Текст книги "Рассказы о драгоценных камнях"

Автор книги: Валерий Петров

сообщить о нарушении

Текущая страница: 13 (всего у книги 13 страниц)

Лаборатория Чатама в Сан-Франциско в 1935 г. получила синтетические бериллы. Самый большой полученный кристалл весил более 1000 карат, но хорошие ювелирные кристаллы весили не более 6 карат.

Конечно, сейчас имеется много новых исследований, но об этом очень мало сведений в литературе.

Кристаллы рубина, получаемые по методу Вернейля, как правило, имеют некоторые неправильности роста, обусловленные самим методом их изготовления и неравномерностью охлаждения. Поэтому многие исследователи пытаются получить из раствора более совершенные кристаллы рубина. Однако в литературе до сих пор нет указаний на промышленное получение корундовых кристаллов.

Особенно много работ по синтезу кристаллов ведут лаборатории американской телефонной компании «Белл». Они опубликовали большое количество работ по синтезу кварца, они же работают и над получением рубина из раствора. В качестве среды кристаллизации используют концентрированные растворы соды. Рост кристаллов шел в автоклаве при давлении около 2000 кг/см ²и температуре около 450–500°. Были получены пластинчатые кристаллы рубина до 1 см высоты и около 2 см в поперечнике пластинки. Чтобы окрасить кристаллы в красный цвет, в раствор вносятся хромовые соединения.

Синтез алмаза. Неоднократно делались попытки синтезировать алмаз. В прошлом столетии знаменитый французский ученый А. Муассан насыщенное углеродом железо в дуговой печи разогревал до 3000° и быстро охлаждал его, опуская в воду. В результате этого внутри железной капли, по его мнению, должно было развиться очень высокое давление. Чтобы убедиться в присутствии алмаза в продуктах такой операции, он растворил железо в кислотах. В остатке сохранилось несколько мельчайших кристалликов, которые оставляли черту на рубине. Предполагалось, что это алмаз, но уверенности не было, и справедливо. Позднейшие опыты, проведенные по тому же «рецепту», показали, что при этом получается новое соединение – карбид кремния, совершенно не известное в то время, когда вел свой синтез Муассан. Это соединение позднее было названо муассанитом. Впоследствии этот минерал был найден во многих горных породах, особенно в тех, которые поднимаются с больших глубин. Было и еще одно следствие из этого опыта Муассана. Кристаллы карбида кремния действительно оказались тверже рубина, и хотя карбид кремния был мягче алмаза, но и это было прекрасно, так как из него, или, как его называют в технике, карборунда, сейчас изготовляют абразивные круги и шлифовальные порошки. Пытались получить алмаз и другие экспериментаторы, но все было неудачно.

Впрочем, не все. В 1943 г. английский физик К. Лонсдейл обнаружила в Британском музее мелкие кристаллики с надписью «искусственный алмаз», переданные в музей еще 63 года тому назад Дж. Хеннеем. Рентгеновское исследование показало, что это несомненный алмаз, определить который ранее не удавалось. Начались поиски материала о Хеннее и выяснилось, что это был упорный шотландец, которому пришло в голову синтезировать алмаз в металлических трубках. Для него были изготовлены толстостенные трубки из мягкого ковкого железа, которые он заполнил костяным маслом с примесью металлического лития. Ему удалось найти кузнеца, который сумел заклепать эти трубки. Всего было приготовлено 80 таких трубок.

Хенней сконструировал специальную печь для нагрева трубок, по в процессе нагрева трубка неизменно взрывалась и разрывала печь. Он восстанавливал печь и повторял нагрев с тем же результатом. Так взорвалось 77 трубок. Автор опытов страшно переживал неудачу и, как рассказывают, после каждого взрыва болел несколько дней. Три трубки, однако, сохранились. Когда их открыли, то нашли там черную массу с мелкими кристалликами, часть которых была отправлена в Британский музей. Их-то и определила много лет спустя К. Лонсдейл, Сам же Хенней скончался, так и не узнав о своем огромном успехе.

Причинами неудач синтеза были, с одной стороны, несовершенство техники, а с другой, что, пожалуй, главное, – незнание причин, почему в некоторых случаях углерод кристаллизуется в форме графита – самого мягкого минерала, а в других– дает твердейший алмаз. Выяснением последней причины занялся советский физик А. Н. Лейпунский, который с помощью термодинамики показал, что алмаз устойчив при температуре выше 1700–1800° и давлении 60 тыс. атм, однако указывал и на возможность использования железа в качестве катализатора, что, может быть, позволит снизить величину температуры и давления. Лабораторная техника того времени не позволяла получать таких высоких давлений, поэтому проверить выводы Лейпунского было невозможно.

В военное и послевоенное время работы по изучению синтеза алмаза продолжались главным образом в США. Особенное значение имели работы П. Бриджмена, который изобрел пресс, могущий создать в камере давление более 100 тыс. атм. Синтезом алмаза заинтересовались промышленные компании США и Швеции, и 15 февраля 1953 г. швед Э. Лундстрем на аппаратуре, близкой к аппаратуре Бриджмена, уверенно получил первый алмаз. Повторные опыты подтвердили правильность методики. Однако по совершенно не ясной причине, то ли из соображений секретности, то ли потому, что не придали значения своим результатам, шведы не опубликовали результатов своих опытов и не запатентовали разработанный процесс.

16 декабря 1954 г. американцу X. Т. Холлу также удалось синтезировать алмаз. Процесс был запатентован, и результаты опытов опубликованы; затем и шведы сообщили о своих работах. После этого к исследованиям по синтезу алмаза с новой энергией приступили во всех странах.

Советский синтетический алмаз был получен академиком Л. Ф. Верещагиным в Институте физики высоких давлений. Об этом его достижении сообщил в 1960 г. президент Академии наук М. В. Келдыш. К этому времени все уже было готово для получения алмаза в СССР в промышленных количествах.

Очень скоро в Киеве на заводе сверхтвердых сплавов было налажено промышленное производство искусственных алмазов. Небольшие печи-прессы создают одновременно высокое давление и высокую температуру в камере, где содержится графит и катализатор, облегчающий переход графита в алмаз. Через некоторое, очень небольшое время, порядка 5—10 мин, извлекают продукт реакции, из которого можно относительно просто выбрать кристаллики новообразованного алмаза. Размер кристалликов, к сожалению, до сих пор остается довольно небольшим; говорят, что можно получить кристаллы размером в миллиметр, но те, которые мне приходилось видеть и у нас в стране, и за рубежом, не превышали десятых и сотых долей миллиметра, И пока, а уже прошло после первого синтеза почти два десятка лет, ни у нас, ни за рубежом не удается с экономическим успехом получить крупные кристаллы алмаза; причина этого, видимо, в том, что удержать длительное время постоянство тех условий исключительно высокого давления и очень высокой температуры, при которых идет кристализация алмаза, практически невозможно.

Однако уже и то, что получено, можно считать огромным достижением техники. Синтетический алмаз в общем довольно дешев, и он в весьма больших количествах уже идет на технические цели. Из синтетического алмаза готовят разные алмазные полировальные пасты, им же заправляют сейчас высокопроизводительные бархатные напильники. Довольно успешно на основе синтетического алмаза готовятся различные точные абразивные инструменты, камни для заточки твердосплавных резцов и пил для распиловки камня. Очень большая работа ведется по изготовлению из искусственного алмаза высокопроизводительных буровых коронок для бурения нефтяных и разведочных скважин.

Искусственный алмаз уже трудится в полной мере, но дешевых алмазных драгоценностей пока искусственно получить не удается. И для украшений пока еще используют алмаз, добытый из кимберлитов, пришедших к нам с огромных глубин.

Только огромные давления, господствующие на больших глубинах, могут пока родить крупный кристалл алмаза – сверкающий самоцвет.

Перспективы синтеза. Вряд ли кто-нибудь сомневается, что возможности техники очень велики и что с течением времени, а точнее, через небольшой срок, техника сумеет обеспечить создание приборов и оборудования, с помощью которых можно будет выращивать кристаллы любых минералов, встречающихся в пределах земной коры; более того, можно не сомневаться, что будут созданы совершенно новые материалы, которые будут привлекательнее любого известного сейчас драгоценного камня и найдут применение в ювелирных изделиях. Уже сейчас имеются синтетические камни, которые очень широко используются в украшениях (например, фианит). Пользуется большой популярностью синтетический александрит, вернее, синтетические корунд и шпинель с «александритовой» окраской. Природные камни с такой окраской очень редки и почти никогда не дают крупных кристаллов. Однако такая окраска настолько красива и оригинальна, что многие женщины стремятся получить то или иное украшение с искусственным александритом.

Использование искусственных камней в ювелирной промышленности, как показал опыт последних десятилетий, не исключило использование природного камня. Несмотря на дешевизну искусственного рубина, цена природного рубина в общем сохранилась; усиленно разрабатываются месторождения природного рубина и природного сапфира, и требования на природный камень не снизились. Выявилась очень интересная картина – синтетический камень почти не конкурирует с природным камнем.

Синтетические кристаллы, как оказалось, являются и важнейшим техническим материалом. Из огромного количества получаемого искусственного рубина только очень небольшая часть идет в ювелирную промышленность. Значительно большие количества, и притом наилучшее кристаллы, идут как технический материал – это и часовые камни, и лазерные стержни, и абразивный инструмент.

Синтетические алмазы и кварц также, главным образом, являются техническими материалами, обладающими зачастую совершенно уникальными свойствами. Если в прошлом столетии и начале нынешнего исследователи в первую очередь пытались синтезировать различные драгоценные камни, то сейчас главной задачей промышленности синтетических кристаллов является задача синтеза различных технических продуктов. Таковы в первую очередь полупроводниковые материалы. Огромное значение имеет синтез пьезокристаллов самого разного типа, оптических и лазерных материалов. Новейшие сводки по методам кристаллизации и получению крупных кристаллов показывают, что в этом направлении идет огромная работа, и, как оказалось, для многих отраслей промышленности требуются крупные кристаллы очень многих веществ. Уже существует крупная промышленность синтеза кристаллов, и она, безусловно, будет расти еще более интенсивно.

Несколько слов в конце книги

Книга моих рассказов закончена, и прочитывая ее вновь, я не могу не признать, что рассказал далеко не все, что хотел. Камней, которые используются в ювелирной промышленности, очень много – более сотни. Много интересного можно рассказать о янтаре. Замечательным драгоценным камнем является турмалин. Турмалин, богатый железом, – один из самых распространенных минералов, содержащих бор, но железистый турмалин, или, как его обычно называют, шерл, – совершенно непрозрачный черный минерал. Только очень редкие, безжелезистые разности, встречающиеся в литийсодержащих пегматитах, прозрачны и красиво окрашены в розовый (рубелит) или желтый, светло-бурый и зеленый цвета (эльбаит). Существует и много других драгоценных минералов. Так, из пегматитовых жил Памира и соседних районов Афганистана геологи привезли большие прозрачные кристаллы травяно-зеленого гидденита и розовато-красного кунцита. В сущности, это один и тот же минерал – скаполит, только различно окрашенный.

Очень важным драгоценным камнем является прозрачная шпинель. Особенно высоко оценивается ювелирами красная и розовая шпинель. В древности ее не отличали от рубина, и стоимости их были близки. В нашей стране розовая шпинель встречается в древних высокометаморфизованных мраморах Слюдянки на Байкале, а также на Памире. Светлые, окрашенные в розовый цвет кристаллы шпинели мне удавалось собирать в цементном карьере «Перевал» к югу от Иркутска, в районе Слюдянки; к сожалению, все собранные здесь кристаллы оказывались трещиноватыми.

Находки прозрачного камня, годного для огранки, возможны буквально везде. Очень интересна для любителей камня такая широко распространенная порода, как кианитовый сланец. Голубые кристаллы кианита (его еще называют дистеном) часто совершенно прозрачны и тогда очень красивы в огранке.

Геолог А. М. Корчагин, изучавший карбонатитовую интрузию Инагли на Алдане, обратил внимание, что некоторые жилы сложены крупнокристаллическим ярко-зеленым довольно прозрачным диопсидом. Химический анализ показал, что в составе этого диопсида довольно много хрома. Эта новая разновидность диопсида – хром-диопсид – оказалась прекрасным ювелирным камнем. Несмотря на большие трудности, на этом месторождении была организована его добыча. Сейчас инаглинский хром-диопсид – один из известных самоцветов нашей страны.

Инициативный исследователь и любой любитель камня всегда могут рассчитывать на выявление нового ювелирного сырья. Важны только большое желание и хороший вкус. Приходилось видеть очень изящные броши, подвески к ожерельям и вставки в кольца, сделанные из черных кристаллов – двойников ставролита – крестового камня. В некоторых кристаллических сланцах этот минерал образует идеально ровные блестящие призматические кристаллы, сросшиеся под прямым или косым углом. Никакой обработки эти кристаллы не требуют, нужно только очистить их от вмещающей породы и оправить в металл.

Вряд ли возможно предусмотреть все случаи встречи хорошего художника с красивым камнем. Пути и возможности здесь безграничны, и следует ждать новых больших открытий.

Вклейка

Изделия из нефрита

Современные изделия из малахита

Кристаллы альмандина и ювелирные альмандины из россыпей

Кристалл топаза (Волынь) и ювелирные изделия из украинского топаза. Характерно, что кристалл с поверхности не имеет границ: они растворены в процессе выветривания волынских гранитов

Нефритовая глыба в императорском дворце в Пекине

Изделие из наньянского камня – шидза – ритуальный лев

Старинное изделие из китайской бирюзы. Тибет

Череп, украшенный бирюзой. Из индейских могильников в штате Нью-Мехико

Жадеитовый Будда (шанхайский храм Жадеитового Будды)

Жилка бирюзы в измененной породе. Средняя Азия

Выделение лазурита по трещинам и по границам гранита и известняка

Современные изделия из китайской бирюзы.

Лира из «царских могил» города Ура (3 тыс. лет до н. э.) (фрагмент). Лира деревянная, отделана золотом и лазуритом; голова быка золотая, инкрустирована лазуритом

Курильница из наньянского камня