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La guida definitiva ai 16 tipi di gemme sintetiche
Caratteristiche, metodi di sintesi e confronto
Introduzione:
Grazie allo sviluppo della tecnologia sintetica contemporanea, quasi tutte le gemme naturali possono essere sintetizzate in laboratorio e le loro caratteristiche sono sempre più simili a quelle naturali, fino a raggiungere un livello difficile da distinguere.
Indice dei contenuti
Sezione I Diamante sintetico
I diamanti sintetici di qualità sono prodotti principalmente con la pressa HTHP (High-Temperature High Pressure) e i principali Paesi produttori di diamanti sintetici per gioielleria sono Russia, Ucraina e Stati Uniti. Le principali proprietà fisiche e chimiche dei diamanti sintetici HTHP sono simili a quelle dei diamanti naturali.
1. Caratteristiche della sintesi del diamante con il metodo del catalizzatore a seme di cristallo
(1) Caratteristiche esterne dei cristalli
La forma del cristallo è generalmente cubica {100} e ottaedrica {111} in aggregazione. I diamanti sintetizzati con il metodo "BARS" possono presentare schemi di ramificazione leggermente distorti, caratteristiche di crescita ondulate e scaglie di cristallo residuo. A basse temperature, i bordi delle facce del cristallo spesso sporgono mentre il centro è concavo; ad alte temperature, l'intero cristallo diventa arrotondato. Al microscopio si possono osservare le strutture di crescita e le differenze di colore nelle diverse aree di crescita.
(2) Colore
I cristalli di diamante sintetico sono generalmente di colore giallo chiaro, giallo-arancio o marrone. Quelli cresciuti a basse temperature sono di colore più chiaro, mentre quelli cresciuti ad alte temperature sono più scuri. Il colore dipende in modo significativo dalla lega catalitica utilizzata. Se il catalizzatore è Fe-Al, il cristallo risultante è incolore; se contiene B (boro), appare blu e se contiene Ni (nichel), appare giallo-bruno. La distribuzione del colore non è uniforme, con bande di colore visibili lungo i bordi dei cristalli ottaedrici.
(3) Caratteristiche delle inclusioni
Le principali inclusioni sono metalli catalitici che appaiono isolati o raggruppati sulla superficie del cristallo o orientati lungo i confini delle zone di crescita interne, presentando forme arrotondate, allungate, puntiformi o aghiformi. I livelli di purezza sono principalmente nell'intervallo P e SI. I modelli di crescita dei diamanti sintetici HTHP si sviluppano in modo diverso a seconda della zona di crescita. I modelli di crescita nella zona di crescita ottaedrica sono rettilinei e possono presentare inclusioni aghiformi di colore marrone rossastro (visibili solo in luminescenza catodica); la zona di crescita cubica non presenta modelli di crescita ma può presentare inclusioni trasversali nere; i bordi della zona di crescita ottaedrica quadrata sviluppano modelli di crescita rettilinei.
(4) Caratteristiche ottiche
La birifrangenza anomala è spesso molto debole. La variazione cromatica dei colori di interferenza non è significativa, meno pronunciata di quella dei diamanti naturali.
(5) Luminescenza
Sotto la luce ultravioletta, i raggi X e i raggi catodici, mostra una luminescenza regolare a zone, con zone di crescita diverse che emettono colori di luce diversi, formando schemi geometrici regolari.
(6) Spettro di assorbimento
Il tipo I b in genere non mostra alcun assorbimento evidente; a volte, a causa di effetti di raffreddamento durante il processo di crescita, può causare un assorbimento a 658 nm. Il tipo I b + I a mostra diverse linee di assorbimento evidenti a 600-700 nm, mentre i diamanti naturali presentano una linea di assorbimento a 415 nm (vedere Tabella 2-5).
Tabella 2-5 Caratteristiche di identificazione dei diamanti sintetici e dei diamanti naturali
| Articolo | Diamante naturale | Diamante sintetico |
|---|---|---|
| Colore | Principalmente incolore, giallo chiaro, marrone chiaro, marrone, ma anche verde, giallo oro, blu e rosa. | Per lo più giallo chiaro, giallo brunastro, anche incolore, verde e blu, con colori non uniformi, bande di colore visibili disposte parallelamente ai bordi ottaedrici del cristallo. |
| Tipo | Principalmente di tipo I a, ma anche di tipo I b, II a, II b e loro tipi misti. | Principalmente di tipo I b, ma anche di tipo II a, la + I b e II a + II b (tipi misti) |
| Forma cristallina | Spesso si presenta come ottaedrico, rombico dodecaedrico e i loro aggregati, con colline di crescita triangolari che assomigliano alla disintegrazione sulle facce del cristallo. | Spesso si presenta come cubico, ottaedrico, dodecaedrico rombico e ottaedrico cubico, con insoliti schemi di ramificazione, accrescimenti ondulati e scaglie di cristallo residuo sulle facce del cristallo. |
| Inclusione | Inclusioni minerali visibili, come diamanti, peridoto, granato, spinello e pirosseno; i diamanti di tipo I b contengono spesso inclusioni scure simili ad aghi o a placche | Le comuni inclusioni del catalizzatore cristallino appaiono lucide in luce riflessa e nere opache in luce trasmessa, lunghe circa 1 mm, generalmente arrotondate o allungate, isolate o in gruppi, spesso parallele alla superficie del cristallo o distribuite lungo i confini delle zone di crescita interne; alcune inclusioni sono appuntite o aghiformi. |
| Luminescenza | Fenomeno di luminescenza irregolare a zone | Fenomeno di luminescenza regolare a zone sotto la luce ultravioletta, i raggi X e i raggi catodici |
| Spettro di assorbimento | Tipo I un colore "Capo" ha 1 o più linee di assorbimento chiare, come ad esempio a 415 nm, 453 nm, 478 nm | Il tipo I b generalmente non presenta un assorbimento evidente, talvolta dovuto all'effetto di raffreddamento dei diamanti sintetici che provoca un assorbimento a 658 nm; Tipo I b + I a a 600-700 nm |
| Magnetico | Non magnetico | Magnetico per la presenza di inclusioni di ferro |
2. Metodo di deposizione da vapore chimico per la sintesi di film di diamante (diamante sintetizzato CVD)
(1) Proprietà fisiche
Le proprietà fisiche, quali durezza, conduttività termica, densità, elasticità e traslucenza, si avvicinano o raggiungono quelle dei diamanti naturali. I diamanti sintetizzati mediante CVD sono simili a lastre, con le facce {111} e {110} non sviluppate; i colori sono principalmente marrone e marrone chiaro o incolore e blu. Presentano una forte estinzione anomala sotto luce polarizzata ortogonalmente, che varia in diverse direzioni.
(2) Difetti strutturali
Sono presenti molti (111) gemelli, (111) difetti di impilamento o dislocazioni. Sotto ingrandimento, si possono notare inclusioni scure irregolari e inclusioni puntiformi, con bande di colore di crescita parallele.
(3) Conducibilità elettrica
Gli strati sottili di diamante sintetico blu sono conduttivi e distribuiti uniformemente su tutta la superficie del diamante sfaccettato.
(4) Spettro infrarosso
I film di diamante sono policristallini, con una struttura granulare sulla superficie e picchi caratteristici in prossimità di 1332 cm-1, l'ampiezza massima a metà (FWHM) e persino un ampio picco appaiono in prossimità di 1500 cm-1. Sotto l'irradiazione ultravioletta, di solito si verifica una debole fluorescenza giallo-arancio.
Sezione II Moissanite sintetica (calcarenite sintetica)
La moissanite sintetica è prodotta principalmente con il metodo Lely ed è stata lanciata per la prima volta in città come Atlanta, negli Stati Uniti, nel giugno 1998. Le sue caratteristiche gemmologiche sono le seguenti:
(1) Colore
Da incolore a giallo pallido, grigio chiaro, verde chiaro, marrone chiaro, azzurro, verde e grigio, influenzato da tracce di azoto e impurità di alluminio. Ad esempio, giallo (contenente azoto 0,01%), verde (contenente azoto 0,1%), blu-verde (contenente azoto 10%), blu (contenente elevate quantità di alluminio). I cristalli incolori non contengono azoto o riducono l'influenza dell'azoto aggiungendo tracce di alluminio.
(2) Lucentezza
Trasparente, lucentezza subadamantina.
(3) Sistema cristallino e proprietà ottiche
Sistema cristallino esagonale, struttura di tipo sfalerite. Si presenta spesso in forma massiva con proprietà ottiche positive monoassiali.
(4) Indice di rifrazione e dispersione
Indice di rifrazione 2,648-2,691, birifrangenza 0,043, la messa a fuoco della punta inferiore permette di vedere i riflessi del piano e delle sfaccettature della corona. La riflettività è di circa 21,0%, la dispersione 0,104.
(5) Densità e durezza
Densità 3,20-3,24 g/cm3, durezza Mohs circa 9,25. La tenacità del cristallo è eccellente.
(6) Inclusioni
Oggetti tubolari bianchi lunghi e sottili, cavità irregolari, piccoli cristalli di SiC, cristalli negativi e oggetti sferici di lucentezza metallica scura possono essere disposti linearmente con tre o più particelle; sono inoltre presenti alcune inclusioni simili a nubi, disperse e puntiformi, forse contenenti bolle.
(7) Spettro di assorbimento
Non è stato osservato alcuno spettro di assorbimento caratteristico. La moissanite sintetica quasi incolore presenta un debole assorbimento al di sotto dei 425 nm.
(8) Luminescenza
Presenta luminescenza, con alcuni esemplari che mostrano una fluorescenza arancione medio-debole alla luce delle onde lunghe e pochissimi che mostrano una fluorescenza arancione debole alla luce delle onde corte; un numero molto piccolo mostra una fluorescenza gialla medio-debole ai raggi X.
(9) Conduttività termica
La conducibilità termica è di 230- 490w/(m-k), 1w/(m-k) = 1,163kcal/(m-h-k).
(10) Conduttività elettrica
Assorbimento sotto i 1800 cm-1, sono presenti diversi picchi di assorbimento forti e nitidi nell'intervallo 2000-2600 cm.-1 e solo pochi picchi di assorbimento sono visibili nella regione 3000-3200 cm.-1 regione.
(11) Spettro infrarosso
L'assorbimento seguente mostra che nell'area sono presenti diversi picchi di assorbimento forti e netti, mentre alcuni picchi di assorbimento sono appena visibili nell'intervallo.
(12) Metodi semplici per distinguere i diamanti
① Metodo di illuminazione
Mescolare i diamanti con la moissanite sintetica e versare la miscela in un vassoio di plastica, immergendo le gemme nell'acqua. Posizionare un foglio di carta bianca 25 mm sotto il vassoio di plastica e illuminare da 15 cm sopra le gemme utilizzando una lampada a fibre ottiche o una torcia elettrica. È preferibile coprire la fonte di luce con una lastra con una fessura ed eseguire il test in una stanza buia. Sotto l'illuminazione, spostare il vassoio di plastica da un lato all'altro; la Moissanite sintetica mostrerà colori vivaci, mentre i diamanti emetteranno solo luce bianca.
② Metodo di riscaldamento
- Riscaldare queste gemme utilizzando un forno, una fornace elettrica o una lampada a incandescenza da 250 W; a questo punto, la Moissanite sintetica diventa di colore giallo brillante, mentre i diamanti non cambiano colore.
- Posizionare la fiamma esterna di un fiammifero o di un accendino direttamente sotto la gemma; i diamanti non cambiano colore, mentre la Moissanite sintetica diventa gialla ma ritorna allo stato originale dopo la ricottura.
③ Metodo della dispersione
Posizionare il diamante a faccia in giù in un piatto di vetro pulito e poco profondo, completamente immerso in acqua di rubinetto, e illuminarlo verticalmente con una lampada a penna; la moissanite sintetica presenta lampi di colore spettrali brillanti, mentre i diamanti hanno lampi colorati meno brillanti.
④ Metodo della gravità specifica
Porre la gemma in un liquido pesante come il diiodometano; la Moissanite sintetica galleggia e il diamante affonda.
Sezione III Smeraldo sintetico
I metodi di sintesi degli smeraldi comprendono principalmente il metodo idrotermale e il metodo a flusso. Le caratteristiche fisiche, come l'indice di rifrazione e la densità del prodotto sintetizzato, sono molto vicine a quelle degli smeraldi naturali, con la differenza principale nelle caratteristiche interne e nelle caratteristiche spettrali dell'infrarosso. Anche i diversi processi di produzione presentano delle variazioni.
1. Metodo idrotermale per la sintesi dello smeraldo
La sintesi idrotermale dello smeraldo comprende lo smeraldo sintetico russo, lo smeraldo sintetico con il metodo Linde, lo smeraldo sintetico con il metodo Biron, lo smeraldo sintetico con il metodo Lechleitner e la sintesi idrotermale dello smeraldo di Guilin, in Cina. Le caratteristiche dei diversi metodi idrotermali per la sintesi degli smeraldi sono riportate nella Tabella 2-6.
Tabella 2-6 Caratteristiche dei diversi metodi idrotermali per sintetizzare lo smeraldo.
| Varietà | Indice di rifrazione | Birifrangenza | Densità (g/cm3) | Fluorescenza ultravioletta | Inclusione | Altre caratteristiche | Angolo tra le linee di crescita e l'asse Z |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Lechleitner (Australia) | 1.570 ~ 1.605; 1.559 ~ 1.566 | 0.005 ~ 0.010; 0.003 ~ 0.004 | 2.65 ~ 2.73 | Rosso | Cristallo di semi, fratture incrociate | Stratificazione visibile in immersione in olio, scomparsa ondulata in luce polarizzata ortogonale | 30 ° |
| Linde (USA) | 1.567 ~ 1.572 | 0.005 | 2.67 ± | Rosso intenso | Inclusioni bifasiche gas-liquide e simili a piume, inclusioni parallele simili a chiodi o aghi, berillio silicato | C'è assorbimento di H2O nello spettro infrarosso, contenente acqua di tipo I | 36 ~ 38 ° |
| Metodo del pool raffinato (Australia) | 1.570 ~ 1.575 | 0.005 | 2.694 | Debole e nessuno | Inclusioni simili a nuvole nelle schermature delle finestre | C'è assorbimento di H2O nello spettro infrarosso, compreso il Cl | 22 ~ 23 ° |
| Cina (Guilin) | 1.570 ~ 1.578 | 0.006 | 2.67 ~ 2.69 | Rosso brillante | Inclusioni trifasiche a forma di pesce, che a volte appaiono singolarmente e che assomigliano a piantine di grano quando appaiono in gruppi, berillio silicato | Contiene acqua di tipo I e II | |
| Biron (Australia) | 1.570 ~ 1.578 | 0.007 ~ 0.008 | 2.68 ~ 2.70 | Rosso intenso | Inclusioni bifasiche a forma di chiodo, cristalli di berillio silicato, particelle bianche a forma di cometa e di perle, inclusioni fluide a forma di piuma e inclusioni metalliche scure. | Contiene acqua di tipo I e II, Cl | 32 ~ 40 ° |
| Russia (Vecchio) (Nuovo) | 1.572~ 1.578; 1.579 ~ 1.584 | 0.006 ~ 0.007 | 2.68 ~ 2.70 | Rosso debole | Un migliaio di minuscole particelle marroni, una forma di nuvola | Contiene acqua di tipo I e II | 32 ~ 32 ° ; 43 ~ 47 ° |
(1) Colore
Verde vivo.
(2) Struttura del contenuto d'acqua
Prevalgono le acque di tipo I, con alcune acque di tipo II.
(3) Spettroscopia a infrarossi
Sebbene la Sintesi idrotermale dello smeraldo contenga sia acqua di tipo I che di tipo II, presenta posizioni e intensità di picco diverse per le vibrazioni di stiramento e flessione delle molecole d'acqua. La Sintesi idrotermale dello smeraldo mostra un assorbimento nella fascia media.
Infrarossi a 4357 cm-1, 4052 cm-1 e 3490 cm-1, 2995 cm-1, 2830 cm-1, 2745 cm-1 , che può distinguerlo dallo smeraldo naturale (vedi Figura 2-9).
(4) Inclusioni
Sono spesso presenti inclusioni bifasiche, berillo aghiforme o unghiato e vuoti, con inclusioni solido-liquide distribuite su singoli piani e disposte parallelamente sullo stesso piano. In alcuni casi, sono presenti cristalli birifrangenti, cavità riempite con fasi multiple e forme planari di cristalli seme con inclusioni bianche contorte simili a piume, fibre e cotone. Le inclusioni simili a scorie sono distribuite in modo planare e la superficie del cristallo presenta increspature di crescita uniche. Le linee di crescita ondulate o seghettate e le bande di colore all'interno del cristallo sono per lo più parallele alla lastra del cristallo seme, con un angolo di intersezione con l'asse Z compreso tra 22° e 40°, e presentano confini sub-granulari irregolari che sono quasi verticali rispetto alle bande di colore, formando modelli angolari.
I confini dei grani sono quasi verticali rispetto alle bande di colore, formando disegni angolari.
Lo smeraldo sintetico prodotto con il metodo idrotermale a Guilin, in Cina, appartiene alla serie priva di alcali contenenti cloro e presenta solo picchi d'acqua di tipo I. Le inclusioni a forma di uncino parallele all'asse C sono spesso crisoberillo e talvolta berillo. La distribuzione delle inclusioni in fase solida è legata ai confini del cristallo seme e la direzione di disposizione delle inclusioni aghiformi è perpendicolare al cristallo seme e alla superficie di crescita principale.
(5) Effetti ottici speciali
In condizioni di sfondo nero, il rosso appare a certi angoli se illuminato da una forte fonte di luce.
(6) Fluorescenza
Forte fluorescenza rossa.
(7) Osservazione dei filtri colorati
Colore rosso vivo.
2. Sintesi dello smeraldo con il metodo del flusso
Tra i produttori di smeraldi sintetici che utilizzano il metodo del flusso vi sono Chatham, Gilson e Lennox. Le caratteristiche degli smeraldi sintetici dei diversi produttori variano leggermente (cfr. Tabella 2-7).
Tabella 2-7 Caratteristiche dello smeraldo sintetizzato con diversi metodi di flussaggio
| Varietà | Indice di rifrazione | Birifrangenza | Densità (g/cm3) | Fluorescenza ultravioletta | Inclusione | Altre caratteristiche | Anelli di crescita |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Chatham (USA) | 1.560 ~ 1.563 | 0.007 | 2.65± | Rosso forte | Involucro simile a una piuma, simile a un velo e cristallo di tantalio silicio | No H2 O nello spettro infrarosso | C(0001); m(1010); u(1120) |
| Tipo Gilson I (francese) | 1.559 ~ 1.569 | 0.005 | 2.65 ± 0.01 | Arancione - rosso | Inclusioni simili a piume, cristalli rettangolari di silicato di berillio | No H2 O nello spettro infrarosso | |
| Tipo Gilson II (francese) | 1.562 ~ 1.567 | 0.003 ~ 0.005 | 2.65 ± 0.01 | Rosso | Come sopra | Come sopra, il prodotto è molto raro | |
| Tipo Gilson N (francese) | 1.571 ~ 1.579 | 0.006 ~ 0.008 | 2.68 ~ 2.69 | Nessuno | Pacchetto di flusso solido fibroso, simile a un fascio, silicato di platino e berillio | Come sopra, si osserva un assorbimento caratteristico a 427 nm | |
| Lennix (Francese) | 1.556 ~ 1.566 | 0.003 | 2.65 ~ 2.66 | Rosso | Pacchetto tubolare opaco, pietra di berillio al silicio e cristalli simili a smeraldi, riempito di flusso nelle fessure | Pacchetto tubolare opaco, pietra di berillio al silicio e cristalli simili a smeraldi, riempito di flusso nelle fessure |
Citato da "Gemmologia di sistema" (2006)
(1) Spettro infrarosso
Senza acqua, quindi, non c'è assorbimento di acqua (vedi Figura 2-9). Se viene aggiunto del Fe (tipo Gilson N), si verifica una banda di assorbimento a 427 nm nella regione del viola, assente negli smeraldi naturali.
(2) Inclusioni
Le inclusioni solide di fusione che non si sono fuse spesso si riempiono lungo le fessure e le cavità, apparendo simili a piume, fibre o fasci, come tende svolazzanti; inclusioni di flusso a grana grossa simili a gradini; alcune caratteristiche parallele simili a bande o linee, che si estendono costantemente verso la superficie del prisma a sei facce o che formano un certo angolo con la superficie del prisma, alcune che appaiono lungo la direzione dell'asse del cristallo, facendo sembrare il contorno esterno a sei facce come se avesse una cavità; a volte sono presenti inclusioni solide di materiale da crogiolo (platino) e berillio silicato; a volte si possono osservare tracce di cristalli di seme naturali (di colore più scuro), con la parte di smeraldo scuro che circonda il cristallo di seme che mostra le stesse caratteristiche di inclusione. Queste inclusioni possono essere suddivise in cinque tipi:
- Inclusioni curve simili a piume che ricordano veli o paglia;
- Inclusioni a forma di uncino ridente;
- Tipo di inclusione bifase gas-liquido;
- Tipo di cristallo a forma di piccola pila;
- Raro tipo di corpo avvolgente conico di colore scuro.
(3) Analisi dei componenti
Contiene cationi metallici con agenti fondenti come Mo e V, mentre lo smeraldo naturale non ne contiene.
(4) Luminescenza
Fluorescenza rossa. La trasmittanza dello smeraldo sintetico Chatham sotto le onde corte (sotto i 230 nm) è molto più forte di quella dello smeraldo naturale (che non trasmette sotto i 295 nm).
Gli smeraldi sintetizzati con il flusso di cui sopra o con il metodo idrotermale sono molto simili agli smeraldi naturali e sono generalmente difficili da distinguere. La base principale per l'identificazione è l'analisi delle loro caratteristiche interne e delle caratteristiche spettrali all'infrarosso utilizzando un microscopio e uno spettrometro all'infrarosso (Tabella 2-8).
Tabella 2-8 Differenze tra smeraldo naturale e smeraldo sintetizzato con il metodo del flusso e con il metodo idrotermico
| Tipi | Sintesi dello smeraldo con il metodo del flusso | Sintesi dello smeraldo con metodo idrotermale | Smeraldo naturale | |
|---|---|---|---|---|
| Densità (g/cm3) | 2.65 ~ 2.67 | 2.67 ~ 2.69 | 2.69 ~ 2.74 | |
| Ne | 1.560 ~ 1.563 | 1.566 ~ 1.576 | 1.565 ~ 1.586 | |
| No | 1.563 ~ 1.566 | 1.571 ~ 1.578 | 1.570 ~ 1.593 | |
| Birifrangenza | 0.003 ~ 0.005 | 0.005 ~ 0.006 | 0.005 ~ 0.009 | |
| Caratteristiche interne | Pietra di berillio al silicio, lastra di platino, fessure venose curve, inclusioni bifasiche | Pietra di berillio al silicio, piccole inclusioni bifasiche | Mica, tremolite, actinolite, pirite, calcite, inclusioni trifase | |
| Acqua | Nessuno | Contiene acqua di tipo I e acqua di tipo II | Contiene acqua di tipo I e acqua di tipo II | |
| Potassio | Variabile | Nessuno | Variabile | |
| Spettro infrarosso | Nessun picco di assorbimento dell'acqua |
(Secondo Kurt Nassan, 1979)
Sezione IV Sintesi delle gemme di corindone
1. Metodo di fusione a fiamma per la sintesi di gemme di corindone
(1) Sintesi dei rubini
Internamente è relativamente pulito, senza bolle o con bolle visibili occasionalmente. Le bolle sono piccole e poche, per lo più sferiche e raramente a forma di girino. Se il processo di produzione è instabile, un gran numero di bolle puntiformi può formare ammassi, distribuiti in bande o schemi simili a nuvole. Occasionalmente, la polvere di ossido di alluminio non fuso e la polvere di ossido di cromo rosso appaiono simili a briciole.
I colori vivaci, eccessivamente puri, possono avere un rosso intenso, un rosso-arancio, un rosso-viola e molti altri colori, dando spesso una sensazione di "falso".
③ Ha un modello di crescita a forma di arco più ampio che attraversa l'intero campione. Grazie ai miglioramenti tecnologici, la curvatura del modello di crescita è relativamente diminuita, apparendo relativamente rettilinea su un intervallo più ridotto. Durante il processo di lavorazione e lucidatura, possono formarsi crepe simili a piume e anche durante il successivo trattamento termico. Se riempite di resina, all'interno delle crepe si può formare un'inclusione simile a una falsa impronta digitale.
④ Poiché la superficie è parallela o quasi all'orientamento dell'asse Z, si osserva un notevole dicroismo nella direzione della superficie.
Sotto la luce ultravioletta, presenta una fluorescenza rossa da media a forte.
⑥ Può verificarsi un fenomeno di fosforescenza rossa dopo l'irradiazione a raggi X.
(2) Sintesi dello zaffiro
① Vari colori: gli zaffiri blu appaiono blu dalla vista dall'alto e blu-viola dalla vista laterale.
Le inclusioni gassose, le inclusioni solide, le linee di accrescimento e il pleocroismo sono simili a quelli dei rubini sintetici, come si vede negli spettri di fluorescenza e assorbimento della Tabella 2-9. A volte, le sostanze blu possono accumularsi intorno alle bolle, rendendole facilmente individuabili. A volte, le sostanze blu possono accumularsi intorno alle bolle, rendendole facilmente individuabili.
③ La linea di assorbimento del ferro a 450 nm negli zaffiri naturali può scomparire o essere molto debole e sfocata.
Tabella 2-9 Confronto tra le caratteristiche delle gemme di corindone sintetico sottoposte a fusione alla fiamma
| Varietà di gemme | Struttura di crescita | Inclusioni | Spettro | Fluorescenza ultravioletta | Altre caratteristiche |
|---|---|---|---|---|---|
| Rubino | Nastro esagonale | Rutilo, fessure di guarigione | Spettro del Cr | Un forte centro | Asse C verticale |
| Rubino sintetico | Linee di crescita curve | Bolle, polvere | Spettro Cr | Molto forte | Nessun orientamento |
| Zaffiro | Banda colorata esagonale | Rutilo, fessure cicatrizzate, inclusioni cristalline | 450 nm a banda stretta | Debole, rosso-arancio (onda lunga) | Crepitio diretto |
| Zaffiro sintetico | Linee di crescita curve | Bolle, piccoli gruppi di bolle, polvere | Mancante | Debole, bianco-blu (onde corte) | Fessure curve |
| Zaffiro giallo| pietra | Banda colorata esagonale | Rutilo, fessure cicatrizzate, inclusioni cristalline | 450 nm a banda stretta o nessuno | Nessun centro, non fluorescente con bande di assorbimento, al contrario fluorescenza gialla | Fe3+ o Mg2+ è l'agente colorante e non contiene Ni |
| Giallo sintetico Zaffiro | Banda cromatica curva (filtro di vetro blu) | Bolle, piccoli gruppi di bolle, polvere | Assenza | Debole e nessuno | Contenente Ni, Ni2+ è un colorante |
| Verde Zaffiro | Banda colorata esagonale | Rutilo, guarigione Fratture, inclusioni di cristallo | 450nm Banda stretta | Nessuna fluorescenza | Fe3+ Fe/ Ti è un colorante |
| Sintetico Zaffiro verde | Curva d Linee di crescita | Bolle, piccoli gruppi di bolle, polvere | Mancante | Scuola media debole, arancione | Ni, Co, Ni2+ Co come colorante |
| Zaffiro cangiante | Banda colorata esagonale | Rutilo, fessure cicatrizzate. Inclusioni di cristallo | Spettro Cr | Debole, rosso | Fe3+ Fe/ Ti sono agenti cromogeni e non contengono quasi per nulla V |
| Zaffiro sintetico cangiante | Linee di crescita curve | Bolle, piccoli gruppi di bolle, polvere | Linea sottile a 470 nm | Debole, bianco-bluastro (onde corte) | Contenente V, V3+ è l'agente cromogeno |
| Zaffiro incolore | Banda cromatica esagonale debole | Rutilo, fratture cicatrizzate, inclusioni cristalline | Nessuno | Fluorescenza mediamente debole, gialla | Nessun effetto Platt |
| Zaffiro sintetico incolore | Nessuno | Bolle, piccoli gruppi di bolle, polvere | Nessuno | Fluorescenza medio debole, bianco-blu | Effetto Platt |
(3) Zaffiro sintetico a stella (blu)
Colore, trasparenza: Lo Zaffiro sintetico Star Light Red va dal rosa al rosso, da semitrasparente a trasparente; lo Zaffiro sintetico Star Light Blue va dal blu lattiginoso al blu, dal bianco al grigio, al viola, al verde, al giallo, al marrone, al nero, ed è semitrasparente.
Le linee di crescita ad arco sono generalmente parallele alla base e le bolle sono spesso distribuite lungo gli strati di crescita ad arco. Piccole inclusioni di rutilo sono densamente disposte in tre direzioni e appaiono nebbiose.
Le linee stellari sono fini e strette, complete, chiare e distribuite sulla superficie del campione senza asterismi.
Le caratteristiche distintive del rubino stellato sintetico (blu) e delle pietre naturali sono illustrate nella Tabella 2-10.
Tabella 2-10 Caratteristiche del rubino stellato sintetico per fusione alla fiamma (blu)
| Articolo | Sintetico | Naturale | |
|---|---|---|---|
| Caratteristiche della superficie | Luce stellare | La luce delle stelle galleggia sulla superficie, eccezionalmente luminosa, non soffusa | La luce delle stelle si sprigiona dall'interno del cristallo, morbida |
| Linee stellari | Le linee stellari sono continue, fini, rettilinee e uniformi; le intersezioni delle linee stellari sono chiare e non vi è alcun fenomeno di allargamento o di schiarimento in corrispondenza delle giunzioni che galleggiano sulla superficie (assenza di lucentezza gemmaria) | Le linee stellari variano in larghezza e si estendono in avanti con un andamento ondulato, con le intersezioni delle linee stellari che diventano più larghe e più luminose (gloria) | |
| Caratteristiche interne | Si possono osservare linee di crescita curve (particolarmente evidenti sul retro convesso della gemma) insieme a polvere bianca estremamente fine e inclusioni rutiliche sparse. | Sono visibili inclusioni angolari e un fenomeno di bandeggio del colore. | |
| Fluorescenza ultravioletta | Onda lunga | Il rubino stellato sintetico presenta un colore rosso brillante molto intenso. | Il rubino stellato naturale presenta un debole colore rosso |
| Onde corte | Il rubino stellato sintetico presenta un colore rosso brillante molto intenso, lo zaffiro blu sintetico presenta un colore bianco-blu. | Il rubino stellato naturale presenta un debole colore rosso, lo zaffiro blu stellato naturale presenta una qualità sensuale. | |
2. Sintesi idrotermale delle gemme di zaffiro
(1) Caratteristiche esterne dei cristalli
① La forma dei cristalli è per lo più a lastra spessa o a piastra, con forme comuni che sono bipiramidi esagonali {2241} e {2243}, seguite da romboedri{0111}, e occasionalmente da bipiramidi trigonali negative{3581} e doppie facce parallele{0001}.
Sulle facce dei cristalli bipiramidali esagonali si sviluppano comunemente vari modelli di crescita. I modelli più comuni includono colline di crescita a forma di lingua o di goccia, terrazze di crescita a gradini, strutture di crescita a griglia e striature di crescita irregolari, con occasionali striature fibrose radiali. Questi modelli di crescita sono strettamente correlati alla temperatura, alla pressione, ai mineralizzatori, alla direzione del flusso del solvente e al gradiente di temperatura durante il processo di crescita del cristallo. Rappresentano una forma della struttura interna del cristallo e delle dislocazioni di crescita.
③ I fenomeni di cracking possono verificarsi nei cristalli. I rubini sintetici presentano due situazioni di fessurazione: una è la fessurazione lungo la faccia del cristallo seme (dovuta principalmente alle grandi tensioni tra il cristallo e il cristallo seme); l'altra è la fessurazione a rete regolare sulla faccia del cristallo {2243} (determinata dalla struttura e dalle condizioni di crescita del cristallo). I cristalli sintetici di zaffiro giallo presentano tre tipi di cricche: due gruppi di cricche lungo la direzione del romboedro del cristallo, una cricca lungo il centro della lastra del cristallo seme e una cricca lungo l'interfaccia tra il cristallo seme e il cristallo. Il motivo della fessurazione di quest'ultimo è più complicato e potrebbe essere legato al disadattamento reticolare o alla distorsione cristallina tra il cristallo fine e il cristallo. Tuttavia, alcune impurità solubili o la miscelazione meccanica gelatinosa nei cristalli, così come le fluttuazioni termiche causate dall'impatto irregolare del flusso di calore durante il processo di crescita, possono essere le ragioni principali della fessurazione dei cristalli sintetici di zaffiro giallo.
(2) Caratteristiche interne
① Inclusioni bifasiche gas-liquido. Possono essere distribuite separatamente o in uno schema simile a un'impronta digitale sulla superficie della frattura cicatrizzata, che assomiglia a una struttura a rete. Hanno un senso tridimensionale più forte e una maggiore regolarità rispetto alle inclusioni a forma di impronta nello zaffiro naturale. Le caratteristiche inclusioni fluide a forma di chiodo sono spesso densamente orientate.
I bordi delle inclusioni singole nei rubini sintetici sono lisci e relativamente regolari, con un rapporto di volume gas-liquido di 20%. Le inclusioni bifasiche gas-liquide singole o distribuite come perline nei cristalli di gemme gialle sintetiche hanno dimensioni di circa 0,02-0,05 mm, forma ovale o irregolare, con un rapporto gas-liquido di 15%-25%, generalmente isolate e distribuite lontano dai cristalli seme, e le loro caratteristiche morfologiche sono molto simili alle inclusioni fluide negli zaffiri gialli naturali. Le due cose sono difficili da distinguere al microscopio.
② Le bolle appaiono a grappoli. Nei primi rubini sintetici, molti gruppi di bolle sono spesso densamente distribuiti come piccole bolle di 0,01 mm sui frammenti di cristallo di seme, sulle coperture di cristallo di seme o sui fili d'oro pendenti. In genere è difficile vedere queste inclusioni nelle gemme di corindone sintetico.
③ Presenza di schegge di cristallo seme. Se il cristallo di gemma è posto in olio per immersione in naftalene bromuro, può essere identificato dal confine di crescita irregolare e ondulato tra le scaglie di cristallo seme e gli strati di crescita.
④ Inclusioni di metallo solido. Gli aggregati di microcristalli d'oro sono distribuiti in forma di punti o di grumi, provenienti dal rivestimento d'oro o dai fili pendenti dei recipienti ad alta pressione.
Un Al(OH) bianco-grigio3 La polvere è presente anche nei cristalli di rubino sintetici, assomiglia a briciole di pane ed è opaca. Si distribuisce per lo più in modo puntiforme e planare vicino al cristallo seme.
Nei cristalli sintetici di zaffiro giallo si possono trovare anche inclusioni di impurità fusibili, per lo più in forme dendritiche irregolari, radiali o granulari irregolari, incolori e trasparenti, con sporgenze medie. In luce polarizzata ortogonale, la sequenza di colori di interferenza è relativamente alta (in relazione allo spessore), ed è spesso distribuita in modo non uniforme all'interfaccia tra il cristallo e il cristallo seme; si può anche osservare una miscela meccanica simile a un gel con una forma a rete regolare o irregolare, che è incolore o giallo-verde chiaro, trasparente, con sporgenze medie o alte, esistente solo in corrispondenza delle fessure tra il cristallo e il cristallo seme, e spesso associata a inclusioni di impurità fusibili o fluide.
⑤ Struttura di crescita e bande di colore. I cristalli di rubino sintetico presentano bande di crescita di colore rosso scuro e rosso arancio, distribuite in bande rettilinee, simili al "gemello polimero"; alcuni cristalli di zaffiro giallo sintetico presentano strutture di crescita più sviluppate con motivi a microonde, che sono per lo più direzionali e si estendono lungo la direzione del cristallo seme.
⑥ Smoky-cracked. A causa di fenomeni di cracking, nei primi rubini sintetici si possono osservare fessure fumose, relativamente sviluppate. Attualmente, la maggior parte dei cristalli di rubino sintetico idrotermale è relativamente pulita all'interno.
(3) Caratteristiche di fluorescenza spettrale e ultravioletta
Caratteristiche spettrali dall'ultravioletto alla luce visibile: Rubino sintetizzato con il metodo idrotermale a Guilin. La banda spettrale a 241 nm nella regione dell'ultravioletto è una prova importante per distinguere i rubini naturali.
② Caratteristiche spettrali infrarosse: I rubini sintetizzati con il metodo idrotermale a Guilin presentano generalmente le bande spettrali di vibrazione di stiramento di 3307 cm-1, 3231 cm-1, 3184 cm-1, 3013 cm-1e una serie di spettri di assorbimento infrarosso delle vibrazioni dell'OH o dell'acqua cristallina nell'intervallo Al - OH e 2364 cm -1 2348 cm-1.
Caratteristiche di fluorescenza ultravioletta: I rubini sintetizzati con il metodo idrotermale mostrano una fluorescenza rossa più forte e più brillante rispetto ai rubini naturali. Gli zaffiri gialli sintetici sono inerti sotto le onde lunghe, mentre la maggior parte dei cristalli sintetici mostra una fluorescenza a bande sotto le onde corte; i cristalli di semi mostrano una fluorescenza blu-bianca da media a debole, e alcuni sono inerti anche sotto le onde corte.
3. Caratteristiche delle gemme di tipo corindone sintetizzate con il metodo del flusso
(1) Il rubino è sintetizzato con il metodo del flusso.
I monomeri della bolla appaiono spezzati ma non spezzati, connessi ma non collegati, con un significativo contrasto con l'ambiente circostante.
② Sono visibili inclusioni di fondenti di colore giallo-rosa, simili a blocchi, che appaiono per lo più opachi alla luce trasmessa e di colore giallo chiaro o rosso-arancio con una lucentezza metallica alla luce riflessa. Esse si presentano in varie forme: ramificate, a recinto, a rete, a nuvola contorta, tubolari, a goccia, a cometa, ecc.
Il platino è un tipo comune di inclusione con lucentezza metallica di forma triangolare, esagonale o di altro tipo.
Intorno ai cristalli seminali si possono osservare singolari aggregati di bolle simili a nuvole o inclusioni simili a scope, con occasionali inclusioni di agenti di flusso grossolani e cristalli seminali con bordi blu.
⑤ I rubini sintetici possono contenere Pb, B e altre specie di cationi di flusso.
Sotto la luce ultravioletta a onde corte, presenta una forte fluorescenza rossa, diversa da quella dei rubini naturali (che presentano una fluorescenza rossa da debole a moderata). Alcune varietà presentano una speciale fluorescenza dovuta agli elementi delle terre rare, che può essere utilizzata per l'identificazione.
➆ Il colore è piuttosto ricco e presenta varie sfumature di rosso. Possono essere presenti un fenomeno di irregolarità cromatica vorticosa (nei prodotti sintetici Lamra), bande di crescita triangolari blu (nei prodotti sintetici russi), anelli di crescita dritti e blocchi di colore non uniformi.
(2) Metodo del flusso per sintetizzare lo zaffiro
Caratteristiche interne: Il flusso residuo, le bande di colore, le scaglie di platino, ecc. sono uguali a quelli dei rubini sintetizzati con il metodo del flusso.
② Fluorescenza: Alla luce ultravioletta, il flusso residuo può presentare vari colori di fluorescenza intensa, come rosa, giallo-verde e verde-marrone.
③ Spettro di assorbimento: Le linee di assorbimento possono essere mancanti a 460 nm, 470 nm . (Vedere Figura 2-10)
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4. Caratteristiche delle gemme di rubino sintetiche con il metodo del crystal pulling
I tipi di gemme di rubino prodotte con il metodo del crystal pulling includono principalmente zaffiri incolori sintetici e rubini sintetici.
(1) Inclusioni solide. Principalmente inclusioni residue a scaglie di elementi metallici come Mo, W, Fe, Pt, ecc.
(2) Ammassi nuvolosi di bolle e inclusioni simili a ginestre, o inclusioni gassose allungate con meravigliose strisce di crescita curve e irregolari, che occasionalmente mostrano sottili sostanze bianche simili a nuvole che assomigliano al fumo.
5. Caratteristiche delle gemme di corindone sintetico con il metodo di guida Mold
(1) Possono essere presenti inclusioni solide nel metallo dello stampo.
(2) Tracce di cristalli seminali e difetti di cristalli seminali.
(3) Le bolle con un diametro compreso tra 0,25 e 0,5 µ m sono distribuite in modo non uniforme.
6. Caratteristiche delle gemme di corindone sintetiche con il metodo della fusione a zone
(1) È di elevata purezza e molto pulito all'interno.
(2) La fluorescenza è più forte di quella dei rubini naturali.
(3) Le linee spettrali di assorbimento allo spettroscopio sono meno numerose di quelle delle gemme di corindone naturali.
(4) La finitura superficiale della gemma non è sufficientemente buona, con "segni di fuoco" (segni simili a onde o crepe prodotti durante il processo di lucidatura), ecc.
(5) Gemme sintetiche di scarsa qualità con modelli di crescita caotici, colori dei cristalli non uniformi, ecc.
7. Caratteristiche delle inclusioni nelle gemme di corindone sintetico
Nella tabella 2-11 è riportato un confronto delle caratteristiche di inclusione delle gemme di tipo corindone sintetizzate con diversi processi produttivi.
Tabella 2-11 Confronto delle caratteristiche di inclusione dei vari processi di produzione delle gemme sintetiche di tipo corindone
| Processo di produzione | Caratteristiche del corpo della confezione |
|---|---|
| Metodo di fusione a fiamma | (1) Modelli di crescita ad arco; (2) Bolle (distribuite individualmente o in gruppo) |
| Metodo del flusso | (1) Residui di flusso (per lo più opachi in luce trasmessa, grigio-neri; appaiono gialli e rosso-arancio in luce riflessa, con una lucentezza metallica; ricchi di morfologia superficiale) (2) Bande di colore parallele, blocchi di colore non uniformi (3) Pezzi di metallo platino (regolari, bianco-argento riflettenti, lucentezza metallica). (3) Pezzi di metallo di platino (regolari, bianco-argento riflettente, lucentezza metallica) (4) Cristalli di seme |
| Metodo idrotermale | (1) Modelli di crescita (ondulati, seghettati, a rete) (2) Inclusioni a forma di chiodo (inclusioni fluide "a forma di chiodo"; le inclusioni più grandi hanno riempimenti liquidi scuri al centro, a volte le inclusioni a forma di chiodo sono molto piccole e appaiono come aghi sottili densamente disposti) (3) Inclusioni metalliche (poligonali, opache, con lucentezza metallica) (4) Cristalli di semi |
| Metodo di trazione | Caratteristiche di identificazione simili al metodo di fusione della fiamma |
| Metodo di stampo a guida di fusione | (1) Guscio metallico (2) Tracce di cristalli di semi (3) Bolle (di dimensioni variabili, distribuite in modo non uniforme) |
| Metodo di fusione a zone | (1) Modelli di crescita caotici (2) Colore disomogeneo |
Sezione V Rutilo sintetico
Il rutilo sintetico è prodotto principalmente con il metodo della fusione a fiamma. Le caratteristiche del rutilo sintetico prodotto con il metodo della fusione a fiamma sono le seguenti:
(1) Colore
I colori più comuni sono il giallo chiaro, ma possono essere anche il blu, il blu-verde, l'arancione e altri.
(2) Densità
4,24 ~ 4,26 g/cm3
(3) Spettro di assorbimento
Lo spettro di assorbimento del rutilo giallo-verde presenta una forte banda di assorbimento a 430 nm, con un assorbimento completo al di sotto.
(4) Inclusioni
Corpo incapsulato in bolle di vetro, corpo incapsulato solido in polvere friabile non fusa.
(5) Caratteristiche dell'aspetto
La sezione trasversale del cristallo può presentare anelli di accrescimento a forma di arco densamente impacchettati o bande di colore simili a scanalature di dischi. Forti immagini doppie (birifrangenza), forte dispersione (0,330).
Sezione VI Spinello sintetico
All'inizio del XX secolo, L. Paris ottenne accidentalmente uno spinello sintetico utilizzando il metodo della fusione alla fiamma per ottenere uno spinello sintetico, utilizzando la CO2O3 come agente colorante e MgO come flusso. Oggi è possibile produrre spinello sintetico di vari colori.
I metodi di sintesi dello spinello includono principalmente il metodo di fusione alla fiamma e il metodo di estrazione dei cristalli.
1. Caratteristiche dello spinello sintetico con il metodo della fusione a fiamma
(1) Il contenuto di AI2O3 del cristallo seme è 2,5 volte superiore al valore teorico. Spesso sono presenti numerose inclusioni fini e aghiformi formate dall'eccesso di AI2O3 residui non fusi all'interno del cristallo, provocando un fenomeno di riflessione a specchio sul fondo del cristallo e producendo talvolta anche un effetto stella.
(2) Anomalie ottiche. Al microscopio a luce polarizzata appaiono fenomeni di estinzione irregolari e disomogenei, simili a griglie e ondulazioni, e si possono osservare macchie di colorante (macchie di colore).
(3) Linee di crescita a forma di arco o bande di colore.
(4) Inclusioni: bolle di gas a forma di ombrello o di bottiglia, con fessure che appaiono lungo l'asse verticale del cristallo.
(5) Il colore è vivido e uniforme, opaco. I colori comprendono il rosso, il rosa, il giallo-verde, il verde, il blu chiaro o scuro, l'incolore, ecc. e possono anche presentare effetti di cambiamento di colore.
(6) L'indice di rifrazione è relativamente alto, in genere 1,728 (+ 0,012,-0,008), l'indice di rifrazione dello spinello sintetico cambia colore è 1,73 e lo spinello rosso sintetico è 1,722-1,725. Anche la densità è leggermente superiore a quella dello spinello naturale, in genere 3,52-3,66 g/cm3 .
(7) Lo spinello rosso sintetico contenente Cr mostra una fluorescenza rossa, più forte di quella dello spinello naturale.
(8) Lo spinello blu sintetico appare rosso sotto un filtro colorato a causa della presenza di cobalto e presenta una forte fluorescenza blu alla luce ultravioletta a onde corte. Mostra una forte fluorescenza rossa alla luce ultravioletta a onde lunghe.
(9) Spettro di assorbimento: Lo spinello sintetico rosso mostra una sottile linea di fluorescenza a 686 nm; lo spinello sintetico blu manca di una linea di assorbimento a 458 nm; lo spinello sintetico verde ha una forte linea di assorbimento a 425 nm e una vaga banda di assorbimento a 445 nm; lo spinello sintetico verde-blu presenta una forte linea di assorbimento a 425 nm, una banda vaga a 443 nm e deboli assorbimenti complessi di Co a 554 nm, 575 nm, 595 nm e 622 nm; lo spinello sintetico cambia colore presenta un'ampia banda di assorbimento a, una banda di transizione a 400-480 nm, un'ampia banda di assorbimento centrata a 580 nm e una linea stretta a 685 nm.
2. Caratteristiche dello spinello sintetico con il metodo del crystal pulling.
(1) Inclusioni: materiali provenienti dal crogiolo, residui di AI2O3 non fusi, inclusioni gassose allungate e modelli di crescita curvilinei.
(2) Tracce di cristallo seme e dislocazioni all'interfaccia tra cristalli seme e cristalli.
3. Caratteristiche dello spinello sintetizzato con il metodo del flusso
Lo spinello sintetizzato con il metodo del flusso ha una composizione simile a quella dello spinello naturale, con proprietà ottiche simili; le principali differenze risiedono nelle inclusioni, negli spettri di assorbimento e nelle caratteristiche di fluorescenza.
(1) Caratteristiche interne: residui di flusso di colore da marrone-arancione a nero, distribuiti singolarmente o in modo simile a un'impronta, come scaglie di platino.
(2) Caratteristiche di fluorescenza: Spinello sintetico rosso: forte in onda lunga, da rosso porpora a rosso arancio; in onda corta, da forte a media, giallo arancio chiaro. Spinello sintetico blu (colorato Co): da debole a media sotto l'onda lunga, da rosso a rosso porpora, gessoso; più forte dell'onda lunga sotto l'onda corta.
(3) Spettro di assorbimento: Lo spinello sintetico rosso è simile allo spinello rosso birmano naturale. Spinello sintetico blu (colore Co): Forte assorbimento da 500 a 650 nm, nessuna banda di assorbimento del ferro sotto i 500 nm.
Sezione VII Cristalli sintetici
Caratteristiche dei cristalli sintetizzati con metodo idrotermale
Le varietà di cristalli sintetizzati con il metodo idrotermale sono molto ampie, tra cui incolore, colorato, nero, bicolore e multicolore, ecc. Le differenze tra i cristalli sintetici e quelli naturali sono le seguenti.
(1) Cristallo di semi:
Al centro si trova un cristallo seminale piatto, simile a una lastra. Le inclusioni all'interno del nucleo del cristallo esistono solo all'interno della colonna del nucleo, dando un senso di rottura e disconnessione. Le bolle tra il nucleo di cristallo e il cristallo sintetico sono distribuite lungo le pareti del nucleo di cristallo, formando "pareti di bolle" parallele. Alcune bolle sono a forma di girino, con le teste per lo più orientate verso le pareti e le code rivolte verso l'esterno.
(2) Caratteristiche di inclusione:
Nessuna inclusione minerale. Inclusioni visibili a forma di "briciole di pane" distribuite singolarmente o in gruppi, parallelamente alla superficie del cristallo seme, e uno strato o più di inclusioni a forma di "polvere da tavola" che attraversano l'intero cristallo, detriti dalla parete del crogiolo e dalla struttura del cristallo seme (NaAlSO).4, Na3Fe2F12, Li2Si2O5 ecc..., che assomiglia a un ciuffo di pirosseno conico a forma di baffo (NaFeSi2O6. 2H2O o Na2FeSi2O6.2H2O) o quarzo microcristallino, che appaiono come inclusioni gas-liquide allungate all'interfaccia di crescita del cristallo seme. Le inclusioni di gas-liquido sono perpendicolari alla lastra del cristallo seme, con bande di colore distribuite parallelamente alla lastra del cristallo seme, diritte e senza angoli.
(3) Gemellaggio:
Gemellaggio concavo, poliedrico, bulboso, a lanugine e a fiamma.
(4) Cristalli colorati:
Colori vividi, uniformi e opachi. Nell'ametista sintetica, i toni blu all'interno del viola assomigliano a bande di colore esagonali come quelle degli zaffiri. I toni di colore nei campioni in lotti sono molto coerenti, con cristalli viola e gialli che mostrano linee di crescita sottili e parallele ad alto ingrandimento, mentre solo un gruppo di bande di colore o linee di crescita può essere visto a basso ingrandimento o ad occhio nudo. Gli ammassi di colore viola intenso dell'ametista sono disposti in orientamenti quasi paralleli, simili per dimensione e forma, con confini netti.
(5) Asse ottico:
Gli assi ottici dei cristalli di semi sintetici sono per lo più paralleli alla superficie del tavolo e intersecano la lastra di cristallo di semi con un angolo di 38,2°; gli assi ottici del citrino sintetico sono per lo più perpendicolari alla superficie del tavolo e verticali rispetto alla lastra di cristallo di semi.
(6) Sensibilità termica:
Al tatto la pelle risulta calda, non troppo fredda (rispetto al cristallo naturale). Lucentezza del vetro.
(7) Spettro infrarosso:
L'ametista sintetica presenta una banda di assorbimento significativa a 3545 cm-1 (Figura 2-11), il cristallo sintetico blu cobalto presenta una banda di assorbimento a 640 nm, 650 nm e 490-500 nm.
(8) Trasmittanza:
La trasmittanza dei cristalli sintetici nell'intervallo di lunghezze d'onda differisce da quella dei cristalli naturali da 0,15-4µm; si veda la Figura 2-12.
(9) Altri difetti:
Possono essere presenti dislocazioni, "tunnel" dovuti alla corrosione e linee di crescita.
Sezione VIII Alessandrite sintetica
I metodi di sintesi dell'alessandrite includono i metodi di flu, estrazione dei cristalli e fusione a zone, che presentano le stesse proprietà fisiche, composizione chimica e proprietà ottiche dell'alessandrite naturale, con l'unica differenza delle caratteristiche interne.
(1) Colori comuni
Appare di colore verde-blu alla luce del sole e da rosso-marrone a rosso-violaceo alla luce incandescente.
(2) Densità
3,72 (±0,02) g/cm3 )
(3) Durezza: 8,5
(4) Fluorescenza ultravioletta
Sia sotto le onde lunghe che sotto le onde corte sono di colore rosso medio-forte.
(5) Inclusioni
① Metodo del flusso: Il flusso residuo si presenta come inclusioni simili a vene e veli dall'aspetto nebbioso; scaglie di platino metallico esagonali o triangolari, inclusioni stratificate spesso parallele alla distribuzione del piano cristallino; schemi di crescita lineari e ben visibili paralleli al piano cristallino.
② Metodo di estrazione dei cristalli: Inclusioni aghiformi, inclusioni fibrose ondulate, modelli di crescita curvi. Presenta una debole fluorescenza da bianca a gialla alla luce ultravioletta a onde corte.
Metodo di fusione a zone: Bolle sferiche, di colore irregolare che presentano una struttura a vortice.
(6) Spettro di assorbimento
Il processo di produzione delle gemme sintetiche è un metodo di fusione ad alta temperatura, quindi non ci sono picchi di assorbimento caratteristici delle molecole d'acqua.
Sezione IX Crisoberillo sintetico
Il crisoberillo sintetico è prodotto principalmente con il metodo del flusso. Le caratteristiche che lo distinguono dal crisoberillo naturale risiedono nelle inclusioni; il crisoberillo naturale mostra inclusioni simili a impronte digitali e fibrose sotto ingrandimento. Le gemme trasparenti possono presentare motivi di gemellaggio e superfici di crescita a gradini. Le inclusioni più comuni nel crisoberillo sintetico sono residui di flusso e scaglie di platino triangolari o esagonali.
Il metodo di estrazione per sintetizzare il crisoberillo presenta inclusioni aghiformi e linee di crescita a forma di arco; il crisoberillo sintetizzato per fusione a zone presenta piccole bolle sferiche e strutture simili a vortici.
Sezione X Acquamarina sintetica
Le caratteristiche dell'acquamarina sintetizzata con il metodo idrotermale differiscono da quelle dell'acquamarina naturale:
(1) Componenti
Il contenuto di ferro divalente è relativamente alto (2,67%-2,99%), e gli elementi di nichel e cromo sono assenti, mentre Mg2+ Na+ sono assenti.
(2) Spettro infrarosso
Solo il picco di assorbimento dell'acqua di tipo I è presente nello spettro infrarosso Ni e Cr possono essere misurati negli spettri ultravioletto e visibile;
(3) Inclusioni
Le caratteristiche includono inclusioni fibrose, simili a chiodi e aghi, interfacce di cristalli seme e piccole schegge opache.
Sezione XI Opale sintetico
Il primo opale sintetico è stato prodotto dall'azienda francese GILSON, che ha iniziato a sintetizzare l'opale nero e l'opale bianco per il mercato della gioielleria negli anni Settanta. Attualmente esistono sempre più tipi di opale sintetico sul mercato. L'aspetto e le proprietà fisiche di base dell'opale prodotto con i comuni metodi di precipitazione chimica sono simili a quelli dell'opale naturale, con una composizione chimica di SiO2 H2O , ma il contenuto di acqua è spesso inferiore a quello dell'opale naturale, e alcuni prodotti sintetici contengono una piccola quantità di ZrO4 .
(1) Caratteristiche strutturali
La principale caratteristica distintiva dell'opale sintetico è costituita dalle caratteristiche delle macchie di colore, le più tipiche delle quali sono le macchie di colore colonnari, le macchie di colore a mosaico, i confini netti delle macchie di colore e una struttura simile a una pelle di lucertola sulla superficie delle macchie di colore. L'opale naturale presenta macchie di colore setose, mentre l'opale sintetico è spesso caratterizzato da macchie di colore uniche con motivi floreali. Queste macchie presentano le caratteristiche strutture a pelle di lucertola, a squame, a nido d'ape, a mosaico o a gradini, con un pronunciato effetto tridimensionale e chiari confini di colore. La struttura a pelle di lucertola può presentare un motivo ondulato se osservata in luce trasmessa o riflessa. Le macchie di colore a nido d'ape, simili a griglie esagonali, sono disposte regolarmente, con le pareti a nido d'ape formate da linee luminose, mentre l'interno dei singoli nidi d'ape è più scuro. Le linee luminose esagonali sono composte da colori di interferenza emessi attraverso gli spazi tra le particelle sferiche, mentre l'interno più scuro dei singoli favi è dovuto alla scarsa trasmissione della luce delle particelle stesse.
La deformazione dell'opale sintetico ha una direzione di crescita colonnare e, all'interno di una specifica area colonnare, il colore del gioco di colori è coerente. Se osservato in direzione verticale colonnare, può mostrare giochi di colore colonnari.
Le macchie color seta dell'Opale naturale sono causate dall'interferenza del flusso di liquidi e dalla variazione della pressione e dello stress sottostante nel processo di formazione del SiO2 che producono crepe e difetti nella struttura delle strisce di fibra tra le sfere, con conseguente dispersione e riflessione diffusa della luce di interferenza.
(2) Caratteristiche ottiche
Un corpo omogeneo può presentare una birifrangenza anomala significativa.
(3) Caratteristiche fisiche
La densità è di 1,74-2,12 g/cm3generalmente inferiore a 2,06 g/cm3 e varia leggermente tra i diversi produttori. La durezza Mohs 4,5-6 è inferiore a quella dell'opale naturale.
(4) Caratteristiche di fluorescenza
L'opale bianco presenta una fluorescenza da blu a gialla di media intensità alla luce di onde lunghe, senza fosforescenza; alla luce di onde corte, mostra una fluorescenza da blu a gialla da media a forte, con fosforescenza debole. L'opale nero presenta una fluorescenza gialla di intensità media o nulla sotto la luce delle onde lunghe, senza fosforescenza; sotto la luce delle onde corte presenta una fluorescenza gialla da nulla a debole.
(5) Spettro infrarosso
La banda di assorbimento più forte appare a 3686 cm-1Sono presenti due bande O-H a 2980 cm-1 e 2854 cm-1, tutti assorbiti al di sotto dei 2000 cm3
La differenza rispetto all'opale naturale è illustrata nella Figura 2-13.
(6) Confronto delle caratteristiche
Per identificare le caratteristiche dell'opale naturale, sintetico e plastico, consultare la Tabella 2-12.
Tabella 2-12 Confronto di identificazione tra opale naturale, opale sintetico e opale di plastica
| Elemento nome | Opale naturale | Opale sintetico | Opale di plastica |
|---|---|---|---|
| Composizione chimica | SiO2.nH2O | SiO2-nH2O (l'opale di Gilson non contiene quasi acqua) | Sostanza organica |
| Elemento in traccia | Cl, Zr(parte) | ||
| Indice di rifrazione | 1,42 ~ 1,47, Opale di fuoco è 1,37 ~ 1,40 | 1. 45 ~ 1.46 | 1. 50 ~ 1.52 |
| Lucentezza | Lucentezza vitrea | Lucentezza vitrea | Lucentezza cerosa |
| Densità (g/cm3) | 2,08 ~ 2,15, Opale di fuoco è 2,00 | 2,18 ~ 2,25 o 1,88 ~ 1,98 | Galleggiante |
| Durezza | 5 ~ 6.5 | 5.5 | Molto meno del 5 |
| Fluorescenza ultravioletta | Da nessuno a medio | Nessuno o forte | Debole o forte |
| Ispezione con ingrandimento | Le macchie di colore hanno una distribuzione bidimensionale (a scaglie), il confine è sfumato e le macchie di colore hanno una lucentezza setosa. | Le macchie di colore sono distribuite in tre dimensioni (colonnari), con un bordo a mosaico e una struttura a pelle di lucertola. | Quasi naturale |
| Spettro infrarosso | 5265 cm-1 | 5815 cm-1 ,5730cm-11730cm-1 | Diverso dall'Opale naturale |
| Altro | Può contenere inclusioni minerali naturali | Alcuni dei prodotti finiti hanno colori vivaci | Spesso viene combinata |
Sezione XII Turchese sintetico
Attualmente esistono quattro diversi tipi di prodotti a base di turchese. Uno è ottenuto da una miscela di tipi di anidride idrata e aggiunta di
Adesivo, risultante in una struttura granulare con macchie bianche visibili; uno è sintetizzato utilizzando materie prime AI2O3 e Cu3(PO）)4 con il metodo P-Gilson; un altro è ottenuto per sinterizzazione di polvere sintetica con tecnologia ceramica, avente composizione e struttura simile al turchese naturale; l'ultimo è quello che viene chiamato turchese ricostituito, il cui modello di utilità riguarda un prodotto costituito da granuli di turchese naturale inferiore e polvere tinta con CuSO4 e poi gommatura e pressurizzazione. Tra questi, solo il prodotto P-Gilson, sebbene etichettato come sintetico, è considerato un prodotto rigenerato di materie prime piuttosto che un vero turchese sintetico. Il turchese "Gilson" comunemente in commercio ha due varietà, una con materie prime pure uniformi e l'altra con l'aggiunta di componenti che ricordano la matrice del turchese. La differenza rispetto al turchese naturale è:
(1) Colori comuni
Blu, azzurro, colori simili al turchese persiano di alta qualità. Il colore è uniforme e omogeneo.
(2) Composizione
La composizione è relativamente uniforme.
(3) Proprietà fisiche
L'indice di rifrazione è relativamente basso, pari a 1,610-1,650. Durezza 5-6.
(4) Spettro di assorbimento
Il materiale sintetico non presenta lo spettro di assorbimento del turchese naturale.
(5) Ispezione ingrandita
Composto da innumerevoli piccole sfere blu (il cosiddetto effetto porridge), può presentare "venature" nere o marrone scuro simili a ragnatele o piccole particelle di pirite incastonate, formando il "turchese intarsiato d'oro". Le texture dei fili di ferro artificiali sono distribuite sulla superficie e generalmente non presentano rientranze.
(6) Spettro infrarosso
A causa della distribuzione irregolare delle particelle fini, viene prodotto un modello di spettro di assorbimento ampio e omogeneo, mentre manca lo spettro di assorbimento del turchese naturale; si veda la Figura 2-14.
Sezione XIII Malachite sintetica
La malachite sintetizzata con il metodo della precipitazione chimica si forma mescolando il complesso rame-ammoniaca [Cu(NH3)4]2+soluzione. E il carbonato di rame CuCO3 soluzione, riscaldando lentamente; all'aumentare della temperatura, la solubilità degli ioni rame diminuisce fino a raggiungere la supersaturazione e a precipitare, formando malachite 2Cu(OH)2CaCO3. Può essere suddivisa in tre tipi in base alla consistenza: a bande, fibrosa e cellulare.
(1) Malachite sintetica a bande
È composta da cristalli di malachite aghiformi o a placche e da malachite granulare, con una larghezza di banda di 0,03-4 mm, in linea retta, leggermente curva o a forma di curva complessa, e il colore va dal blu chiaro al blu scuro o addirittura al nero.
(2) Malachite sintetica fibrosa
Si tratta di un aggregato fibroso composto da cristalli singoli spessi 0,01-0,1 mm e lunghi diversi millimetri. I cristalli paralleli possono mostrare un effetto a occhio di gatto quando vengono lucidati in una superficie curva, mentre i cristalli verticali, quando vengono tagliati, mostrano una sezione trasversale nera.
(3) Malachite sintetica cellulare
Ne esistono due tipi: a raggiera e a bande centrali. Nel tipo radiale, le cellule sono disposte in modo sparso dal centro verso l'esterno, con un colore che passa dal nero al centro al verde chiaro all'esterno; nel tipo a bande centrali, ogni banda è composta da granuli di circa 0,01 -3 mm, con colori che vanno dal verde chiaro al verde scuro.
La malachite sintetica cellulare è il grado più alto tra queste tre varietà, paragonabile alla famosa malachite russa degli Urali.
La malachite sintetica ha la stessa composizione chimica e le stesse proprietà fisiche della malachite naturale, con la differenza che la malachite sintetica presenta due picchi di assorbimento nella sua curva termica differenziale, mentre la malachite naturale ne ha solo uno. Tuttavia, l'analisi termica differenziale è un metodo di identificazione distruttivo.
Sezione XIV Lapislazzuli sintetici
Il lapislazzuli naturale comprende lapislazzuli, azzurrite, natrolite e piccole quantità di calcite e pirite. Può contenere anche diopside, mica e orneblenda.
Nel 1954, la Germania ha utilizzato il metodo della fusione a fiamma per imitare il lapislazzuli, ottenendo un materiale policristallino contenente spinello di Co e pirite. Nel 1974 sono apparsi quattro tipi di imitazioni di lapislazzuli: uno è prodotto a partire da tipi di anidride acida anidra, con aggiunta di adesivo, caratterizzato da una struttura granulare con macchie bianche. Il secondo tipo è un prodotto sintetico realizzato da P. Gilson con un metodo di precipitazione chimica; il terzo tipo è ottenuto dalla sinterizzazione di polveri sintetiche con tecniche ceramiche, tra cui quelle con macchie bianche e quarzo, calcite e blu sono calcite di sodio e pietra blu, che non sono veri lapislazzuli; il quarto tipo è il lapislazzuli ricostruito. Tra questi, i prodotti ottenuti con il metodo della precipitazione chimica di P. Gilson sono repliche, non veri e propri materiali sintetici, ma contengono una maggiore quantità di fosfato di zinco idrato. Le sue caratteristiche sono:
(1) Trasparenza
Completamente opaco.
(2) Colore
Blu, blu-viola, con una distribuzione uniforme del colore.
(3) Densità
Generalmente inferiore a 2,45 g/cm3e con una maggiore porosità, il suo peso aumenterà dopo essere stato posto in acqua per un certo periodo, il che è particolarmente efficace per identificare le gemme intarsiate.
(4) Inclusioni
Tracce molto fini e uniformemente distribuite di pirite e calcite. La pirite ha una forma angolare semplice con bordi dritti, che mostra le caratteristiche macchie viola intenso sotto la luce riflessa, distribuite regolarmente, senza anelli blu intenso intorno.
(5) Fluorescenza:
Nessuna fluorescenza.
Sezione XV Giada sintetica
Dal 1963, quando Bell e Roseboom scoprirono che la giada è un minerale a bassa temperatura e alta pressione, iniziarono i tentativi di sintetizzarla. Negli anni '80, la GIA ha segnalato i prodotti della General Electric (GE) nel 2002.
(1) Composizione chimica
SiO2 è 59,74%-61,72%, AI2O3 è 23,90%-24,97%, Na2O è 13,65%-14,85%, Cr2O3 è 0,05%-0,07%, K2O è 0,02%-0,04%, CaO è 0,02% -0,04%. Rispetto alla giada naturale, è caratterizzata da un basso contenuto di Fe, mentre Ca e Mg sono significativamente inferiori.
(2) Colore
Principalmente verde e giallo-verde, colorato principalmente da Cr3+.
(3) Trasparenza e lucentezza
Traslucido. Lucentezza vitrea.
(4) Struttura
Struttura microcristallina e a grana fine, con microcristalli di giadeite parzialmente disposti in una struttura direzionale parallela o a onda arricciata.
(5) Densità
3,31-3,37 g/cm3
(6) Indice di rifrazione
1,66 (misurazione del punto).
(7) Fluorescenza
Il bianco-blu LW ha una fluorescenza debole, mentre il grigio-verde SW ha una fluorescenza forte.
(8) Spettro di assorbimento
Nello spettrometro portatile sono visibili tre strette bande di assorbimento con diverse intensità di assorbimento nella regione del rosso.
(9) Spettro infrarosso
La banda di assorbimento infrarosso causata dalle vibrazioni di stretching degli idrossili 3373 cm-1, 3470 cm-1, 3614 cm-1 indica che la giadeite sintetica cristallizza a temperature medio-basse, ad alta pressione e in presenza di acqua (Figura 2-15). Nel complesso, le differenze nelle bande di assorbimento infrarosso tra la giadeite sintetica GE e quella naturale sono insignificanti nella regione dell'impronta spettrale infrarossa.
Sezione XVI Sintesi della zirconia cubica
L'ossido di cobalto cubico, noto anche come "diamante CZ", è stato sintetizzato per la prima volta da scienziati sovietici e commercializzato con successo come sostituto del diamante negli anni '70, ed è anche indicato come "diamante russo" (questo nome è stato ora abbandonato).
1. Caratteristiche di identificazione della zirconia cubica sintetica
(1) Nome del materiale
Zirconia cubica sintetica (Nota: esistono segnalazioni di ossido di piombo cubico presente in natura, che è estremamente instabile e si trasforma facilmente in minerale di piombo ortorombico).
(2) Composizione chimica
ZrO2 spesso combinato con CaO o Y2O3 come stabilizzatori e vari elementi coloranti.
(3) Stato cristallino
Plasma di cristallo.
(4) Sistema cristallino e forme cristalline comuni.
Sistema di cristalli isometrico, spesso a pezzi.
(5) Colori comuni
Può presentarsi in vari colori, comunemente incolore, rosa, rosso, giallo, arancione, blu, nero, ecc.
(6) Durezza: 8,5
(7) Densità: 5,6-6,0 g/cm3
(8) Frattura
Frattura a forma di conchiglia.
(9) Indice di rifrazione
2,15- 2,18, leggermente inferiore al diamante (2,417).
(10) Lucentezza
Lucentezza da subadamantina a diamante.
(11) Spettro di assorbimento
I materiali incolori e trasparenti hanno una buona trasmittanza nella gamma della luce visibile; i materiali colorati possono avere picchi di assorbimento e presentare un forte assorbimento nella luce ultravioletta. È possibile osservare gli spettri delle terre rare.
(12) Fluorescenza ultravioletta
Varia in base al colore. Incolore: da debole a medio nelle onde corte, giallo-arancio: da medio a forte nelle onde lunghe, giallo-verde o giallo-arancio.
(13) Ispezione con ingrandimento
Generalmente pulito, può contenere residui di zirconia non fusa, che talvolta appaiono come briciole con bolle.
(14) Proprietà chimiche
Molto stabile, resistente agli acidi e alle basi, con una buona resistenza alla corrosione chimica.
(15) Effetti ottici speciali
La dispersione è molto forte (0,060).
2. Identificazione della zirconia cubica sintetica e del diamante
Le proprietà della zirconia cubica sintetica sono molto simili a quelle dei diamanti. La durezza Mohs della zirconia cubica sintetica è di 8,5, leggermente inferiore a quella dei rubini e degli zaffiri, il che consente di ottenere sfaccettature nitide e perfette quando vengono lucidate, mentre la superficie liscia non si graffia né si usura facilmente. Inoltre, la zirconia cubica sintetica può essere prodotta con un'eccellente trasparenza e in prodotti completamente incolori. Pertanto, quando vengono lucidati per ottenere pietre di taglio rotondo brillante, sembrano esattamente come diamanti e sono quasi indistinguibili. Oltre a quelli incolori e trasparenti, l'aggiunta di una piccola quantità di elementi coloranti alla zirconia cubica sintetica può dare origine a prodotti vibranti di colore rosso, giallo, verde, blu, viola e magenta.
Sebbene la zirconia cubica sintetica assomigli a un diamante quando viene tagliata in gemme, esistono alcuni semplici metodi per distinguerli.
La densità della zirconia cubica sintetica è di circa 6,0 g/cm3che è 1,7 volte la densità dei diamanti a 3,5 g/cm3oppure si può disegnare sulla superficie del campione con una penna oleosa, lasciando linee chiare e continue sulla superficie del diamante, mentre sulla superficie dello zircone sintetico appaiono piccole goccioline discontinue; o ancora si può appannare il campione con il proprio respiro, dove il campione che si appanna rapidamente è un diamante e quello che si appanna lentamente è lo zircone sintetico. Naturalmente, per distinguerli con precisione, è meglio utilizzare strumenti di identificazione, come riflettometri, conduttivimetri termici, microscopi, ecc.
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