Естественно, такое определение нельзя считать правильным. Однако именно он отлично справляется с ролью имитации алмаза, поскольку блестит на солнце, переливается красками, что обусловлено высокой преломляющей способностью. За счет этого фианит нередко используют в ювелирных изделиях.

История появления искусственных бриллиантов

Первые попытки реализовать идею приходятся на 1926 год, но они не увенчались успехом. Образец, который получили ученые, мало походил на настоящий камень. Однако этот опыт считается отправной точкой для проведения дальнейших испытаний и исследований. В 1941 году на это обратила внимание компания General Electrics.

Изначально предполагалось, что технология будет заключаться в разогреве углерода до 3000 градусов Цельсия под давлением 5 ГПа. Развить ее до конца не получилось, поскольку началась вторая мировая война. Ученым, исследователям и работникам компании потребовалось 10 лет для того чтобы они вновь смогли вернуться к этой работе.

Хорошего качества камень (имитация бриллианта) удалось получить только в 1953 году. Его уже можно было использовать в массовом производстве. Единственным недостатком стал чрезмерно малый размер, что не позволило внедрить их в ювелирное производство, поэтому алмазы пошли в промышленность.

Вам будет интересно: Кольца "Пандора": отзывы, обзор, размеры. Кольца Pandora из серебра и золота

Каких цветов бывают поддельные камни

Природная имитация бриллианта – это сложный и длительный процесс. Поэтому сегодня подделки получают в специальных лабораториях. Многих потребителей интересует, насколько широка цветовая гамма синтетических камней. К сожалению, выбор настолько мал, что ограничивается лишь голубым и желтым оттенком.

В каких сферах применяют искусственные бриллианты

Примерно 80 % всех поддельных камней используется в разных областях промышленности. В частности их применяют для изготовления подшипников, наконечников для сверл. Если образец малого размера, то он пригодится для переработки в крошку или пыль. В последующем ею будут обрабатывать поверхность ножей, а также инструменты для шлифовки.

Особую роль процесс имитации бриллианта играет в производстве электроники. Из этого материала в последующем делают иглы, некоторые детали микросхем, прослойки в чипах. Благодаря этому можно сохранить тепловодность и уровень сопротивления. Из бриллиантов, созданных по технологии CVD, делают детали для мобильных телефонов. Они активно используются для создания медицинских лазерных лучей. Это лишь некоторые области сбыта, где можно реализовывать качественные поддельные камни.

Технологии получения

Следующая технология – CVD. Для более простого понимания процесса необходимо представить камеру, заполненную углеродным газом. В последующем он будет осаживаться на пластину из кремния за счет нагревания или при помощи СВЧ-лучей. Результатом всех действий является получение пластины толщиной до 3 мм. Именно поэтому такие бриллианты часто используют в электронике и оптике.

Технология не является совершенной, поскольку та самая драгоценная крошка находится внутри графита. Чтобы ее получить, придется пройти процесс вымывания (пласт кипятят сутки в азотной кислоте при 250 градусах Цельсия). Более современные лаборатории все еще работают над новой методикой – получением поддельных камней посредством ультразвуковой кавитации. Но она в настоящее время находится в стадии тестирования.

Современная технология получения поддельных бриллиантов

В середине 1999 года ученые нашли способ получения алмаза из праха животных или человека. Спустя 3 года эта методика была вынесена на всеобщий суд. За счет широкой огласки бизнес по созданию бриллиантов из останков стал очень прибыльным. Поскольку технология развивается, сегодня не нужно использовать весь прах для получения камня. Достаточно будет пепла с локона волос.

Весь процесс получения камня длится примерно 12-14 недель, а его вес будет составлять от 0,25 до 2 карат.

Сколько стоит украшение из поддельного бриллианта

Само слово "имитация" заставляет людей думать, что ювелирные украшения из таких камней будут стоить дешево. Нужно сказать, что подобное мнение ошибочное, а иногда подделка обходится значительно дороже, нежели природный бриллиант.

Сравнительная характеристика

Алмазы и созданные из них бриллианты издавна являются самыми дорогими украшениями. Некоторые уникальные камни стоят целое состояние. Однако, и стандартные небольшие бриллианты также достаточно дороги. Неудивительно, что практически с самого начала активной торговли этими драгоценностями стали появляться поддельные, фальшивые камни. Однако, настоящий расцвет имитаций алмазов и бриллиантов наступил во второй половине 20 века в связи с мощным развитием технологий синтеза различных материалов.

Следует различать несколько типов подделок или имитаций алмазов и бриллиантов:

Кто отличит поддельный бриллиант?

Далее мы более подробно расскажем о методах определения имитаций алмазов и бриллиантов. Однако, следует понимать, что перечисленные ниже способы должны использоваться профессиональными ювелирами, оценщиками и экспертами.

В домашних условиях, без специального оборудования и навыков, отличить хорошую имитацию практически невозможно. Это связано с тем, что многие искусственные материалы имеют значительное сходство своих свойств со свойствами алмазов. Кроме того, в основном возникает потребность проверить бриллианты, которые входят в состав ювелирного изделия и являются относительно мелкими, что еще больше затрудняет определение.

Поэтому для проверки следует обращаться к профессиональным ювелирам или геммологам. Стоить такая проверка будет недорого, а уверенность в качестве изделия добавит вам удовольствия и радости от обладания им.

Методы определения имитаций алмаза или бриллианта

Все методы основаны на сравнении значений свойств исследуемого материала со значениями, присущими подлинным алмазам.

Некоторые бесцветные материалы (лейкосапфир, кварц, топаз, берилл, фенакит, шпинель, стекла, дублеты и др.) можно распознать с помощью обычных геммологических приборов — полярископа, рефрактометра, спектроскопа и т.д.

Сегодня расскажу о бриллинатовом стекле - редко пишу по заявкам, но м=неадвно меня об этом опопросили.

Любителям антикварных украшений хорошо известно так называемо бриллиантовое стекло – diamond paste, но мало кто из них отдает себе отчет что это были стразы, изобретенные в 1724 году французским ювелиром Georges Frédéric Strass.

Именно он изобрел способ огранки хрустального стекла с большим содержанием свинца при помощи металлических пудр (тонкодисперсные порошки), после которой кристалл начинал сверкать как настоящий бриллиант.

Надо сказать, что такие украшения были довольно дороги – и их носили дамы высшего общества. Причем считалось, что дама, пришедшая на бал в diamond paste, обладает более утонченным вкусом, чем дама в настоящих бриллиантах.

Бриллиантовое стекло использовалось также и для изготовления копий настоящих драгоценностей, которые часто стоили столь баснословные деньги, что выходить в них в свет было просто опасно – хотя бы с точки зрения утери украшений.

Отдельно diamond paste оправляли в золото и серебро.

На протяжении 19 века хрустальное стекло производилось как совершенно прозрачным – как настоящие бриллианты, так и с различными цветовыми добавками – и тогда имитировала драгоценные камни – например, топаз.

изумрудов, бриллиантов, рубинов.

А с начала 20 века бриллиантовое стекло по старым технологиям производится перестало.

Читайте также: