Lui-kafe.ru

Кафе "Луи"
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как выращивать бриллианты в домашних условиях?

Как сделать алмаз в домашних условиях из графита

Выращивать кристалл своими руками – дело увлекательное. Особенно, если речь идёт об алмазе: каждый мечтает сделать бриллиант своими руками. Настоящие камни невероятно дорогие, поэтому им всегда стремились найти замену и делать искусственные. Существует немало способов, как вырастить алмаз.

Создание искусственных алмазов

Вырастить прозрачные кристаллы возможно не только в лаборатории, но и в домашних условиях

Натуральные камни для образования требуют не только особых условий, но и длительного времени – миллионы лет. Поэтому запасы ограничены и не возобновляются. К тому же, добыча ископаемых наносит огромный ущерб окружающей среде. Поэтому проще, безопаснее, экологичнее лучше создавать камни в лабораториях. У искусственных самоцветов есть преимущества и недостатки.

Выращивая кристаллы из пищевой соли, важно помнить, что чистую воду доливать нельзя. Так, вы сможете получить качественный алмаз.

С ювелирной точки зрения, они хуже. Синтетический камень не так светится. При помощи специального оборудования можно однозначно определить, где настоящий бриллиант, а где нет. Зато, при добавлении специальных примесей, или обрабатывая готовый камень радиацией, можно получать цветные синтетические алмазы.

Невысокая цена синтетических камней позволяет применять аналоги сверхтвёрдого минерала для технических целей, а также для ювелирных. Натуральные камни мало того, что стоят дорого, при огранке значительно уменьшаются в размерах.

Технологии производства алмазов

Более тысячи предприятий выпускают искусственные камни. Они используют три технологии:

  1. Сочетание высокой температуры и давления. Эта технология называется HPHT. Благодаря неимоверно тяжёлым прессам, создаётся избыточное давление до 5 ГПа, которое в сочетании с температурой порядка 1500 градусов приводит к появлению алмаза. Именно в таких условиях графит переходит в алмаз. При этом часто получают мелкий камешек – затравку.
  2. Осаждение углерода в специальной газовой смеси. Этот метод получил название CVD. Для этого необходимо создавать плазму, состоящую из атомарного углерода, который осаждается (конденсируется) на поверхность, и так нарастает алмаз. С его помощью мелкие кристаллы, полученные по HPHT-технологии, превращают в более крупные камни.
  3. В некоторых случаях используют ударную силу взрыва. Давление и температура вызывают появление очень мелких кристаллов, которые применяются как абразивный порошок. Взрывчатка содержит углерод (графит), помещается в металлический контейнер (трубку) и детонируется.

Выращивание алмазов в лаборатории

Сочетая первые две технологии, можно выращивать даже целые пластины или стекла для часов. Но, это всё технические алмазы. Ювелирные аналоги драгоценного камня выпускают не массово, поскольку технология настолько дорогая, что проще добывать будущие бриллианты из-под земли.

Сделать алмаз из графита в домашних условиях, особенно достаточно крупный, невозможно. Поскольку это требует не только много времени, но и температуры порядка 1400-1600 градусов и давления более 100 тысяч атмосфер. Некоторые отчаянные умельцы пытаются взрывать графит в запаянной металлической трубке при помощи тротила. Это слишком опасные эксперименты, тем более что крупные камни при этом не образуются.

Второй домашний способ требует наличия графита (грифеля карандаша), провода и подведённого тока, а также воды или жидкого азота. Смысл эксперимента в том, что грифель соединяют с проводом, замораживают азотом или водой (льдом) и пропускают сквозь него электрический ток. Это должно превратить графит в алмаз.

Как возникли синтетические алмазы

Первые подделки драгоценного камня были вообще из стекла. Синтетические алмазы не такие дорогие, поэтому иногда их специально вставляли в ювелирные украшения, чтобы на торжественных мероприятиях, в случае кражи, не было трагедии.

Попытки сделать искусственные камни активно велись ещё в XIX веке, но они были безуспешными. В первой половине XX века учёным удалось определить условия, необходимые для формирования алмазов. В 1953 году на свет появился первый искусственный камень, а с 1956 года, благодаря фирме General Electric, производство искусственных алмазов достигло промышленных масштабов. Спрос на них постоянно рос, поскольку неимоверно твёрдый минерал использовали для режущих инструментов (резцов, стеклорезов, сверл). Более 80% всех синтетических алмазов сейчас производят на территории Китая. В основном выпускают очень мелкие кристаллы или вовсе пыль, чтобы применять её для шлифовки.

Домашний эксперимент: получение кристаллов из соли

Кристалл из соли, выращенный в домашних условиях

Если привлекает не столько ценность полученного минерала и возможность его применять на практике, сколько процесс его создания, тогда стоит попробовать вырастить красивый кристалл соли.

Для этого потребуются самые простые материалы:

  • пищевая соль;
  • нитка;
  • вода (обычная или дистиллированная);
  • для цветных кристаллов – дополнительно краситель.

Необходимо приготовить насыщенный раствор соли: всыпать её в воду и размешивать до тех пор, пока она не перестанет растворяться. Жидкость лучше брать тёплую. Расход вещества приблизительно такой: на 100 мл воды (полстакана) 40 г соли (2 столовых ложки без горки).

После этого, на ниточку привязывают кристалл соли (это будет центр формирования камня) и опускают его в раствор. За несколько суток сформируется большой солевой кристалл. Его можно растить на протяжении 10-20 дней. Это занятие очень увлекательное, к таким безопасным экспериментам стоит привлекать детей.

Советы для домашних экспериментов

Существует немало техник, как вырастить бриллиант самому в домашних условиях. Вот несколько простых советов, как сделать этот процесс более интересным, а результат красивым:

  1. Кристалл можно выращивать также из сахара или лимонной кислоты.
  2. Воду лучше брать кипяченную, в ней меньше примесей и минералов.
  3. При использовании каменной соли, часто раствор получается сероватый, с примесями, частичками грязи. Его нужно тщательно профильтровать через вату, фильтровальную бумагу. Тогда кристалл получится более правильной формы.
  4. Для затравки – центра кристаллизации – нужно выбирать красивый и аккуратный кристаллик вещества.
  5. По мере испарения раствора его придётся подливать, если есть желание вырастить большой кристалл. Кроме этого, важно следить, чтобы растущий самоцвет не выглядывал из-под воды. Если рядом с основным кристаллом появляются другие камешки, их следует удалять.
  6. Используйте пищевые красители, чтобы вырастить самые разнообразные «самоцветы».
  7. Вместо хлорида натрия (пищевой соли) пригодятся другие соли: медный купорос – для домашней бирюзы, квасцы на основе алюминия, калия, хрома – для сиреневых каменьев.

Чтобы жидкость не так быстро испарялась, стакан можно накрыть кусочком обыкновенной бумаги.

Выращивание алмаза метаном

Этот метод требует особого оборудования. В специальной камере вместо воздушной среды создают метановую. Алмазы получаются кубической формы. В большей степени это технические алмазы, лишь изредка их помещают в ювелирные украшения. Плюс метановой технологии в том, что не требуется создание сверхвысокого давления. За счёт этого, синтез происходит быстрее и дешевле. К тому же технология позволяет получать очень крупные камни – более 30 карат.

Драгоценные камни всегда привлекали внимание и ценились дорого. Но, в наше время все больше выращивают искусственные камни, которые по красоте и свойствам не уступают природным минералам. Домашние эксперименты лучше начинать с выращивания кристаллов из обычной пищевой соли, это увлекательно, красиво и безопасно.

Выращивание кристаллов рубина и других искусственных камней в домашних условиях

Искусственные камни давно завоевали популярность в ювелирных изделиях. Ведь для ювелира ценность камня определяется не только его дефицитом в природе. Важную роль играет целый ряд других характеристик:

  • цвет;
  • светопреломление;
  • прочность;
  • вес в каратах;
  • размер и форма граней и др.

Самый дорогой искусственный драгоценный камень Фианит (синонимы: даймонсквай, джевалит, кубик циркония, шелби). Его цена невелика – менее 10$ за 1 карат (это 0,2 грамма). Но стоит отметить, что с увеличением каратов цена растет экспоненциально. Например, алмаз в 10 карат стоит в 100 раз дороже алмаза 1 карат.

Искусственные кристаллы ювелирных камней можно вырастить в домашних условиях. Большинство подобных экспериментов не нуждаются в специальной подготовке, вам не понадобится обустраивать химическую лабораторию и даже приобретать специальные реактивы.

Для приобретения опыта выращивания кристаллов начинайте с малого. Мы поделимся техникой выращивания красивых кристаллов из всего, что вы можете найти фактически на собственной кухне. Вам вообще не понадобится дополнительный инвентарь, ведь все необходимое точно стоит на полках. Так же рассмотрим технологию выращивания искусственных рубинов в домашних условиях!

Как вырастить кристаллы рубинов синтетически?

Выращивание кристаллов рубина может даже стать вариантом домашнего бизнеса. Ведь красивые синтетические камни уже сегодня пользуются большим спросом среди покупателей, поэтому в случае успешной реализации проекта могут принести вам неплохую прибыль. Синтетически выращенные камни используются ювелирами, а также имеют широкое применение в технике.

Кристаллы рубина можно выращивать по стандартной методике, подобрав правильные соли. Но это будет не столь эффективно, как в случае с солью или сахаром, при этом намного дольше по длительности является процесс роста. Да и качество будет сомнительное. Ведь натуральный рубин по шкале твердости Моосу уступает только Алмазу занимая почетное 9-е место. Естественно, если речь идет о бизнесе, в большинстве случаев используют другой способ, разработанный более 100 лет назад во Франции.

Вам потребуется специальный аппарат, имеющий название по имени изобретателя данного способа, т. е. аппарат Вернейля. С его помощью можно выращивать кристаллы рубина, размером до 20-30 карат всего за несколько часов.

Хотя технология остается примерно такой же. Соль двуокиси алюминия с примесью оксида хрома помещают в накопитель кислородно-водородной горелки. Расплавляем смесь, наблюдая, как фактически «на глазах» вырастает рубин.

В зависимости от состава выбранной вами соли вы можете регулировать цвет кристаллов, получая искусственные изумруды, топазы и абсолютно прозрачные камни.

Работа с аппаратом потребует от вас внимания и некоторого опыта, но зато в дальнейшем вы получите возможность выращивать кристаллы, которые завораживают своей красотой, прозрачностью и игрой цвета. В дальнейшем такие шедевры хорошо подаются огранке и шлифовке, соответственно, могут применяться по назначению.

Читать еще:  Какие сельскохозяйственные культуры выращивают в сша?

Стоит отметить, что искусственно выращенные кристаллы не являются драгоценными камнями, поэтому, даже если вы решите заняться предпринимательской деятельностью по их выращиванию, это не потребует от вас дополнительного лицензирования.

Конструкция аппарата несложна, ее легко можно сделать самостоятельно. Но на просторах Интернета уже достаточно умельцев, предлагающих чертежи оригинальной установки, а также ее усовершенствованные варианты.

Набор для выращивания кристаллов рубина в домашних условиях

Сам принцип технологии производства рубинов достаточно прост и схематически изображен ниже на рисунке:

Понимая принцип действия, любое устройство уже не кажется таким сложным. Один из образцов чертежей аппарата Вернейля:

По данной технологии можно так же выращивать и другие дорогие искусственные камни, такие как «Голубой Топаз» и т.п.

Выращивание кристаллов из соли в домашних условиях

Самый простой и доступный эксперимент, который вы можете провести – создать красивые солевые кристаллы. Для этого вам понадобится несколько предметов:

  1. Обычная каменная соль.
  2. Вода. Важно, чтобы сама вода содержала как можно меньше собственных солей, а лучше дистиллированная.
  3. Емкость, в которой будет проводиться опыт (сгодится любая банка, стакан, кастрюля).

Наливаем в емкость теплую воду (ее температура составляет около 50°С). Добавляем в воду кухонную соль и размешиваем. После растворения добавляем снова. Повторяем процедуру до тех пор, пока соль не перестанет растворяться, оседая на дно сосуда. Это говорит о том, что солевой раствор стал насыщенным, что нам и было нужно. Важно, чтобы во время приготовления раствора его температура оставалась постоянной, не остывала, так мы сможем создать более насыщенный раствор.

Насыщенный раствор переливаем в чистую банку, отделяя от осадка. Выбираем отдельный кристалл соли, а потом помещаем его в емкость (можно подвесить на нитке). Эксперимент выполнен. Через несколько дней вы сможете увидеть, как увеличился в размерах ваш кристалл.

Выращивание кристаллов из сахара в домашних условиях

Технология получения сахарных кристалликов аналогична предыдущему способу. Можно опустить ватный жгут в раствор, тогда сахарные кристаллы будут нарастать на нем. Если процесс роста кристаллов стал медленнее, значит уменьшилась концентрация сахара в растворе. Добавьте в него снова сахарного песка, тогда процесс возобновится.

На заметку: если добавить в раствор пищевого красителя, то и кристаллы станут разноцветными.

Можно выращивать сахарные кристаллики на палочках. Для этого вам потребуется:

  • уже готовый сахарный сироп, приготовленный аналогично солевому насыщенному раствору;
  • деревянные палочки;
  • немного сахарного песка;
  • пищевые красители (если хотите разноцветных леденцов).

Все происходит очень просто. Деревянную палочку обмакиваете в сиропе и обваливаете в сахарном песке. Чем больше крупинок прилипнет, тем красивее получится результат. Дайте палочкам, как следует высохнуть, а затем переходите попросту ко второй фазе.

Насыщенный горячий сахарный сироп выливаем в стакан, туда же помещаем заготовленную палочку. Если вы готовите разноцветные кристаллы, то в горячий готовый сироп добавьте пищевой краситель.

Следите, чтобы палочка не касалась стенок и дна, иначе результат будет некрасивым. Можно зафиксировать палочку с помощью листа бумаги, надев его сверху. Бумага послужит еще и крышкой для емкости, которая не позволит никаким посторонним частицам попасть в ваш раствор.

Примерно через неделю вы получите прекрасные сахарные леденцы на палочках. Ими можно украсить любое чаепитие, приведя в полный восторг не только детей, но и взрослых!

Выращивание кристаллов из медного купороса в домашних условиях

Кристаллы из медного купороса получаются интересной формы, при этом имеют насыщенный синий цвет. Стоит помнить, что медный купорос является химически активным соединением, поэтому кристаллы из него не следует пробовать на вкус, а при работе с материалом нужно проявлять осторожность. По этой же причине в данном случае подойдет только дистиллированная вода. Важно, чтобы она была химически нейтральной. Будьте внимательны и осторожны при обращении с медным купоросом.

При этом выращивание кристаллов из купороса происходит фактически по той же схеме, что и предыдущие случаи.

Помещая основной кристалл для выращивания в раствор, нужно проследить, чтобы он не соприкасался со стенками посуды. И не забывайте следить за насыщенностью раствора.

Если вы поместили свой кристалл на дне посудины, то стоит смотреть, чтобы он не касался других кристалликов. В этом случае произойдет их срастание, а вместо одного красивого крупного образца у вас получится масса невнятной формы.

Полезный совет! Вы можете самостоятельно регулировать размер граней своего кристалла. Если вы хотите, чтобы некоторые из них росли медленнее, их можно смазать вазелином или жиром. А для сохранности небесно-синего красавца можно обработать грани прозрачным лаком.

Интересные факты о драгоценных камнях!

Существует 3 весовые категории бриллиантов:

  1. Мелкий. Масса 0,29 карата
  2. Средний. Масса от 0,3 до 0,99 карата
  3. Крупный. Бриллианты весом более 1 карата.

К популярным аукционам допускают камни массой от 6 карат. Камням с массой более 25 карат присваивают собственные имена. Например: «Винстон» бриллиант (62,05 карат) или «Де Бирс» (234,5 карат) и др.

Как сделать алмаз: в лаборатории и в домашних условиях

Алмаз — наиболее твердый кристалл, кубическая полиморфная модификация углерода, которая устойчива к воздействию высокого давления. В инертном газе или вакууме при высоких температурах он постепенно трансформируется в графит. Как происходит переход из одной формы в другую, возможно ли получение искусственного алмаза на производстве, как сделать алмаз своими руками — вопросы, которые станут интересными для многих читателей. Рассмотрим их подробнее.

Алмаз: описание, характеристики

Алмаз обладает достаточно низким коэффициентом трения по металлу. Его твердость и высокая оптическая дисперсия позволили использовать самоцвет в виде драгоценного камня. В отличие от иных представителей этой группы, он отлично подходит для ежедневного использования благодаря своей высокой устойчивости к царапинам. Причинить дефекты кристаллу способен лишь другой алмаз.

Поверхность самородка гидрофобна и липофильна (не смачивается водой), но отменно смачивается жирами. Это качество часто применяют для дифференциации подлинника и подделки. Масляные вещества на имитации не смачивают полностью поверхность, а выглядят, как маленькие капельки. Смазанная подделка не прилипает к стеклу, в отличие от оригинала.

Алмазы относятся к группе устойчивых к химическим веществам самородков. При комнатной температуре минералы не вступают в реакцию со щелочью и кислотой. Воздействуя на кристалл солнечными лучами, ультрафиолетом, катодным и рентгеновским светом, наблюдают, как алмазы начинают светиться разными оттенками:

  • белым;
  • стальным серым;
  • коричневым;
  • черным и иными.

Редко в природе встречаются полностью прозрачные и совершенно бесцветные камни. Природный алмаз всегда содержит хотя бы мизерное количество примесей и имеет дефекты.

Незначительные примеси окрашивают самородок в такие цвета:

  • бор обеспечивает синий тон;
  • азот — желтый;
  • радиационное воздействие — зеленый;
  • изъяны кристаллической решетки обеспечивают коричневый цвет.

Также имеются фиолетовый, красный, оранжевый и розовый оттенки алмаза. Но химически чистый, совершенный по структуре камень целиком прозрачен, у него отсутствуют оттенки.

Можно ли из графита получить алмаз?

Именно чистые натуральные алмазы ценятся на порядок выше, чем искусственные разноцветные экземпляры. Причем добытчики алмазов получают баснословные прибыли. Хотя, желая удовлетворить собственное любопытство, да и не чураясь легкой наживы, немало людей пытается разобраться, действительно ли удается получать такой драгоценный самородок искусственным способом. Эти сомнения базируются на знании того, что химические составы самоцвета и обычного графита практически идентичны.

В определенной степени любопытные во многом правы — действительно, алмаз удается получить посредством определенных манипуляций, взяв за исходный материал простой графит. Доказано это было более полувека назад. Хотя для этого понадобилось создать в печи температуру, приближенную к 1800°С при немыслимом давлении — 120 000 атмосфер. Неужели все так сложно, нельзя ли выполнить трансформацию проще?

Эксперименты ученых по созданию алмазов

С момента открытия драгоценного минерала многие стремились найти секрет его создания. Многие века ученые умы бились над разгадкой. Только с XIX века физикам и химикам удалось осуществить удачный опыт по выращиванию алмазов. Хотя документальных подтверждений этому нет. В 1927 году советский физик О. Лейпунский смог совершить прорыв, выявив необходимые условия для процесса. Многие ученые США и Европы подключились к подобным опытам и до сих пор продолжают их.

Несколько лет назад учеными из Северной Каролины удался опыт. Они заставили углерод под кратковременным воздействием лазерного пучка нагреться до 3800°С, затем его резко охладили и получили наиболее твердую форму, именую Q-углеродом. Практически такой же кристалл можно получить при комнатной температуре и нормальном атмосферном давлении, конечно, если есть лазер в пользовании. Именно это исследование показало, что можно получить новую форму углерода, превышающую по прочности алмаз. Однако для ее создания необходимо соблюдение и иных требований:

  • огромное давление;
  • температура 2500°С;
  • специализированное оборудование.

Как создать алмаз в домашних условиях

Конечно же создать настоящий алмаз в домашних условиях невозможно. Но любители экспериментов, которые хотят получить некое подобие алмаза в домашних условиях, могут воспользоваться такими компонентами:

  • дистиллированную воду;
  • пищевые красители (по желанию);
  • соль;
  • нить.

В воду всыпать соль в таком объеме, чтобы она перестала растворяться. После на ниточку поместите кристаллик соли. В таком виде опустите в раствор и выдержите несколько суток. Чтобы придать яркость минералу, добавить пищевые красители. Аналогичный метод можно задействовать с медным купоросом или сахаром. Более выразительные и красивые кристаллы получают из хромокалиевых и алюмокалиевых квасцов.

Выращивание синтетических алмазов

Процесс образования камня требует особых условий. Специалисты утверждают, что в глубинах земной коры (более 400 км) присутствуют значительные запасы воды, имеющей большую температуру. После насыщения этих океанов углеродом иногда происходит его выброс — потоки устремляются вверх, там охлаждаются, после чего образуются пузыри воздуха, которые за несколько минут становятся алмазами.

Читать еще:  Как правильно выращивать комнатные цветы из семян в домашних условиях?

В лабораторных условиях выращивание синтетических алмазов осуществляется по разной технологии:

  • Высокое давление. Это самый действенный вариант. Формирование минерала выполняется при максимально похожих на естественные условиях. Чтобы получить кристалл, необходим пресс, обеспечивающий нагнетание высокого давления. В оборудование помещают цилиндр с графитом внутри. В емкости присутствуют отверстия, через которые подается вода с хладагентами. Жидкость поступает под давлением, она сжимает графит, существенно ускоряя его заморозку. Камеру охлаждают до показателя -12°С, продолжая сжимать давлением цилиндр, пока не достигнут значения 20000 атмосфер. Затем через графит необходимо пропустить ток. Через некоторое время размораживают камеру, извлекая из емкости готовый алмаз. Полученный минерал совершенно идентичен природному образцу. Исключение — его оттенок (он у такого алмаза серый). Показатель же прочности намного превышает аналогичное значение у натурального самородка. Применение в технологическом процессе высокого давления позволяет в результате процедуры получить только технический камень, который не подходит для использования в ювелирном производстве. Дома невозможно создать подобный аппарат, способный поддерживать такую высокую температуру при колоссальном давлении.
  • Создание кристаллов в метане. Для проведения опыта необходимо использовать специальное оборудование. Алмаз образуется в вакууме и наполненной метаном сфере. Готовый кристалл получается в виде куба, у него качественное кристаллическое строение, продукт окрашен в черный оттенок. Применяются такие кристаллы для технических целей и ювелирных изделий.
  • Выращивание драгоценного камня в процессе взрыва. Создают условия, которые имитируют мощный взрыв. В результате получают твердые, кристально чистые самородки. Они вполне могут применяться для изготовления украшений. Для создания кристалла графит предварительно разогревают. При взрыве в камере образуется правильная кристаллическая крошка алмазного минерала. Готовые образцы по всем своим химико-физическим параметрам, даже по цвету, идентичны настоящим самоцветам. Единственный минус — после взрыва получают изделия только небольшого размера.

Получение самоцветов при низкой температуре невозможно. Для того, чтобы ответить на вопрос, как вырастить алмаз, необходимо понимать, что образование кристаллической решетки минерала напрямую связано с температурой: чем она выше, тем вероятнее получение искусственного самородка.

СИНТЕТИЧЕСКИЙ АЛМАЗ: доступная роскошь

C тех пор, как ученые научились создавать искусственные алмазы, их производство приобрело промышленные масштабы. Определение статуса синтетических кристаллов еще не завершено, но ювелирные дома уже начали использовать искусственные алмазы в своих изделиях.

ЧТО ТАКОЕ СИНТЕТИЧЕСКИЙ БРИЛЛИАНТ

В конце XVIII века ученые обнаружили, что алмаз — одна из форм углерода. Это положило начало многочисленным попыткам воссоздать драгоценный камень из подручных материалов: таких, как уголь или графит.

Как появились искусственные алмазы

Начиная с XIX века, многие известные физики и химики заявили об удачном завершении опытов по выращиванию алмазов. Правда, ни одно из таких заявлений не подтвердилось документально.

Лишь в 1927 году советский физик О. Лейпунский совершил прорыв, вычислив необходимые для процесса условия. Дальнейшие исследования и эксперименты проводились параллельно в СССР, США и Швейцарии.

HPHT и CVD

Создал и запатентовал первую рабочую установку синтеза кристаллов швед Балтазар Платен. Свой метод он подсмотрел у природы.

Платен воссоздал похожие условия: ячейку с никелем, кобальтом и железом раскаляли и обжимали многотонным прессом. Металлы в этом случае выступали катализатором, а прессы имитировали давление в тысячи атмосфер.

Такой способ получил название HPHT (High Pressure High Temperature) — высокое давление, высокая температура. Метод несовершенный, но простой и бюджетный. Сегодня он используется для массового изготовления технических алмазов и алмазной пыли.

В 60-х годах XX века был изобретен более совершенный метод CVD (Chemical vapor deposition) — химическое осаждение из газовой фазы. Суть технологии — в кристаллизации алмазов из углеводородного газа на выращенную методом HPHT подложку. CVD позволяет создавать более крупные и чистые кристаллы.

Нано-алмазы

Помимо HPHT и CVD, есть и другие, более узконаправленные, технологии:

  • детонационный синтез алмазов — высокие температура и давление получаются благодаря детонации графита. В результате разложения углеродосодержащих веществ образуются нанокристаллы;
  • ультразвуковой синтез наноалмазов — позволяет синтезировать микрокристаллы из суспензии графита в органической жидкости при обычном давлении и комнатной температуре.

Сходства и различия

Долгое время HPHT-алмазы и CVD-алмазы отличались от природных размерами — в искусственных условиях невозможно было вырастить камень крупнее карата. Но многие компании продолжают работать над устранением этого недостатка.

На сегодняшний день в искусственных условиях выращивают камни со следующими характеристиками:

размер6 и более карат
твердость10 по шкале Мооса
показатель преломления света2,417 — 2,419
цветD, E, F
чистотаот чистейших IF до технических SI
типв основном II (менее 0,001% азота)
У искусственных алмазов есть отличия от природных:
  • “искусственники” могут иметь включения металла, оставшиеся от производства;
  • на цветных камнях можно рассмотреть секторы роста, которые появляются из-за ускоренных процессов кристаллизации;
  • природные и искусственные кристаллы по разному люминисцируют в УФ-лучах.

Эти различия можно увидеть только на специализированном оборудовании. Поэтому поставщики и продавцы искусственных алмазов обязаны указывать на бирках к товару сведения о происхождении кристаллов.

Достоинства и недостатки искусственных алмазов:

ГДЕ ПРИМЕНЯЮТСЯ СИНТЕТИЧЕСКИЕ АЛМАЗЫ

Высокие технологии

Основная сфера применения искусственных алмазов — промышленность и высокие технологии:

  • режущий инструмент — искусственные алмазы являются одними из самых твердых веществ;
  • теплопроводники — сочетание высокой теплопроводности и минимальной электропроводности делает искусственный камень незаменимым в качестве теплоотвода для мощных лазеров и транзисторов;
  • оптика — натуральные алмазы не подходят для этих целей, так как имеют слишком много дефектов;

Ювелирная промышленность

Технологический прорыв поставил перед ювелирными и алмазодобывающими компаниями вопрос о необходимости контролировать поток искусственных камней на ювелирный рынок. Сейчас рост их сбыта ограничивается юридически. В дополнение к этому некоторые компании открывают собственные производства искусственных ювелирных алмазов.

Именно так поступили De Beers. Алмазодобывающая корпорация долгое время отказывалась заниматься изготовлением алмазов. Однако в 2018 году создала дочернюю компанию Lightbox Jewelry, которая начала продажу искусственных камней под своим брендом.

КАК НАЗЫВАЮТСЯ ИСКУССТВЕННЫЕ БРИЛЛИАНТЫ

По сложившемуся стереотипу «искусственный» — это нечто только внешне похожее на оригинал. Но имитация не всегда значит подделка.

Так как современные выращенные алмазы идентичны природным, маркетологи предлагают заменить прижившийся термин «искусственный алмаз» на формулировки, которые отражали бы природу происхождения этого камня более точно:

  • «созданные»;
  • «выращенные в лаборатории»;
  • «созданные в лаборатории».

Искусственно выращенные «бриллианты»

Есть и другие виды искусственных камней. Они близки по структуре к алмазам, но немного не дотягивают по характеристикам твердости и показателям преломления света.

  1. Муассанит. В природе он образует мелкие бесцветные кристаллы с алмазным блеском — карбид кремния. Но природный минерал встречается крайне редко. Поэтому когда речь идет о муассаните, обычно говорят об искусственном карбокорунде. Камень очень похож на алмаз (его показатель преломления даже более высокий: 2,65 — 2,69), а твердость лишь немного ниже (8,5-9,25 по шкале Мооса). Муассанит также отличается термочувствительностью (при нагревании выше 65°С меняет цвет).
  2. Нексус. Камень создают, соединяя углерод с другими компонентами. По прочности практически не уступает алмазу.
  3. Фианит. Создан учеными Физического института Академии наук СССР (ФИАН), в честь которого и был назван. Фианиты используются для имитации алмазов, с которыми их легко перепутать из-за сходного показателя преломления (2,15-2,25).

При переводе на иностранные языки фианит нередко называют цирконом или цирконием, что не является верным, так как циркон — минерал с отличающимися физическими показателями, а цирконий — химический элемент.

Имитации бриллиантов

Отдельно стоят кристаллы, имитирующие лишь внешний вид алмаза. Они значительно уступают по прочности и не имеют алмазного блеска (показатель преломления — меньше 1,9).

  1. Шпинель (дегуссит) . Натуральная шпинель редка и имеет малиновый цвет. Поэтому для имитации алмазов используют искусственные камни, которым можно придать любой цвет.
  2. Хрусталь — является высококачественным стеклом.
  3. Стразы Сваровски — небольшие камни с идеально равными гранями и различными оптическими эффектами.
  4. Белый сапфир — искусственный бесцветный сапфир с высокими показателями прочности.
  5. Рутил — его показатель преломления даже выше, чем у алмаза, однако из-за высокого эффекта двупреломления тыльные грани кристалла затуманены.

КАК ВЫРАСТИТЬ ДОМА ИСКУССТВЕННЫЙ АЛМАЗ

На основе углерода вырастить искусственный бриллиант в домашних условиях не получится, так как это потребует высоких температур и давления.

С куда меньшими затратами можно создать собственный прозрачный кристалл из неорганических солей, например — алюмакалиевых квасцев.

ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

  1. В стеклянной банке развести насыщенный раствор квасцев (в 400 мл горячей воды добавлять соль, пока она не перестанет растворяться).
  2. Отфильтровать полученный раствор через бумажный фильтр и оставить на сутки. За это время на дне банки образуются бесцветные кристаллы.
  3. Слить раствор в чистую стеклянную емкость, еще раз его отфильтровать.
  4. Из полученных кристаллов выбрать самый чистый и привязать его на леску. Другой конец лески привязать к карандашу или любому другому предмету, который будет положен на горлышко банки.
  5. Леска с кристаллом опускается в раствор до середины уровня.
  6. Камень выдерживается в растворе, пока не достигнет желаемого размера (до 2-3 месяцев). Для чистоты камня раствор желательно периодически фильтровать.
  7. Когда кристалл достигнет нужного размера, его необходимо достать из раствора, обсушить, обрезать леску и покрыть бесцветным лаком.
  8. Домашняя имитация алмаза готова.

Мне 42 года и я специалист в области минералогии. Здесь на сайте я делюсь информацией про камни и их свойства — задавайте вопросы и пишите комментарии!

Читать еще:  Как правильно выращивать в домашних условиях червей?

Можно ли в домашних условиях вырастить алмаз

Драгоценные камни используются не только для создания украшений. Их приобретение — популярный способ инвестировать заработанные средства. Цена на алмазы, сапфиры, изумруды и рубины остается стабильно высокой, а сами камни могут храниться многие годы и передаваться по наследству. Чтобы сделать драгоценности более доступными, ученые разрабатывают и совершенствуют технологии получения синтетических ювелирных камней. Некоторые любители драгоценностей тоже ищут способы, позволяющие вырастить алмаз и другие кристаллы в домашних условиях.

Технологии производства драгоценных камней

Первые попытки изготовления искусственных самоцветов относятся к 4000 г. до н. э. Это были бусины, покрытые синей эмалью, имитирующие лазурит. Позже аналоги драгоценных камней изготавливались из цветного стекла, потом — из пластика. Первый эксперимент, в результате которого ученым удалось вырастить минерал, относится к XIX веку. В своей лаборатории француз Марк Годен получил небольшие кристаллы рубина, пытаясь воспроизвести природные процессы кристаллизации.

Современным ученым доступны все знания предшественников, точные приборы и установки, способные создавать очень высокую температуру и давление. Химики и физики практикуют много методов для производства синтезированных камней, в том числе алмазов. Основой для их получения могут быть:

  • расплавы;
  • растворы;
  • газовые среды.

Соответственно, кристалл можно вырастить как преобразованием исходного твердого вещества, так и созданием образца из жидкой или газообразной фазы.

Одной из самых сложных технологий является получение алмаза. Разработка методов его синтеза отталкивалась от того, что бриллиант имеет тот же состав, что и графит. Но заставить одно вещество превратиться в другое непросто. Чтобы сделать алмаз, потребуется температура 1600 ℃ и выше и давление около 110 000 атмосфер. Существуют непроверенные народные методы получения алмаза из графита в домашних условиях с использованием электричества или взрывчатых веществ, но вероятность их успешного применения стремится к нулю.

Чтобы добиться от полученного алмаза ювелирного качества, потребуется еще более сложная промышленная методика, особенности которой производители не раскрывают.

Впервые камни ювелирного качества были получены в 1970 году в Америке компанией «Дженерал электрик»

Наиболее безопасный способ, который можно опробовать, чтобы вырастить алмаз вне лаборатории, требует применения следующих компонентов и приспособлений:

  • грифель из карандаша;
  • провод;
  • жидкий азот или вода;
  • источник напряжения.

Каждый из концов кусочка графита нужно обмотать проводом и заморозить грифель в жидком азоте. Если жидкого азота нет, можно поместить заготовку в емкость с водой и заморозить. Следующий шаг — соединить концы провода с источником напряжения и провести через грифель ток. В результате графит должен превратиться в алмаз, то есть приобрести его твердость.

Органические соли

Чтобы синтезировать кристаллы из растворов, в качестве основы используются органические соли. Из этих веществ, называемых квасцами, Марк Годен получил кристаллы рубина. Для этого он сплавил сульфат калия и алюминия с хроматом калия.

Используя некоторые из веществ, любители химии выращивают кристаллы самостоятельно. Например, в домашних условиях получают красивые ярко-синие кристаллические образования из медного купороса. Кроме того, для самостоятельного выращивания минералов различных цветов можно использовать:

  • хлорид калия;
  • железный купорос;
  • сульфат никеля;
  • алюмокалиевые квасцы;
  • соль Мора;
  • калиевую селитру и некоторые другие.

Выбирая подходящий реагент, учитывают, что он должен отвечать таким требованиям:

  • растворяться в воде или другом растворителе;
  • быть стабильным к повышению температуры;
  • не представлять опасности для здоровья при правильном использовании.

Методика выращивания кристаллов из органических солей основана на приготовлении перенасыщенных растворов с последующей кристаллизацией в открытой емкости. Процесс получения красивого «камня» занимает не один месяц и состоит из нескольких ключевых шагов.

Приготовление маточного раствора

Этот этап включает ряд действий:

  1. В термостойкий стакан объемом 1 л налить 700–800 мл достаточно горячей воды, температура которой равна 50 ℃.
  2. Постепенно — по 1 столовой ложке — добавлять выбранное вещество и перемешивать состав до полного растворения порошка.
  3. Когда раствор станет насыщенным, то есть вещество перестанет растворяться, добавить еще 2 столовые ложки и оставить на 24 часа.
  4. Чтобы в жидкость не попали посторонние частички пыли, емкость можно накрыть листом фильтровальной бумаги.

Получение затравки

Включает в себя несколько шагов:

  1. Для начала понадобится перелить полученную жидкость в термостойкую колбу, пропуская ее через фильтр, и добавить 1 чайную ложку вещества, в качестве которого могут выступать выпавшие в первоначальном растворе кристаллы.
  2. Чтобы вещество растворилось, рекомендуют нагревать емкость на водяной бане при температуре не выше 60–70 ℃.
  3. Чистую емкость ополоснуть кипятком, чтобы она нагрелась до той же температуры, что и раствор, и перелить жидкость в посуду.
  4. Обернуть емкость тканью, например, полотенцем, накрыть фильтровальной бумагой и дать остыть.
  5. Когда состав станет прохладным, на дне и стенках стакана образуются небольшие кристаллы, из них надо выбрать один, который и станет основой будущей «драгоценности».

Получение камня

Выращивание монокристалла будет производиться из полученной затравки:

  1. Понравившийся образец надо плотно обмотать ниткой или леской.
  2. Другой конец нити можно намотать на палочку или карандаш, которые будут служить опорой.
  3. Опустить затравку в стакан с раствором комнатной температуры.
  4. Кристалл растет постепенно, в течение этого периода его нельзя вытаскивать или поворачивать. Если жидкость будет испаряться, обнажая «камень», потребуется долить раствор.
  5. После того как кристалл достигнет желаемых размеров, его следует аккуратно достать и положить на салфетку.

Иногда выращенные образцы подвержены выветриванию, то есть разрушаются при испарении кристаллизационной жидкости и превращаются в порошок. Сохранить их можно в парафине или под слоем растительного масла.

Некоторые специалисты рекомендуют покрывать поверхность кристалла 2 слоями бесцветного лака

Метод Огюста Вернейля

В конце XVIII — начале XIX века году ученый из Франции Огюст Вернейль разработал новый метод получения искусственных рубинов, называемый также «плавление в пламени». Этот способ обозначил начало этапа промышленного синтеза драгоценных камней. Их стали использовать не только в ювелирном деле, но и в производстве часов, измерительных приборов и для других технических целей.

Вернейль сконструировал и испробовал конструкцию, состоящую из кислородно-водородной горелки, дозатора порошка, из которого будет синтезироваться самоцвет, и керамического основания. В такой печи за 3–4 часа можно вырастить кристалл длиной 40–50 мм. В зависимости от химического состава порошка получают камни различных цветов, а также их звездчатые разновидности.

Однако вырастить с помощью этой методики бриллиант в домашних условиях не получится — таким образом синтезируют, как правило, корунды (рубины и сапфиры), шпинель. В устройстве Вернейля получают синтетические титанит стронция и рутил, которые по блеску могут соперничать с бриллиантами, однако обладают меньшей твердостью. Качественными имитациями алмазов также являются гранатиты, ниобат лития и фианит.

Аппарат для работ на дому

Чтобы освоить выращивание драгоценных камней в домашних условиях, потребуется собрать аппарат, используя образец Вернейля, или приобрести готовый. Устройство должно включать в себя:

  • механизм, обеспечивающий постепенное поступление вещества в бункер и потом в горелку;
  • муфель;
  • катетометр;
  • 2 отдельные системы подачи кислорода и водорода;
  • кристаллодержатель и механизм его опускания.

В зависимости от выбранного вещества можно вырастить камни различной окраски:

  • оксид кобальта — синие и зеленые;
  • оксид железа — розовые;
  • оксид ванадия — зеленые и серые.

Потребляемая мощность прибора составляет около 3 кВт. Для производства синтетического рубина весом 5–6 г потребуется примерно 3 часа, 0,2 г окиси хрома и 6 г порошка окиси алюминия.

Как выращивать алмазы в домашних условиях

Выращивание «аналогов» алмазов можно организовать, используя доступные на любой кухне сахар или соль. Для начала эксперимента потребуются:

  • дистиллированная или кипяченая чистая вода;
  • соль;
  • нитка или леска;
  • карандаш.

Процесс состоит из следующих шагов:

  1. Создать перенасыщенный раствор: в воду комнатной температуры постепенно добавлять соль и перемешивать ее до тех пор, пока крупицы не перестанут растворяться.
  2. Нить намотать на карандаш так, чтобы конец ее не доходил до дна емкости. Опустить нить в жидкость.
  3. Через несколько дней нить покроется кристалликами. Надо выбрать самый крупный образец, прикрепить его к новой нити и опустить в профильтрованный раствор.
  4. Постепенно «алмаз» будет увеличиваться. Если вода перестанет покрывать алмаз, надо сделать перенасыщенный раствор и долить его в емкость с образцом.

Если добавить в раствор пищевые красители, можно будет вырастить разноцветные кристаллы. Поскольку все используемые в эксперименте вещества не представляют угрозы здоровью, выращивать алмаз из соляного или сахарного раствора можно вместе с детьми.

Советы для домашних экспериментов

Чтобы повысить вероятность успешного создания алмаза своими руками, потребуется соблюдать некоторые рекомендации:

  • брать дистиллированную воду — в жидкости не должно быть примесей;
  • при работе с химическими веществами надо использовать перчатки и специальную посуду;
  • лабораторный фильтр можно заменить марлей, ватой или бумагой;
  • вода для раствора должна быть теплой, но не очень горячей;
  • в комнате, где будет стоять емкость, должна поддерживаться постоянная температура, без резких перепадов, иначе кристалл вырастет быстро, но будет хрупким;
  • при добавлении нового раствора его температура и температура основного должны быть одинаковыми;
  • при выращивании прозрачных кристаллов не стоит торопиться — при ускоренном росте они становятся мутными.

Синтетические ювелирные камни обладают всеми достоинствами природных аналогов. Более того, полученные в лаборатории алмазы имеют даже большую твердость и чистоту. Пока ученые не придумали недорогие и доступные каждому способы получения самоцветов в домашних условиях, поэтому любители драгоценностей могут вырастить красивые разноцветные кристаллы из растворов соли или сахара и создать из них собственную коллекцию.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector