Природный и синтетический корунд
1
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
им. М. В. Ломоносова
ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ
Кафедра кристаллографии и кристаллохимии
Курсовая работа
Студентки 112 группы
Карамышевой Алины Сергеевны
Природный и синтетический корунд
Заведующий кафедрой: академик РАН, профессор
В.С. Урусов
Научный руководитель: кандидат геол.-мин.
наук, доцент Е.В.
Копорулина
Москва
2013 г.
2
Содержание
Введение
Глава 1. Разновидности корунда
Глава 2. Месторождения и морфология кристалла корунда
2.1. Месторождение рубина Мьянмы
2.2. Месторождение сапфира Шри-Ланка
Глава 3. Строение природных кристаллов
Глава 4. Основные методы выращивания синтетических камней
Глава 5. Применение
Глава 6. Неожиданные «профессии» рубина
Заключение
Литература
3
Введение
Мы все привыкли к тому, что драгоценные камни, такие как бриллианты, сапфиры или
рубины - это лишь те неподвижные сверкающие звезды, призвание которых украшать шеи
и пальцы богатых красавиц. Однако это мнение ошибочно. Эти и другие камни день и
ночь трудятся во множестве сфер человеческой жизни, включая даже самые тяжелые
технические отрасли. Если бы драгоценным камням раздавали премии за помощь
человечеству, то первую награду, бесспорно, получил бы корунд. Этот минерал имеет
огромное количество разновидностей, некоторые из которых нам очень хорошо знакомы.
Тема моей курсовой работы рост и теория кристалла корунда. В природе существует
очень много различных кристаллов, но привлек меня именно корунд. Это связано с его
широким многообразием, цветовой гаммой и свойствами. В своей работе я подробно
рассмотрю разновидности корунда, его теорию и рост, различные методы синтетического
получения кристалла корунда, а также его драгоценные разновидности - рубин и сапфир.
4
Глава 1. Разновидности корунда
Корунд — минерал, кристаллический альфа - оксид алюминия (Al2O3) , тригональной
сингонии, дитригонально-
Встречается в виде отдельных или сросшихся в группы бочонкообразных,
дипирамидальных и таблитчатых кристаллов псевдогексагонального облика,
обособленных вкраплений и зёрен, плотных зернистых агрегатов.
o Спайность мнимая, кажущаяся,
из-за сильно выраженной
обусловленной полисинтетическим двойникованием.
o Твёрдость по Моосу 9.
o Плотность 3,9 — 4 г/см³.
o Удельная теплота плавления 109,2 кДж/моль
o Температура плавления — 2050 °C.
o Цвет широко варьирует от бесцветного и серого до различных оттенков красного,
синего или фиолетового.
o Дихроичен. Иногда наблюдается
иризация на сколах по
o Блеск сильный металлический, до матового. В некоторых случаях, благодаря
закономерно расположенным включениям тончайших рутиловых иголочек,
ориентированных по его главным кристаллографическим направлениям, наблюдается
эффект астеризма. В этих случаях говорят о «звёздчатых» корундах (рубинах, сапфирах).
Химически стоек, нерастворим в кислотах.
Корунд известен уже не первое тысячелетие, о чем свидетельствует его имя,
происходящее, скорее всего, от санскритского слова – «курувинд», означающего в
переводе не что иное, как рубин. «Каурунтака» или «Курундам» – так именовали этот
минерал в Индии. Рубины были известны древним египтянам, грекам, римлянам, их
добыча велась уже 2000 лет назад в Бирме и Индии. На Руси рубины носили название
Красный яхонт. Однако в наши дни он ценится не только в этой своей, быть может,
наиболее ценной ипостаси, но и во многих других. Это действительно уникальный дар
природы. [Бланк,1979]
Окраска корунда очень разнообразная. Цвет корунда обычно синевато - или желтовато-
серый, однако чистый корунд имеет исключительно белый цвет. Окрашивается
примесями элементов-хромофоров, таких как хром, железо, титан или ванадий. Благодаря
этим элементам получающиеся в итоге цвета чаще всего чистые и яркие. Из-за данных
примесей корунд охватывает почти весь цветовой спектр. Он может быть и красным, и
фиолетовым, и даже оранжевым или зеленым и не только. [Бланк,1979]
Корунд широко известен под названиями «сапфир» и «рубин», которые удерживают
ведущее положение среди цветных драгоценных камней. Цветовое многообразие этих
5
самоцветов колоссальное. Цвет корунда обычно синевато - или желтовато-серый, однако
чистый корунд имеет исключительно белый цвет. Окрашивается примесями элементов-
хромофоров, таких как хром, железо, титан или ванадий. Благодаря этим элементам
получающиеся в итоге цвета чаще всего чистые и яркие. Из-за данных примесей корунд
охватывает почти весь цветовой спектр. Он может быть и красным, и фиолетовым, и даже
оранжевым или зеленым. В природе существуют очаровательные желтые камни,
обладающие наибольшей твердостью. А также почти бесцветные камни, уступающие
только алмазу в игре на свету, и, кроме того, камни, которые обладают другой, менее
привлекательной окраской - лиловой, желтоватой, голубоватой и зелёной.
Химически чистый корунд бесцветен. Красная окраска различных интенсивностей и
оттенков обусловлена наличием примеси хрома (Cr3+), изоморфно замещающего
алюминий (Al3+) в алюмокислородных октаэдрах, а синяя, голубая, зеленая, фиолетовая,
оранжевая, желтая и другие также различной интенсивности – примесями титана (Ti4+),
железа (Fe2+,Fe3+), иногда марганца (Mn+4, Mn+3) и хрома (Cr3+). Из других примесей-
хромофоров присутствуют также ванадий, иногда никель и медь. . [Н.И. Еремин. 1991]
Звёздчатые камни, или астерии, - это синие (звёздчатый сапфир) или красные (звёздчатый
рубин) корунды, ограненные в виде кабошона и обнаруживающие при соответствующем
освещении шестилучевую звезду.
Сапфир - это дорогой и красивый синий самоцвет группы корунда. Цвет ярких
васильковых кристаллов из Бирмы и Таиланда называют "звонким", а синие кристаллы с
шелковистым блеском - королевскими. Сапфиры Австралии - черного, чернильного цвета
с зеленоватым оттенком.
Для сапфира характерен астеризм (от греч. asthr - звезда): только на отполированном
камне четко видна светлая звездочка с тремя, шестью или двенадцатью лучами.
Выделяются разновидности с четкими лучами - астерия, и с расплывчатым изображением
лучей - жирозоль. Этот оптический эффект связан с тонкими игольчатыми выростками
рутила, которые ориентированы в трех направлениях под углом 120° друг к другу. Такие
камни обрабатываются в виде кабошона и пользуются повышенным спросом
[Бланк,1979]..
Для корунда как минерального вида выделяются следующие разновидности:
6
Рубин, «красный яхонт» - красного цвета; это драгоценный камень первой категории,
цена прозрачных хорошо окрашенных экземпляров бывает больше, чем у алмазов,
например. (Рис.1)
рис.1. Кристалл рубина (http://wiki.web.ru.)
Сапфир или «синий яхонт» - имеет синей цвет разной интенсивности, которая зависит от
примесей. При умеренно-интенсивной васильково-синей окраске – это драгоценный
камень первой категории, но, к сожалению, ценится гораздо ниже рубина. Слишком
тёмные или слишком светлые сапфиры довольно дёшевы. (Рис. 2)
Рис.2. Кристалл сапфира
Звёздчатый рубин - редкий экзотический драгоценный камень с эффектом астеризма,
обрабатывается в виде кабошона.
Звёздчатый сапфир - редкий и сказочно красивый экзотический драгоценный камень с
эффектом астеризма, обрабатывается в виде кабошона. (Рис.3)
7
рис. 3. Звездчатый сапфир (http://geo.web.ru)
«Папараджа» - оранжевый сапфир. Это драгоценный камень, который имеет
великолепный, неповторимый цвет. (Рис.4)
рис.4 . Папараджа. (http://www.goldium.ru)
«Восточный изумруд» - это устаревшего название драгоценного камня, который имеет
зелёный цвет.
«Восточный аметист» - это старинное название драгоценного камня, который имеет
окраску фиолетового цвета.
8
Обыкновенный корунд – это непрозрачный, крупно- или мелкозернистый минерал,
который обычно бывает сероватого цвета. Благодаря высокой твердости, в которой он
уступает лишь алмазу, его используют как абразивный материал, а так же из-за его
высокой температуры плавления используется также как огнеупорный материал. (Рис.5)
Рис.5 Обыкновенный корунд. (http://upload.wikimedia.org)
Как сапфир, так и рубин обладают отчетливым и характерным дихроизмом. Сапфир
обладает глубокой синей окраской для обыкновенного луча и желтовато-синей для
необыкновенного луча. Рубин, а свою очередь характеризуется глубокой лилово-красной
окраской для обыкновенного луча и бледной желтовато-красной для необыкновенного.
Дихроизм проявляется в том, что цвет, который соответствует обыкновенному лучу,
красивый и в тоже время глубокий, а, следовательно, цвет, который соответствует
необыкновенному лучу, получается бледный и не такой красивый. Единственным,
исключением являются редкие темные камни, в которых обыкновенный луч почти
полностью поглощается. В корунде желтого цвета также обнаруживается отчетливые
признаки дихроизма. При нагревании обычно происходит осветление корунда. Бледно-
фиолетовые и желтые камни в этом случае утрачивают окраску, а густо-фиолетовые
камни приобретают непревзойденный розовый цвет. В то же время облучение делает
окраску более глубокой и окрашиваться могут даже бесцветные камни.
Блеск корунда стеклянный. Самые лучшие камни – это совершенно чистые и
прозрачные, но очень часто кристаллы корунда содержат коллоидные и другие разные
включения. Нередко данные включения, располагающиеся параллельно ребрам, образуют
9
внутри кристалла пучки линий, пересекающихся под углом 60°. Если такой камень
огранен в виде кабошона, так что ось симметрии располагается под прямым углом к
базису, падающий на него свет отражается в форме шестилучевой звезды. Такие
драгоценные камни называются астериями, или звездчатыми камнями. Они очень
привлекательны на вид. Некоторые сиамские (таиландские) камни обладают отчетливой
волокнистой или шелковистой структурой, которая связанна с включениями
титаномагнетита. Бирманские рубины содержат тонкие ориентированные иголочки рутила
и искривленные полые канальцы, в то время как в сиамских рубинах таких иголочек нет,
но, с другой стороны, в них встречаются многочисленные гексагональные полости или
тонкие кристаллические пластинки, расположенные в параллельных плоскостях, а также
канальцы, содержащие пузырьки и жидкие включения. Корунд, какого бы цвета он ни
был, нельзя __________подвергать случайной огранке, если стремиться достичь наилучшего
результата; пристальное внимание следует уделять симметрии кристалла, для того чтобы
лучше всего использовать дихроизм. Аналогично в звездчатых камнях основание
кабошона должно быть параллельно пинакоиду. Цветные прозрачные камни допускают
различную огранку. В наши дни им придают бриллиантовую или смешанную огранку, т.
е. бриллиантовую огранку верха и ступенчатую огранку низа. Рубин в свою очередь
можно спутать с благородной красной шпинелью или гранатом - альмандином. Но оба эти
минерала не обладают двупреломлением, так что определить рубин можно по его
дихроизму и, естественно, по форме кристаллов. Корунд хорошо определяется по
морфологии кристаллов, зональности, показателю преломления, высокой плотности и
характерным ярким линиям в спектре поглощения. Сапфир легко отличить от других
синих камней по его дихроизму, а также по другим диагностическим признакам, таким
же, как и у рубина. Драгоценные разновидности корунда другой окраски определяются по
показателям преломления и плотности [Бланк. Г. 1920].
10
Глава 2. Месторождения кристалла корунда
Главным геолого-промышленным типом месторождений благородного корунда являются
элювиально-делювиальные и аллювиальные россыпи, широко представленные в Мьянме,
Австралии, Индии, Шри-Ланке, Таиланде и Кампучии. Источники этих россыпей
генетически разнообразны, представляя собой гнездовую и акцессорную рассеянную
вкрапленность кристаллов сапфира или рубина в базальтах, щелочных лампрофирах
силикатных флогопит-скаполит-
сиенитовых и миаскитовых пегматитах, кристаллических сланцах и гнейсах гранулитовой
и амфиболитовой фаций . [Н.И. Еремин. 1991]
2.1. Месторождения рубина Мьянмы
Всемирно известный Могокский рубиноносный район в Мьянме с древнейших времен
является источником драгоценных камней и в первую очередь самого высокосортного
карминово-красного рубина цвета «голубиной крови». Район находится к северо-востоку
от Мандалая в высокогорной части страны и занимает около 400 км2 . Его геологическое
строение преимущественно это глубоко метаморфизованные архейские породы-
гранулиты, гранатовые гнейсы и кристаллические сланцы с прослоями кондолитов.
Рубиновая минерализация отчетливо приурочена к контакту мраморов с массивами,
мелкими телами и дайками гранитов и пегматитов Кобаингского интрузивного комплекса.
В этом случае мраморы контактируют с гнейсами либо содержат их прослои.
Главные месторождения Могокского района - Пэйксви, Могок, Ибу, Тапанбин, Колан,
Пиянгбин, Луда, Катхе, Кьятпиин и Кияк-киян – связаны с поясом мраморов вдоль р.
Могок, объединяющим пачки протяженных пластов и линз мраморов и кальцифиров,
прослеживающимися в субщиротном направлении.
Кристаллы рубина имеют преобладающий призматический и бочонковидный габитус и
окрашены в ярко-красные тона. Массовая доля Cr2O3 составляет 2%. Также встречаются
рубины с астеризмом.
11
Особенностью кристаллов этого района является наличие в них параллельных и
пересекающихся под углом 60о включений игольчатого рутила, шпинели, апатита,
оливина, кальцита, желтого сфалерита, титанита и прозрачной слюды. (Рис.6)
Рис.6. Схема геологического строения Могокского района месторождений рубина и сапфира, Сев. Бирма (по
Юеру).
I - аллювиальные отложения ; 2 - основные и ультраосновные породы ; 3 - щелочные породы ; 4 - граниты
формации Кобаинг ; 5 - сиениты; 6 - авгитовые и роговообманковые граниты; 7 - кварциты; 8 -известковистые
гнейсы; 9 - известняки и каяьцифиры; 10 - нерасчлененные кристаллические породы. Месторождения: II-
рубина, 12-сапфира, 13-благороднойшинели
2.2. Месторождения сапфира Шри-Ланки
Шри-Ланка является практически единственным поставщиком на мировой рынок
наиболее ценных голубых звездчатых сапфиров, обладающих оптическим эффектом. Их
добыча производится из многочисленных аллювиальных россыпей месторождений на
юго-западе страны в районе города Ратнапура. Наиболее известными месторождениями
являются Пелмандулла, Раквана, Эхнелийягода, Багангада и Курувита.
Продуктивный слой залегает на глубине от 1.5 до 15 м, изредка до 36 м от дневной
поверхности. Сапфир в этом слое практически всегда ассоциирует с другими цветными
камнями. Это цветные разновидности обычного корунда, зеленая шпинель, циркон,
турмалин, топаз, гранат, берилл, аметист и так далее. Для этих месторождений характерны
многие разновидности сапфира. Здесь найдены голубые и синие камни, в том числе и
очень крупных размеров.
12
Типоморфными особенностями сапфиров Шри-Ланки являются твердые включения
различных минералов, а также жидкие и газово-жидкие включения в виде различных
каналов, сеток, сот и др. Вблизи города Канди среди кристаллических сланцев и гнейсов
гранулитовой и амфиболитовой фации метаморфизма встречаются и сапфировые
гранулиты. В окрестностях города Мотара – пегматитовые жилы с кристаллами сапфира.
Разработка месторождений ведется местными жителями простейшими методами:
гравийно-галечный материал илам добывается из небольших шурфов, транспортируется к
воде в корзинах, затем промывается до серого шлиха с последующей ручной отборкой
драгоценного материала. (Рис.7) [Н.И. Еремин. 1991]
рис 7. Схема геологического строения о. Шри-Ланка (по Фернандо).
Незначительные месторождения рубинов имеются в Афганистане, Австралии, Бразилии,
Зимбабве и США. Мелкие месторождения рубина и сапфира известны также в
Швейцарии, Норвегии и СНГ.
В СНГ месторождения рубина были открыты только в середине 20 века. Это, прежде
всего месторождения Макар-Рузь на полярном Урале, приуроченное к ультраосновному
массиву Рай-Из, а также находки рубина в своеобразных пегматитах Памира. Наряду с
непрозрачным красным корундом в обоих месторождениях встречаются прозрачные
кристаллы рубина ювелирного достоинства.
13
Если говорить о промышленно значимых месторождениях сапфира, то они находятся в
Австралии, Бирме, Шри-Ланке и Таиланде.
Австралийские месторождения в Квинсленде известны с 1870 года. Вмещающими
породами там служат базальты, из выветренного верхнего слоя которых сапфиры
добываются путем промывки.
В 1894 году были открыты месторождения сапфира в штате Монтана (США),
приуроченные к андезитовой дайке. Камни добывались как из самой дайки, так и из
щебенки, образующейся при ее выветривании. Цвета сапфиров Монтаны весьма
разнообразны, нередко они бледно-голубые или сине-стальные. Но разработка
месторождения была прекращена в конце 20-х годов 20 века, но затем опять
возобновлена.
Месторождения сапфира известны также в Бразилии, на западе Кампучии, в Кении,
Малави, Зимбабве и с недавних пор - на севере Танзании.
(http://www.jewellery.org.ua/
В начале века научились выращивать синтетические сапфиры, по свойствам очень
близкие с природными. Но подробнее это будет рассмотрено в соответствующем разделе
моей курсовой работы.
Геолого-химические условия кристаллизации корунда весьма разнообразны,
однако, как это отметили Е.Я. Киевленко, Н.Н. Сенкевич, А.П. Гаврилов и др.,
образование драгоценных рубинов и сапфиров требует специфических условий,
необходимых для роста прозрачных и достаточно крупных кристаллов. Магматическое
происхождение имеют акцессорные кристаллы сапфира, ассоциирующие с черной
шпинелью, магнетитом, апатитом, цирконом и другими минералами в щелочно-основных
лампрофирах (месторождение Його-Галг в штате Монтана, США), а также в щелочных
базальтах жерловых фаций (месторождение Анаки в Австралии, Пайлин в Кампучии,
Канбури и др. в Таиланде). Наиболее важным признаком магматического происхождения
этих сапфиров является оплавленность их кристаллов.
Однако подавляющее большинство драгоценных рубинов и сапфиров имеет, вероятнее
всего, первичное пневматолитогидротермальное происхождение. Продуктивные тела
такого происхождения представлены зонами скарнированных доломитовых мраморов и
14
кальцифиров (месторождение Могок в Бирме, Чантхабури в Таиланде) или силикатными
скарнами (о. Шри Ланка, Бирма), жилами и линзами пегматитов с более поздними
оторочками актилонит-тремолитовой породы (месторождение Сумджам в Индии), а также
жилами и линзами слюдитов в грейзенизированных породах (месторождение Умба в
Танзании и Макар-Рузь в России). Характерной особенностью рубинов и сапфиров такого
генезиса является наличие в них газово-жидких включений, однозначно указывающих на
присутствие в минералообразующей среде воды. Температура гомогенизации
(минимально возможная температура кристаллизации) газово-жидких включений в
рубине из месторождения Макар-Рузь составила 420° С. Некоторым мелким рубинам и
сапфирам невысокого ювелирного качества, встречающимся в ассоциации с пиропом и
альмандином в кристаллических сланцах и гнейсах гранулитовой и амфиболитовой фаций
метаморфизма (ряд месторождений на о. Шри Ланка, в США и Финляндии),
приписывается метаморфогенное происхождение. [Киевленко Е.Я., Сенкевич Н.Н.,
Гаврилов А.П. 1982 .]
15
Глава 3. Строение природных кристаллов
Структура корунда была исследована Брэггами, а также Паулингом и Хендриксом.
В группу корунда входят:
1) корунд α- Al2O3
2) гематит α-Fe2O3
3) эсколаит Cr2O3
4) карелинит V2O3 . (рис.8)
Рис.8. Схема строения альфа - корунда, а - молекула Al2O3 из шарообразных ионов; б -
схема электронного строения одиночной молекулы Al2O3; в - электронные оболочки
кислорода в молекуле Al2O3; г - стыковка молекул в слое. [Протодьяконов М.М., Герловин
И.Л. 1975.]
Все минералы данной группы кристаллизуются в тригональной сингонии и имеют
однотипные кристаллические структуры (корундовый тип). Лишь Fe2O3 в природных
16
условиях встречается в двух модификациях: α-Fe2O3 - тригональной сингонии и γ-Fе2O3 -
кубической.
Для Аl2O3 известны следующие полиморфные модификации:
1) α-Аl2O3 (корунд) – тригональная сингония, которая наиболее устойчивая в природных
условиях; образуется в широком температурном интервале (500-1500°);
2) β-Аl2O3 – гексагональная сингония, устойчивая при очень высоких температурах;
превращение α- Аl2O3 в β- Аl2O3 происходит при температурах 1500-1800°; эта
модификация образуется при, очень медленном охлаждении расплава Аl2O3;
3) γ-Аl2O3 – кубическая сингония, которая имеет кристаллическую решетку типа
шпинели; получается искусственно при прокаливании гидрата окиси алюминия (бёмита)
при температурах ниже 950°; при более высоких температурах не устойчива - переходит в
α - Аl2O3. Схема полной ячейки корунда кажется сложной, в действительности его
структурная схема очень проста. (Рис.9)
рис.9 Кристаллическая решетка корунда, изображенная в виде групп Аl2O3 .
Основу структуры корунда Al2O3 составляет двухслойная плотнейшая упаковка из атомов
О. Катоны Al3+ заполняют 2/3 октаэдрических пустот таким образом, что в любом ряду
октаэдрического слоя, перпендикулярного единственной оси 3-го порядка структуры
минерала, два заполненных октаэдра чередуются с одним пустым, формируя так
называемый корундовый слой. Кроме того, в вертикальном направлении вдоль оси z
(поскольку реализована
двухслойная плотнейшая
17
пустоты располагаются над октаэдрическими) также наблюдается подобное чередование
двух заселенных атомами Al и одного вакантного октаэдров.
Соединив центры тяжести атомов AI в слое, получим графитоподобный слой (б3 в
символике Шлефли). Каждый последующий графитоподобный слой сдвинут по
отношению к предыдущему, так же как в структуре, β- графита, трансляциями R-решетки.
Это роднит данный структурный тип со структурой β- графита (пространственная группа
R3-m). Однако присутствие между Al-слоями плотноупакованных слоев из атомов
кислорода увеличивает вдвое параметр с элементарной ячейки с сохранением R-
трансляций для всей структуры. В итоге на параметр со структуры корунда приходятся
шесть алюминиевых и шесть кислородных слоев. Наличие в структуре корунда
вертикальных координатных плоскостей скользящего отражения с однозначно указывает
на пространственную группу R3c, описывающую симметрию структуры минерала. Атомы
Al и О занимают моновариантные правильные системы точек при этом атомы Al
располагаются на осях 3-го порядка: Al – 12(с) 3: (00z, 00-z, 001/2+z, 001/2-z);
А атомы О располагаются на координатных осях 2-го порядка:
О — 18 (е) 2: (x01/4, 0х1/4 , --хх1/4, -х03/4, 0-х3/4, хх3/4).
R-ячейка. Средняя категория, гексагональная сингония.
в.с. L6
33L23PC
Координационное число Al/O= 6, КМ= октаэдр, координационное число O/Al= 4, КМ=
тетраэдр(Рис.10) [Егоров-Тесменко Ю.К. 2005].
18
Рис. 10. Два слоя плотнейшей упаковки анионов кислорода с катионами алюминия (в
октаэдрических пустотах) в проекции на плоскость. В гексагональной ячейке
располагаются один над другим шесть слоев Al-O. Вверху показана группа Аl2O3 (в
профиле). [ А.Г. Бетехтин. 1951 .]
19
Глава 4. Основные методы выращивания синтетических рубинов и сапфиров
Уже было сказано о том, что давно люди пытались получать драгоценные камни сами. Но
только с получением обширных знаний по физике и химии это, в конце концов, оказалось,
возможно.
Еще в 1837 году некий Марк Годен — французский химик — поставил и успешно
завершил крайне интересный опыт. Сплавив соли алюминия, калия и хрома, взятых в
определенных пропорциях, ученый был вознагражден… рубином весом в один карат. И
хотя карат, как известно, равняется всего лишь двум десятым грамма (рубин Годена,
таким образом, очень мал), можно представить себе радость ученого, сумевшего с
помощью глубоких знаний физики и химии получить этот крошечный красный
кристаллик.
Опытом Марка Годена дело не закончилось. Эксперименты по созданию рубинов
продолжали химики Фреми и Фрейль. Правда, сначала ｵｵ___IIIﾕв・ результате опытов получалось до
килограмма синтетических рубинов, но большинство из них были настолько малы, что
конкурировать с природными рубинами никак не могли.
(http://mag.org.ua/libtxt/19-
К настоящему времени разработаны многочисленные методы выращивания кристаллов.
В промышленности и лабораториях их паров, растворов, расплавов, из твёрдой фазы
выращивают кристаллы, имеющие важное промышленное значение.
Синтез драгоценных ювелирных и технических камней по способу М.А. Вернейля
считается классическим и является первым промышленным методом выращивания
кристаллов корунда, шпинели и других синтетических кристаллов. В мире таким способов
ежегодно выпускается около 200 т синтетического корунда и шпинели. Метод Вернейля
заключается в следующем: к горелке с направленным вниз соплом через внешнюю трубу
подводится водород, а через внутреннюю – кислород. В ток кислорода подается
измельченный порошок окиси алюминия зернистостью около 20 мкм, полученный
прокаливанием алюмоаммиачных квасцов, который при этом нагревается до
определенной температуры и затем попадает в водородно-кислородное пламя гремучего
газа, где он расплавляется. Внизу под соплом располагается стержень из спеченного
корунда, выполняющего роль кристаллоносителя. На него стекает расплавленная окись
алюминия, образуя шарик расплава. Стержень кристаллоносителя постепенно опускается
20
со скоростью 5 – 10 мм/ч, при этом обеспечивается постоянное нахождение
расплавленной растущей части корунда в пламени. Диаметр образовавшихся кристаллов
("булек") обычно достигает 20 мм, длина 50 – 80 мм, иногда их размер гораздо больше.
Бульки представляют собой поликристаллы. Для получения монолитного монокристалла
бульку оплавляют путем подачи кислорода. При этом на оплавленной поверхности бульки
часть кристаллов остается неразрушенной и они при последующем охлаждении бульки
начинают расти за счет оплавленных разрушенных кристаллов
Для получения рубина к порошку окиси алюминия добавляют окись хрома, для синтеза
сапфира – окись железа и титана, для синтеза александрито-подобного корунда – соли
ванадия. Этим же методом выращивают синтетический рутил и титанат стронция. (Рис.11)
Рисунок 11. Схема аппарата Вернейля. [Балицкий B.C., Лисицына Е.Е. 1981.]
21
Второй распространенный метод выращивания синтетических кристаллов драгоценных
камней – способ Чохральского. Он заключается в следующем: расплав вещества, из
которого предполагается кристаллизовать камни, помещают в огнеупорный тигель из
тугоплавкого металла (платины, родия, иридия, молибдена или вольфрама) и нагревают в
высокочастотном индукторе. В расплав на вытяжном валу опускают затравку из
