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O melhor guia para 16 tipos de pedras preciosas sintéticas
Caraterísticas, métodos de síntese e comparação
Introdução:
Devido ao desenvolvimento da tecnologia sintética contemporânea, quase todas as pedras preciosas naturais podem ser sintetizadas em laboratório e as suas caraterísticas são cada vez mais semelhantes às das naturais, chegando mesmo a um nível difícil de distinguir.
Índice
Secção I Diamante sintético
Os diamantes sintéticos de qualidade de gema são produzidos principalmente usando a prensa BARS de alta temperatura e alta pressão (HTHP), sendo que os principais países produtores de diamantes sintéticos de qualidade de jóias são a Rússia, a Ucrânia e os Estados Unidos. As principais propriedades físicas e químicas dos diamantes sintéticos HTHP são semelhantes às dos diamantes naturais.
1. Caraterísticas da síntese de diamante pelo método do catalisador de semente de cristal
(1) Caraterísticas externas dos cristais
A forma cristalina é geralmente cúbica {100} e octaédrica {111} em agregação. Os diamantes sintetizados pelo método "BARS" podem exibir padrões de ramificação ligeiramente distorcidos, caraterísticas de crescimento ondulado e flocos de cristal residuais. A baixas temperaturas, as bordas das faces do cristal frequentemente sobressaem enquanto o centro é côncavo; a altas temperaturas, todo o cristal se torna arredondado. Sob um microscópio, podem ser observadas texturas de crescimento e diferenças de cor em diferentes áreas de crescimento.
(2) Cor
Os cristais de diamante sintético são geralmente amarelo-claro, amarelo-alaranjado ou castanho. Os que crescem a baixas temperaturas são de cor mais clara, enquanto os que crescem a altas temperaturas são mais escuros. A cor depende significativamente da liga de catalisador utilizada. Se o catalisador for Fe-Al, o cristal resultante é incolor; se contiver B (boro), aparece azul, e se contiver Ni (níquel), aparece amarelo-acastanhado. A distribuição da cor é desigual, com bandas de cor visíveis ao longo das bordas dos cristais octaédricos.
(3) Caraterísticas das inclusões
As principais inclusões são metais catalíticos que aparecem isolados ou agrupados na superfície do cristal ou orientados ao longo dos limites das zonas de crescimento interno, apresentando formas arredondadas, alongadas, pontiagudas ou em forma de agulha. Os níveis de pureza situam-se principalmente nas gamas P e SI. Os padrões de crescimento dos diamantes sintéticos HTHP desenvolvem-se de forma diferente consoante a zona de crescimento. Os padrões de crescimento na zona de crescimento octaédrica são rectos e podem ter inclusões castanho-avermelhadas em forma de agulha (visíveis apenas sob luminescência catódica); a zona de crescimento cúbica não tem padrões de crescimento, mas pode ter inclusões cruzadas pretas; os bordos da zona de crescimento octaédrica quadrada desenvolvem padrões de crescimento rectos.
(4) Caraterísticas ópticas
A birrefringência anómala é frequentemente muito fraca. A mudança de cor das cores de interferência não é significativa, sendo menos pronunciada do que a dos diamantes naturais.
(5) Luminescência
Sob luz ultravioleta, raios X e raios catódicos, exibe uma luminescência zonal regular, com diferentes zonas de crescimento a emitir diferentes cores de luz, formando padrões geométricos regulares.
(6) Espectro de absorção
O tipo I b geralmente não apresenta absorção óbvia; por vezes, devido aos efeitos de arrefecimento durante o processo de crescimento, pode causar absorção a 658 nm. O tipo I b + I a mostra várias linhas de absorção claras em 600-700 nm, enquanto os diamantes naturais têm uma linha de absorção em 415 nm (ver Tabela 2-5).
Quadro 2-5 Caraterísticas de identificação dos diamantes sintéticos e dos diamantes naturais
| Item | Diamante natural | Diamante sintético |
|---|---|---|
| Cor | Principalmente incolor, amarelo claro, castanho claro, castanho, e também verde, amarelo dourado, azul e rosa | Principalmente amarelo claro, amarelo acastanhado claro, também incolor, verde e azul, com cores irregulares, bandas de cores visíveis dispostas paralelamente às bordas cristalinas octaédricas |
| Tipo | Principalmente do tipo I a, mas também do tipo I b, II a, II b e seus tipos mistos | Principalmente tipo I b, mas também tipo II a, la + I b e II a + II b (tipos mistos) |
| Forma de cristal | Apresenta-se frequentemente como octaédrico, dodecaédrico rômbico e seus agregados, com colinas de crescimento triangulares que se assemelham a desintegração nas faces do cristal | Apresenta-se frequentemente como cúbico, octaédrico, dodecaédrico rômbico e octaédrico cúbico, com padrões de ramificação invulgares, crescimentos ondulados e flocos de cristal residuais nas faces do cristal |
| Inclusão | Inclusões minerais visíveis, tais como diamantes, peridoto, granada, espinélio e piroxénio; os diamantes de tipo I b contêm frequentemente inclusões escuras em forma de agulha ou de placa | As inclusões comuns no catalisador cristalino são brilhantes à luz reflectida e opacas a preto à luz transmitida, com cerca de 1 mm de comprimento, geralmente arredondadas ou alongadas, isoladas ou em grupos, frequentemente paralelas à superfície do cristal ou distribuídas ao longo dos limites das zonas de crescimento interno; algumas inclusões são pontiagudas ou em forma de agulha. |
| Luminescência | Fenómeno de luminescência zonada irregular | Fenómeno de luminescência regular por zonas sob luz ultravioleta, raios X e raios catódicos |
| Espectro de absorção | Tipo I uma cor "Cabo" tem 1 ou várias linhas de absorção claras, como a 415 nm, 453 nm, 478 nm | O tipo I b geralmente não apresenta absorção evidente, por vezes devido ao efeito de arrefecimento dos diamantes sintéticos que provoca uma absorção a 658 nm; Tipo I b + I a a 600-700 nm |
| Magnético | Não magnético | Magnético devido à presença de inclusões de ferro |
2. Método de deposição de vapor químico para sintetizar películas de diamante (diamante sintetizado por CVD)
(1) Propriedades físicas
As propriedades físicas como dureza, condutividade térmica, densidade, elasticidade e translucidez são próximas ou alcançam as dos diamantes naturais. Os diamantes sintetizados por CVD são do tipo placa, com as faces {111} e {110} não desenvolvidas; as cores são principalmente castanho e castanho claro ou incolor e azul. Apresentam uma forte extinção anómala sob luz polarizada ortogonalmente, variando em diferentes direcções.
(2) Defeitos estruturais
Existem muitos gémeos (111), falhas de empilhamento (111) ou deslocações. Sob ampliação, podem ser vistas inclusões escuras irregulares e inclusões pontuais, com bandas de cores de crescimento paralelo.
(3) Condutividade eléctrica
As camadas finas de diamante sintético azul são condutoras e distribuídas uniformemente por toda a superfície do diamante facetado.
(4) Espectro de infravermelhos
As películas de diamante são policristalinas, com uma estrutura granular na superfície e picos caraterísticos perto de 1332 cm-1a largura total a metade do máximo (FWHM) e mesmo um pico largo aparecem perto de 1500 cm-1. Sob irradiação ultravioleta, ocorre normalmente uma fraca fluorescência amarelo-alaranjada.
Secção II Moissanite sintética (calcarenite sintética)
A Moissanite sintética é produzida principalmente pelo método Lely e foi lançada pela primeira vez em cidades como Atlanta, EUA, em junho de 1998. As suas caraterísticas gemológicas são as seguintes:
(1) Cor
Incolor a amarelo pálido, cinzento claro, verde claro, castanho claro, azul claro, verde e cinzento, influenciado por quantidades vestigiais de impurezas de azoto e alumínio. Por exemplo, amarelo (contendo azoto 0,01%), verde (contendo azoto 0,1%), azul-verde (contendo azoto 10%), azul (contendo quantidades elevadas de alumínio). Os cristais incolores não contêm azoto ou reduzem a influência do azoto através da adição de oligoelementos de alumínio.
(2) Lustre
Transparente, brilho sub-adamantino.
(3) Sistema cristalino e propriedades ópticas
Sistema cristalino hexagonal, estrutura do tipo esfalerite. Ocorre frequentemente na forma maciça com uma propriedade ótica positiva uniaxial.
(4) Índice de refração e dispersão
Índice de refração 2,648-2,691, birrefringência 0,043, a focalização na ponta inferior permite ver o tampo da mesa e os reflexos das facetas da coroa. A refletividade é de cerca de 21,0%, a dispersão 0,104.
(5) Densidade e dureza
Densidade 3,20-3,24 g/cm3A dureza de Mohs é de cerca de 9,25. A dureza do cristal é excelente.
(6) Inclusões
Objectos tubulares brancos, compridos e delgados, cavidades irregulares, pequenos cristais de SiC, cristais negativos e objectos esféricos de brilho metálico escuro podem ser dispostos linearmente com três ou mais partículas, e existem também algumas inclusões semelhantes a nuvens, dispersas, semelhantes a pontos, possivelmente contendo bolhas.
(7) Espectro de absorção
Não foi observado nenhum espetro de absorção caraterístico. A Moissanite Sintética quase incolor tem uma fraca absorção abaixo dos 425 nm.
(8) Luminescência
Apresenta luminescência, com alguns a apresentarem fluorescência laranja média a fraca sob luz de ondas longas, muito poucos a apresentarem fluorescência laranja fraca sob luz de ondas curtas; um número muito pequeno apresenta fluorescência amarela média a fraca sob raios X.
(9) Condutividade térmica
A condutividade térmica é de 230- 490w/(m-k), 1w/(m-k) = 1,163kcal/(m-h-k).
(10) Condutividade eléctrica
Absorção abaixo de 1800 cm-1existem vários picos de absorção fortes e nítidos na gama de 2000-2600 cm-1 e apenas alguns picos de absorção podem ser observados na região 3000-3200 cm-1 região.
(11) Espectro de infravermelhos
A absorção seguinte mostra que existem vários picos de absorção fortes e nítidos na área, e alguns picos de absorção mal podem ser vistos na gama.
(12) Métodos simples para distinguir os diamantes
① Método de iluminação
Misturar diamantes com Moissanite Sintética e verter a mistura num tabuleiro de plástico, submergindo as gemas em água. Colocar uma folha de papel branco 25 mm abaixo do tabuleiro de plástico e iluminar a 15 cm acima das gemas com uma lâmpada de fibra ótica ou uma lanterna. É preferível cobrir a fonte de luz com uma placa que tenha uma fenda e efetuar o teste numa sala escura. Sob iluminação, mova o tabuleiro de plástico de um lado para o outro; a Moissanite Sintética mostrará cores vibrantes, enquanto os diamantes apenas emitirão luz branca.
② Método de aquecimento
- Aqueça estas gemas utilizando um forno, um forno elétrico ou uma lâmpada incandescente de 250 W; nesta altura, a Moissanite Sintética torna-se amarela brilhante, enquanto os diamantes não mudam de cor.
- Coloque a chama exterior de um fósforo ou de um isqueiro diretamente por baixo da gema; os diamantes não mudam de cor, enquanto a Moissanite Sintética fica amarela, mas volta ao seu estado original após o recozimento.
③ Método de dispersão
Coloque o diamante com a face voltada para baixo num prato de vidro raso e limpo, totalmente submerso em água da torneira, e ilumine-o verticalmente com uma lanterna; a Moissanite Sintética exibe flashes de cores espectrais brilhantes, enquanto os diamantes têm flashes de cores menos brilhantes.
④ Método da gravidade específica
Colocar a pedra preciosa num líquido pesado de diiodometano; a Moissanite Sintética flutua e o diamante afunda-se.
Secção III Esmeralda sintética
Os métodos de síntese das esmeraldas incluem principalmente um método hidrotérmico e um método de fluxo. As caraterísticas físicas, tais como o índice de refração e a densidade do produto sintetizado, são muito próximas das das esmeraldas naturais, sendo a principal diferença as caraterísticas internas e as caraterísticas espectrais no infravermelho. Os diferentes processos de produção também apresentam variações.
1. Método hidrotérmico de síntese da esmeralda
A síntese hidrotérmica da esmeralda inclui a esmeralda sintética russa, a esmeralda sintética do método Linde, a esmeralda sintética do método Biron, a esmeralda sintética do método Lechleitner e a síntese hidrotérmica da esmeralda em Guilin, China. As caraterísticas dos diferentes métodos hidrotérmicos de síntese de esmeraldas são apresentadas no quadro 2-6.
Quadro 2-6 Caraterísticas dos diferentes métodos hidrotérmicos de síntese da esmeralda.
| Variedades | Índice de refração | Birrefringência | Densidade (g/cm3) | Fluorescência ultravioleta | Inclusão | Outras caraterísticas | Ângulo entre as linhas de crescimento e o eixo Z |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Lechleitner (Austrália) | 1.570 ~ 1.605; 1.559 ~ 1.566 | 0.005 ~ 0.010; 0.003 ~ 0.004 | 2.65 ~ 2.73 | Vermelho | Cristal de semente, fracturas cruzadas | Camadas visíveis em imersão em óleo, desaparecimento ondulado da luz polarizada ortogonal | 30 ° |
| Linde (EUA) | 1.567 ~ 1.572 | 0.005 | 2.67 ± | Vermelho forte | Inclusões bifásicas gás-líquido semelhantes a penas e a gás, inclusões paralelas semelhantes a unhas ou agulhas, silicato de berílio | Verifica-se a absorção de H2O no espetro infravermelho, contendo água do tipo I | 36 ~ 38 ° |
| Método de pool refinado (Austrália) | 1.570 ~ 1.575 | 0.005 | 2.694 | Fraco e nenhum | Inclusões de telas de janela tipo nuvem | Verifica-se a absorção de H2O no espetro infravermelho, incluindo Cl | 22 ~ 23 ° |
| China (Guilin) | 1.570 ~ 1.578 | 0.006 | 2.67 ~ 2.69 | Vermelho vivo | Inclusões trifásicas em forma de pesca, por vezes aparecendo individualmente, assemelhando-se a plântulas de trigo quando aparecem em grupos, silicato de berílio | Contém água de tipo I e II | |
| Biron (Austrália) | 1.570 ~ 1.578 | 0.007 ~ 0.008 | 2.68 ~ 2.70 | Vermelho forte | Inclusões bifásicas em forma de prego, cristais de silicato de berílio, partículas brancas em forma de cometa e de grânulo, inclusões de fluxo em forma de pena e inclusões metálicas escuras | Contém água dos tipos I e II, Cl | 32 ~ 40 ° |
| Rússia (antigo) (Novo) | 1.572~ 1.578; 1.579 ~ 1.584 | 0.006 ~ 0.007 | 2.68 ~ 2.70 | Vermelho fraco | Mil pequenas partículas castanhas, uma nuvem | Contém água de tipo I e II | 32 ~ 32 ° ; 43 ~ 47 ° |
(1) Cor
Verde vivo.
(2) Estrutura do teor de água
A água do tipo I é predominante, com alguma água do tipo II.
(3) Espectroscopia de infravermelhos
Embora a síntese hidrotérmica da esmeralda contenha água do tipo I e do tipo II, apresenta diferentes posições e intensidades de pico para as vibrações de estiramento e de flexão das moléculas de água. A síntese hidrotérmica de esmeraldas mostra absorção na região média.
Infravermelhos a 4357 cm-1, 4052 cm-1 e 3490 cm-1, 2995 cm-1, 2830 cm-1, 2745 cm-1 que pode distingui-la da esmeralda natural (ver Figura 2-9).
(4) Inclusões
Existem frequentemente inclusões bifásicas, berilo em forma de agulha ou de unha, e vazios, com inclusões sólido-líquido distribuídas em planos individuais e dispostas paralelamente umas às outras no mesmo plano. Nalguns casos, existem cristais birrefringentes, cavidades preenchidas com múltiplas fases e formas planas de cristais de semente com inclusões brancas retorcidas tipo pena, fibrosas e tipo algodão. As inclusões tipo escória são distribuídas planarmente e a superfície do cristal exibe ondulações de crescimento únicas. As linhas de crescimento ondulantes ou serrilhadas e as bandas de cor no interior do cristal são na sua maioria paralelas à placa de cristal de semente, com um ângulo de intersecção com o eixo Z entre 22 ° - 40 °, e exibem limites irregulares de subgrãos que são quase verticais às bandas de cor, formando padrões angulares.
Os limites dos grãos são quase verticais em relação às faixas de cor, formando padrões angulares.
A esmeralda sintética produzida pelo método hidrotérmico em Guilin, na China, pertence à série isenta de álcalis que contém cloro e apresenta apenas picos de água de tipo I. As inclusões em forma de gancho paralelas ao eixo C são frequentemente crisoberilo e, por vezes, berilo. A distribuição das inclusões de fase sólida está relacionada com os limites do cristal de semente, e a direção de disposição das inclusões em forma de agulha é perpendicular ao cristal de semente e à superfície de crescimento principal.
(5) Efeitos ópticos especiais
Em condições de fundo negro, o vermelho aparecerá em determinados ângulos quando iluminado por uma fonte de luz forte.
(6) Fluorescência
Forte fluorescência vermelha.
(7) Observação do filtro de cor
Cor vermelha brilhante.
2. Síntese da esmeralda pelo método de fluxo
Os fabricantes que produzem esmeraldas sintéticas utilizando o método de fluxo incluem Chatham, Gilson e Lennox. As caraterísticas das esmeraldas sintéticas dos diferentes fabricantes variam ligeiramente (ver Quadro 2-7).
Tabela 2-7 Caraterísticas da esmeralda sintetizada por diferentes métodos de fluxo
| Variedades | Índice de refração | Birrefringência | Densidade (g/cm3) | Fluorescência ultravioleta | Inclusão | Outras caraterísticas | Anéis de crescimento |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Chatham (EUA) | 1.560 ~ 1.563 | 0.007 | 2.65± | Vermelho forte | Envolvente em forma de pena e véu e cristal de tântalo silício | Não H2 O no espetro infravermelho | C(0001); m(1010); u(1120) |
| Tipo Gilson I (francês) | 1.559 ~ 1.569 | 0.005 | 2.65 ± 0.01 | Laranja - vermelho | Inclusões semelhantes a penas, cristais rectangulares de silicato de berílio | Não H2 O no espetro infravermelho | |
| Tipo Gilson II (francês) | 1.562 ~ 1.567 | 0.003 ~ 0.005 | 2.65 ± 0.01 | Vermelho | O mesmo que acima | O mesmo que acima, o produto é muito raro | |
| Tipo Gilson N (francês) | 1.571 ~ 1.579 | 0.006 ~ 0.008 | 2.68 ~ 2.69 | Nenhum | Pacote de fluxo sólido fibroso, tipo feixe, silicato de platina e berílio | Tal como acima, verifica-se uma absorção caraterística a 427 nm | |
| Lennix (Francês) | 1.556 ~ 1.566 | 0.003 | 2.65 ~ 2.66 | Vermelho | Embalagem tubular opaca, pedra de silício berílio e cristais tipo esmeralda, cheia de fluxo nas fendas | Embalagem tubular opaca, pedra de silício berílio e cristais tipo esmeralda, cheia de fluxo nas fendas |
Citado em "System Gemology" (2006)
(1) Espectro de infravermelhos
Sem água, portanto, não há absorção de água (ver Figura 2-9). Se for adicionado Fe (tipo Gilson N), há uma banda de absorção a 427 nm na região violeta, que está ausente nas esmeraldas naturais.
(2) Inclusões
As inclusões sólidas de fusão que não derreteram são frequentemente preenchidas ao longo de fissuras e cavidades, aparecendo como penas, fibrosas ou agrupadas, como cortinas de janela esvoaçantes; inclusões de fluxo de grão grosseiro semelhantes a degraus; algumas caraterísticas paralelas semelhantes a bandas ou linhas, estendendo-se consistentemente em direção à superfície do prisma de seis faces ou formando um certo ângulo com a superfície do prisma, algumas aparecendo ao longo da direção do eixo do cristal, fazendo com que o contorno externo de seis faces pareça ter uma cavidade; por vezes, existem inclusões sólidas de material de cadinho (platina) e de silicato de berílio; por vezes, podem ser vistos vestígios de cristais de semente naturais (de cor mais escura), com a parte esmeralda escura que rodeia o cristal de semente a apresentar as mesmas caraterísticas de inclusão. Estas inclusões podem ser divididas em cinco tipos:
- Inclusões curvas em forma de pena que se assemelham a véus ou palha;
- Inclusões em forma de gancho que fazem rir;
- Tipo de inclusão de duas fases gás-líquido;
- Pequenos cristais do tipo pilha;
- Raro tipo de corpo cónico de cor escura.
(3) Análise de componentes
Contém catiões metálicos com agentes fundentes, como o Mo e o V, ao passo que a esmeralda natural não os contém.
(4) Luminescência
Fluorescência vermelha. A transmitância da esmeralda sintética Chatham em ondas curtas (abaixo de 230 nm) é muito mais forte do que a da esmeralda natural (que não transmite abaixo de 295 nm).
As esmeraldas sintetizadas pelo fluxo acima mencionado ou pelo método hidrotérmico são muito semelhantes às esmeraldas naturais e são geralmente difíceis de distinguir. A principal base para a identificação é a análise das suas caraterísticas internas e das caraterísticas espectrais no infravermelho, utilizando um microscópio e um espetrómetro de infravermelhos (quadro 2-8).
Quadro 2-8 Diferenças entre a esmeralda natural e a esmeralda sintetizada pelo método de fluxo e pelo método hidrotérmico
| Tipos | Síntese da esmeralda por método de fluxo | Síntese da esmeralda por método hidrotérmico | Esmeralda natural | |
|---|---|---|---|---|
| Densidade (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 | |
| Birrefringência | 0.003 ~ 0.005 | 0.005 ~ 0.006 | 0.005 ~ 0.009 | |
| Caraterísticas internas | Pedra de silício-berílio, folha de platina, fissuras curvas em forma de veios, inclusões bifásicas | Pedra de silício-berílio, pequenas inclusões bifásicas | Mica, tremolite, actinolite, pirite, calcite, inclusões trifásicas | |
| Água | Nenhum | Contém água de tipo I e água de tipo II | Contém água de tipo I e água de tipo II | |
| Potássio | Variável | Nenhum | Variável | |
| Espectro de infravermelhos | Sem pico de absorção de água |
(Segundo Kurt Nassan, 1979)
Secção IV Síntese das pedras preciosas de corindo
1. Método de fusão por chama para a síntese de pedras preciosas de corindo
(1) Síntese de rubis
① Internamente relativamente limpo, sem bolhas ou com bolhas ocasionalmente observadas. As bolhas são pequenas e poucas, maioritariamente esféricas e raramente em forma de girino. Se o processo de produção for instável, um grande número de bolhas pontuais pode formar aglomerados, distribuídos em faixas ou padrões semelhantes a nuvens. Ocasionalmente, o pó de óxido de alumínio não derretido e o pó de óxido de crómio vermelho parecem esfarelados.
② As cores brilhantes, demasiado puras, podem ter vermelho profundo, vermelho-alaranjado, vermelho-púrpura e muitas outras cores, dando muitas vezes uma sensação de "falso".
③ Possui um padrão de crescimento em forma de arco mais amplo que percorre toda a amostra. Devido a melhorias tecnológicas, a curvatura do padrão de crescimento diminuiu relativamente, parecendo relativamente reta em uma faixa menor. Durante o processo de processamento e polimento, podem ocorrer fissuras semelhantes a penas e podem também formar-se fissuras durante o tratamento térmico subsequente. Se forem preenchidas com resina, pode formar-se uma falsa inclusão semelhante a uma impressão digital no interior das fissuras.
④ Uma vez que a superfície é paralela ou quase paralela à orientação do eixo Z, existe um dicroísmo notável na direção da superfície.
⑤ Sob luz ultravioleta, exibe uma fluorescência vermelha média a forte.
⑥ Pode ocorrer um fenómeno de fosforescência vermelha após irradiação com raios X.
(2) Síntese da safira
① Várias cores: as safiras azuis aparecem azuis na vista de cima e azul-púrpura na vista lateral.
② Inclusões de gás, inclusões sólidas, linhas de crescimento e pleocroísmo são semelhantes aos rubis sintéticos, como visto nos espectros de fluorescência e absorção na Tabela 2-9. Às vezes, substâncias azuis podem se acumular em torno de bolhas, tornando-as fáceis de detetar.
③ A linha de absorção do ferro a 450 nm nas safiras naturais pode desaparecer ou ser muito fraca e esbatida.
Quadro 2-9 Comparação das caraterísticas das pedras preciosas de corindo sintético de fusão por chama
| Variedades de gemas | Estrutura de crescimento | Inclusões | Espectro | Fluorescência ultravioleta | Outras caraterísticas |
|---|---|---|---|---|---|
| Rubi | Fita hexagonal | Rutilo, cicatrização de fissuras | Espectro de Cr | Forte um meio | Eixo C vertical |
| Rubi sintético | Linhas de crescimento curvas | Bolhas, pó | Espectro Cr | Muito forte | Sem orientação |
| Safira | Faixa de cor hexagonal | Rutilo, fissuras cicatrizadas, inclusões de cristais | Banda estreita de 450 nm | Fraco, laranja-vermelho (onda longa) | Crepitação direta |
| Safira sintética | Linhas de crescimento curvas | Bolhas, pequenos aglomerados de bolhas, pó | Em falta | Fraco, azul-branco (ondas curtas) | Fissuras curvas |
| Safira amarela| pedra | Faixa de cor hexagonal | Rutilo, fissuras cicatrizadas, inclusões de cristais | 450 nm de banda estreita, ou nenhuma | Sem meio, não fluorescente com bandas de absorção, inversamente fluorescência amarela | Fe3+ ou Mg2+ é o agente corante e não contém Ni |
| Amarelo sintético Safira | Banda de cor curva (filtro de vidro azul) | Bolhas, Pequenos aglomerados de bolhas, Pó | Ausência | Fraco e nenhum | Contendo Ni, Ni2+ é um corante |
| Verde Safira | Faixa de cor hexagonal | Rutilo, Cura Fracturas, Inclusões de cristais | Banda estreita de 450nm | Sem fluorescência | Fe3+ Fe/ Ti é um agente corante |
| Sintética Safira verde | Curva d Linhas de crescimento | Bolhas, Pequenos aglomerados de bolhas, Pó | Em falta | Escola média fraca, cor de laranja | Ni, Co, Ni2+ Co como agente corante |
| Safira que muda de cor | Faixa de cor hexagonal | Rutilo, fissuras cicatrizadas. Inclusões de cristais | Espectro Cr | Fraco, vermelho | Fe3+ Fe/ Ti são agentes cromogénicos e quase não contêm V |
| Safira sintética que muda de cor | Linhas de crescimento curvas | Bolhas, pequenos aglomerados de bolhas, pó | Linha fina de 470 nm | Fraco, branco-azulado (onda curta) | Contendo V, V3+ é o agente cromogénico |
| Safira incolor | Faixa de cor hexagonal fraca | Rutilo, fracturas cicatrizadas, inclusões de cristais | Nenhum | Fluorescência média fraca, amarela | Sem efeito Platt |
| Safira sintética incolor | Nenhum | Bolhas, pequenos aglomerados de bolhas, pó | Nenhum | Fluorescência média fraca, branco-azulada | Efeito Platt |
(3) Rubi estrela sintético (azul) Safira
① Cor, Transparência: Synthetic Star Light Red Sapphire é rosa a vermelho, semi-transparente a transparente; Synthetic Star Light Blue Sapphire tem azul leitoso a azul, branco a cinza, roxo, verde, amarelo, marrom, preto e semi-transparente.
② As linhas de crescimento em forma de arco são geralmente paralelas à base e as bolhas são frequentemente distribuídas ao longo das camadas de crescimento em forma de arco. Pequenas inclusões de rutilo são densamente dispostas em três direções, parecendo enevoadas.
③ As linhas estelares são finas e estreitas, completas, claras e distribuídas na superfície da amostra sem asterismo.
As caraterísticas distintivas do rubi estrela sintético (azul) e das pedras naturais são apresentadas na Tabela 2-10.
Quadro 2-10 Caraterísticas do rubi estrela sintético de fusão por chama (azul)
| Item | Sintético | Natural | |
|---|---|---|---|
| Caraterísticas da superfície | Luz das estrelas | A luz das estrelas flutua à superfície, excecionalmente brilhante, não suave | A luz das estrelas emana do interior do cristal, suave |
| Linhas estelares | As linhas estelares são contínuas, finas, rectas e uniformes; as intersecções das linhas estelares são claras e não há fenómeno de alargamento ou de brilho nas junções que flutuam na superfície (sem brilho de gema) | As linhas estelares variam em largura, estendendo-se para a frente num padrão ondulado, com as intersecções das linhas estelares a tornarem-se mais largas e mais brilhantes (glória) | |
| Caraterísticas internas | Podem observar-se linhas curvas de crescimento (especialmente nítidas na parte posterior convexa da pedra preciosa) juntamente com pó branco extremamente fino e inclusões dispersas de rutilo | As inclusões angulares são visíveis e existe um fenómeno de bandas de cor | |
| Fluorescência ultravioleta | Onda longa | O rubi estrela sintético apresenta uma cor vermelha brilhante muito forte | O rubi estrela natural apresenta uma cor vermelha fraca |
| Onda curta | O rubi estrela sintético apresenta uma cor vermelha brilhante muito forte, a safira azul sintética apresenta uma cor branco-azulada | O rubi estrela natural apresenta uma cor vermelha fraca, a safira azul estrela natural apresenta uma qualidade sensual | |
2. Síntese hidrotermal de pedras preciosas de safira
(1) Caraterísticas externas dos cristais
① A forma dos cristais é maioritariamente semelhante a uma placa grossa ou a uma placa, sendo as formas comuns as bipirâmides hexagonais {2241} e {2243}, seguidas de romboedros{0111} e, ocasionalmente, bipirâmides trigonais negativas{3581} e faces duplas paralelas{0001}.
② Vários padrões de crescimento são normalmente desenvolvidos nas faces cristalinas da bipirâmide hexagonal. Os padrões comuns incluem colinas de crescimento em forma de língua ou em forma de gota, terraços de crescimento em forma de degrau, texturas de crescimento em forma de grade e estrias de crescimento irregulares, com estrias fibrosas radiais ocasionais. Estes padrões de crescimento estão intimamente relacionados com a temperatura, a pressão, os mineralizadores, a direção do fluxo do solvente e o gradiente de temperatura durante o processo de crescimento do cristal. Eles representam uma forma de estrutura interna embutida do cristal e deslocamentos de crescimento.
③ Podem ocorrer fenómenos de fissuração nos cristais. Existem duas situações para rachaduras em rubis sintéticos: uma é rachada ao longo da face do cristal de semente (principalmente devido à grande tensão entre o cristal e o cristal de semente); o outro é uma rede regular de rachaduras na face do cristal {2243} (determinada pela estrutura e condições de crescimento do cristal). Existem três tipos de fissuras nos cristais de safira amarela sintética: um é constituído por dois grupos de fissuras ao longo da direção do romboedro do cristal; um é constituído por fissuras ao longo do centro da placa do cristal de semente; e o outro é constituído por fissuras ao longo da interface entre o cristal de semente e o cristal. T A razão para a fissuração deste último é mais complicada e pode estar relacionada com a incompatibilidade da rede ou com a distorção do cristal entre o cristal fino e o cristal. No entanto, algumas impurezas solúveis ou mistura mecânica gelatinosa nos cristais, bem como as flutuações térmicas causadas pelo impacto desigual do fluxo de calor durante o processo de crescimento, podem ser as principais razões para a fissuração dos cristais de safira amarela sintética.
(2) Caraterísticas internas
① Inclusões de duas fases gás-líquido. Podem ser distribuídas separadamente ou num padrão tipo impressão digital na superfície da fratura cicatrizada, assemelhando-se a uma estrutura em rede. Têm um sentido tridimensional mais forte e mais regularidade do que as inclusões tipo impressão digital na safira natural. As inclusões fluidas caraterísticas em forma de unha são frequentemente orientadas de forma densa.
Os bordos das inclusões individuais em rubis sintéticos são lisos e relativamente regulares, com um rácio de volume gás-líquido de 20%. As inclusões bifásicas gás-líquido distribuídas, individuais ou em forma de pérolas, em cristais de pedras preciosas amarelas sintéticas têm aproximadamente 0,02 -0,05 mm de tamanho, forma oval ou irregular, com uma relação gás-líquido de 15%-25%, geralmente isoladas e distribuídas longe dos cristais de semente, e as suas caraterísticas morfológicas são muito semelhantes às inclusões fluidas em safiras amarelas naturais. As duas são difíceis de distinguir ao microscópio.
② As bolhas aparecem em grupos. Nos primeiros rubis sintéticos, muitos aglomerados de bolhas são frequentemente distribuídos densamente como pequenas bolhas de 0,01 mm nas lascas de cristal de semente, coberturas de cristal de semente ou fios de ouro pendurados. É geralmente difícil ver tais inclusões em pedras preciosas sintéticas de corindo.
③ Presença de lascas de cristal de semente. Se o cristal de pedra preciosa for colocado em óleo de imersão de brometo de naftaleno, ele pode ser identificado pelo limite de crescimento ondulado irregular entre as lascas de cristal de semente e as camadas de crescimento.
④ Inclusões de metal sólido. Os agregados de microcristais de ouro são distribuídos em forma de pontos ou aglomerados, originários do revestimento de ouro ou dos fios suspensos de vasos de alta pressão.
Al(OH)3 O pó também pode ser visto em cristais de rubi sintético, assemelhando-se a migalhas de pão, e é opaco. Está maioritariamente distribuído de forma pontilhada e planar perto do cristal semente.
Nos cristais de safira amarela sintética, podem também ser encontradas inclusões de impurezas fusíveis, maioritariamente em formas dendríticas irregulares, radiais ou granulares irregulares, incolores e transparentes, com saliências médias. Sob luz polarizada ortogonal, a sequência de cores de interferência é relativamente alta (relacionada com a espessura), e é frequentemente distribuída de forma desigual na interface entre o cristal e o cristal de semente; pode também ser observada uma mistura mecânica semelhante a um gel com uma forma de rede regular ou irregular, que é incolor ou verde-amarelo claro, transparente, com saliências médias a altas, existindo apenas nas fendas entre o cristal e o cristal de semente, e frequentemente associada a inclusões de impurezas fusíveis ou inclusões fluidas.
⑤ Texturas de crescimento e bandas de cor. Os cristais de rubi sintético exibem bandas de crescimento vermelho-escuro e vermelho-alaranjado, distribuídas em padrões de bandas rectas, semelhantes a "gémeos de polímeros"; alguns cristais de safira amarela sintética têm texturas de crescimento com padrões de micro-ondas mais desenvolvidos, que são maioritariamente direcionais e se estendem ao longo da direção do cristal de semente.
⑥ Fissura fumada. Devido a fenómenos de fissuração, podem ser observadas fissuras esfumadas nos primeiros rubis sintéticos, e são relativamente desenvolvidas. Atualmente, a maioria dos cristais de rubi sintético hidrotérmico são relativamente limpos por dentro.
(3) Caraterísticas espectrais e de fluorescência no ultravioleta
① Caraterísticas espectrais de luz ultravioleta a visível: Rubi sintetizado pelo método hidrotermal em Guilin. A banda espetral a 241 nm na região ultravioleta é uma evidência importante para distinguir rubis naturais.
② Caraterísticas espectrais de infravermelhos: Rubis sintetizados pelo método hidrotérmico em Guilin geralmente exibem as bandas espectrais de vibração de alongamento de 3307 cm-1, 3231 cm-1, 3184 cm-1, 3013 cm-1e uma série de espectros de absorção no infravermelho das vibrações OH ou da água cristalina na gama de Al - OH e 2364 cm -1 2348 cm-1.
③ Caraterísticas de fluorescência ultravioleta: Os rubis sintetizados pelo método hidrotérmico exibem uma fluorescência vermelha mais forte e mais brilhante do que os rubis naturais. Safiras amarelas sintéticas são inertes sob ondas longas, enquanto a maioria dos cristais sintéticos mostram fluorescência em faixas sob ondas curtas; cristais de sementes exibem fluorescência azul-branca média a fraca, com alguns também sendo inertes sob ondas curtas.
3. Caraterísticas das pedras preciosas do tipo corindo sintetizadas pelo método de fluxo
(1) A rubi é sintetizada pelo método de fluxo.
① Os monómeros das bolhas aparecem quebrados mas não quebrados, ligados mas não ligados, com um contraste significativo com o ambiente.
② São visíveis inclusões de fundentes em blocos de cor amarela a rosa, aparecendo maioritariamente opacas sob luz transmitida e amarelo claro a vermelho alaranjado com um brilho metálico sob luz reflectida. Apresentam-se em várias formas: ramificadas, em forma de cerca, em forma de rede, em forma de nuvem torcida, tubulares, em forma de gota, em forma de cometa, etc.
③ A platina é um tipo comum de inclusão com um brilho metálico em formas triangulares, hexagonais ou outras.
④ Agregados únicos de bolhas semelhantes a nuvens ou inclusões semelhantes a vassouras podem ser vistos em torno dos cristais de sementes, com inclusões ocasionais de agente de fluxo grosseiro e cristais de sementes com bordas azuis.
⑤ Os rubis sintéticos podem conter Pb, B e outras espécies de catiões de fluxo.
Sob luz ultravioleta de onda curta, exibe uma forte fluorescência vermelha, que é diferente dos rubis naturais (que mostram uma fluorescência vermelha fraca a moderada). Algumas variedades têm fluorescência especial devido a elementos de terras raras que podem ser usados para identificação.
➆ A cor é bastante rica, apresentando vários tons de vermelho. Pode haver um fenómeno de desnível de cor em redemoinho (em produtos sintéticos Lamra), bandas de crescimento triangulares azuis (em produtos sintéticos russos), anéis de crescimento retos e blocos de cores irregulares.
(2) Método de fluxo para a síntese de safira
① Caraterísticas internas: O fluxo residual, as bandas de cor, os flocos de platina, etc., são os mesmos que os dos rubis sintetizados pelo método de fluxo.
② Fluorescência: Sob luz ultravioleta, o fluxo residual pode exibir várias cores fortes de fluorescência, como rosa, verde-amarelo e verde-marrom.
③ Espectro de absorção: Podem faltar linhas de absorção a 460 nm, 470 nm (ver Figura 2-10).
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4. Caraterísticas das pedras preciosas de rubi sintéticas utilizando o método de extração de cristais
Os tipos de pedras preciosas de rubi produzidas pelo método de extração de cristais incluem principalmente safiras incolores sintéticas e rubis sintéticos.
(1) Inclusões sólidas. Principalmente inclusões residuais escamosas de elementos metálicos como Mo, W, Fe, Pt, etc.
(2) Aglomerados de bolhas semelhantes a nuvens e inclusões semelhantes a vassouras, ou inclusões gasosas alongadas com maravilhosas faixas de crescimento curvas e irregulares, apresentando ocasionalmente substâncias brancas subtis semelhantes a nuvens que se assemelham a fumo.
5. Caraterísticas das pedras preciosas de corindo sintéticas utilizando o método de orientação por molde
(1) Pode haver inclusões sólidas no metal de molde.
(2) Traços de cristais de semente e defeitos de cristais de semente.
(3) As bolhas com um diâmetro entre 0,25 e 0,5µ m estão distribuídas de forma irregular.
6. Caraterísticas das pedras preciosas de corindo sintéticas utilizando o método de fusão por zona
(1) É de alta pureza e muito limpo por dentro.
(2) A fluorescência é mais forte do que a dos rubis naturais.
(3) As linhas espectrais de absorção num espetroscópio são menos numerosas do que as das pedras preciosas de corindo natural.
(4) O acabamento da superfície da pedra preciosa não é suficientemente bom, com "marcas de fogo" (marcas onduladas ou semelhantes a fendas produzidas durante o processo de polimento), etc.
(5) Pedras preciosas sintéticas de má qualidade com padrões de crescimento caóticos, cores de cristal desiguais, etc.
7. Caraterísticas das inclusões nas pedras preciosas sintéticas de corindo
Uma comparação das caraterísticas de inclusão de pedras preciosas do tipo corindo sintetizadas por vários processos de produção está listada na tabela 2-11.
Quadro 2-11 Comparação das caraterísticas de inclusão de vários processos de produção de pedras preciosas sintéticas do tipo corindo
| Processo de produção | Caraterísticas do corpo da embalagem |
|---|---|
| Método de fusão por chama | (1) Padrões de crescimento em forma de arco; (2) Bolhas (distribuídas individualmente ou em grupos) |
| Método do fluxo | (1) Resíduo de fundente (maioritariamente opaco à luz transmitida, cinzento-preto; aparece amarelo e laranja-avermelhado à luz reflectida, com brilho metálico; rico em morfologia de superfície) (2) Faixas de cor paralelas, blocos de cor irregulares (3) Peças metálicas de platina (regulares, reflectoras branco-prateadas, brilho metálico) (4) Cristais de semente |
| Método hidrotérmico | (1) Padrões de crescimento (ondulado, serrilhado, em forma de malha) (2) Inclusões em forma de prego (inclusões fluidas em forma de prego; as inclusões maiores têm preenchimentos líquidos escuros nos seus centros, por vezes as inclusões em forma de prego são muito pequenas, aparecendo como agulhas finas densamente dispostas) (3) Inclusões metálicas (poligonais, opacas, com brilho metálico) (4) Cristais de sementes |
| Método de tração | Caraterísticas de identificação semelhantes ao método de fusão de chamas |
| Método de molde com guia de fusão | (1) Concha metálica (2) Vestígios de cristais de semente (3) Bolhas (de vários tamanhos, distribuídas de forma desigual) |
| Método de fusão por zona | (1) Padrões de crescimento caóticos (2) Cor irregular |
Secção V Rutilo sintético
O rutilo sintético é produzido principalmente pelo método de fusão por chama. As caraterísticas do rutilo sintético produzido pelo método de fusão por chama são as seguintes
(1) Cor
As cores comuns incluem o amarelo claro, mas também podem ser azul, azul-verde, laranja e outras.
(2) Densidade
4,24 ~ 4,26g/cm3
(3) Espectro de absorção
O espetro de absorção do rutilo amarelo-esverdeado tem uma forte banda de absorção a 430 nm, com absorção completa abaixo desse valor.
(4) Inclusões
Corpo encapsulado em bolha de vidro, corpo encapsulado em pó sólido não fundido friável.
(5) Caraterísticas de aparência
A secção transversal do cristal pode apresentar anéis de crescimento em forma de arco densamente compactados ou bandas de cor que se assemelham a ranhuras de gravação. Fortes imagens duplas (birrefringência), forte dispersão (0,330).
Secção VI Espinélio sintético
No início do século XX, L. Paris obteve acidentalmente espinélio sintético ao utilizar o método de fusão por chama para obter espinélio sintético, utilizando CO2O3 como agente corante e MgO como fundente. Atualmente, é possível produzir espinélio sintético de várias cores.
Os métodos de síntese do espinélio incluem principalmente o método de fusão por chama e o método de extração de cristais.
1. Caraterísticas do espinélio sintético utilizando o método de fusão por chama
(1) O conteúdo da IA2O3 do cristal de semente é 2,5 vezes maior do que o valor teórico. Existem frequentemente numerosas inclusões finas em forma de agulha formadas por excesso de AI2O3 resíduos não fundidos no interior do cristal, provocando um fenómeno de reflexão em espelho na base do cristal e, por vezes, produzindo mesmo um efeito de estrela.
(2) Anomalias ópticas. Ao microscópio de luz polarizada, aparecem fenómenos de extinção ondulantes e em forma de grelha, irregulares e desiguais, e observam-se manchas do corante (manchas de cor).
(3) Linhas de crescimento em forma de arco ou bandas de cor.
(4) Inclusões: bolhas de gás em forma de guarda-chuva ou de garrafa, com fissuras que aparecem ao longo do eixo vertical do cristal.
(5) A cor é viva e uniforme, sem brilho. As cores incluem o vermelho, o rosa, o amarelo-verde, o verde, o azul-claro a azul-escuro, o incolor, etc., e podem também apresentar efeitos de mudança de cor.
(6) O índice de refração é relativamente elevado, geralmente 1,728 (+ 0,012, -0,008), o índice de refração do espinélio sintético que muda de cor é 1,73 e o espinélio vermelho sintético é 1,722-1,725. A densidade é também ligeiramente superior à do espinélio natural, geralmente 3,52-3,66 g/cm3 .
(7) O espinélio vermelho sintético que contém Cr apresenta uma fluorescência vermelha, mais forte do que a do espinélio natural.
(8) O espinélio azul sintético aparece vermelho sob um filtro de cor devido à presença de cobalto e apresenta uma forte fluorescência azul sob luz ultravioleta de onda curta. Apresenta uma forte fluorescência vermelha sob luz ultravioleta de onda longa.
(9) Espectro de absorção: O espinélio sintético vermelho apresenta uma linha de fluorescência fina a 686 nm; o espinélio sintético azul não apresenta uma linha de absorção a 458 nm; o espinélio sintético verde apresenta uma linha de absorção forte a 425 nm e uma banda de absorção vaga a 445 nm; o espinélio sintético verde-azul apresenta uma linha de absorção forte a 425 nm, uma banda vaga a 443 nm e absorções complexas fracas de Co a 554 nm, 575 nm, 595 nm e 622 nm; o espinélio sintético que muda de cor apresenta uma banda de absorção larga a, uma banda de transição a 400-480 nm, uma banda de absorção larga centrada em 580 nm e uma linha estreita a 685 nm.
2. Caraterísticas do espinélio sintético utilizando o método de arrancamento de cristais.
(1) Inclusões: materiais do cadinho, resíduos de AI2O3 não fundidos, inclusões de gás alongadas e padrões de crescimento curvos.
(2) Traços de cristais de semente e deslocações na interface entre cristais de semente e cristais.
3. Caraterísticas do espinélio sintetizado pelo método de fluxo
O espinélio sintetizado pelo método de fluxo tem uma composição semelhante à do espinélio natural, com propriedades ópticas semelhantes; as principais diferenças residem nas inclusões, nos espectros de absorção e nas caraterísticas de fluorescência.
(1) Caraterísticas internas: resíduos de fundentes castanhos-alaranjados a negros, distribuídos individualmente ou em forma de impressões digitais, tais como flocos de platina.
(2) Caraterísticas de fluorescência: Espinélio sintético vermelho: forte sob onda longa, vermelho-arroxeado a vermelho-alaranjado; sob onda curta, forte a médio, amarelo-alaranjado claro. Espinélio sintético azul (cor de Co): fraco a médio sob onda longa, vermelho a vermelho-púrpura, calcário; mais forte do que a onda longa sob onda curta.
(3) Espectro de absorção: O espinélio sintético vermelho é semelhante ao espinélio vermelho birmanês natural. Espinélio sintético azul (cor de Co): Forte absorção entre 500 e 650 nm, sem banda de absorção de ferro abaixo de 500 nm.
Secção VII Cristais sintéticos
Caraterísticas dos cristais sintetizados pelo método hidrotérmico
As variedades de cristais sintetizados pelo método hidrotérmico são muito amplas, incluindo incolores, coloridos, pretos, bicolores e multicolores, etc. As diferenças entre os cristais sintéticos e os cristais naturais são as seguintes.
(1) Cristal de semente:
Um cristal de semente plano, em forma de placa, está no centro. As inclusões dentro do núcleo do cristal só existem dentro da coluna do núcleo, dando uma sensação de estar quebrado e desconectado. As bolhas entre o núcleo do cristal e o cristal sintético estão distribuídas ao longo das paredes do núcleo do cristal, formando "paredes de bolhas" paralelas. Algumas bolhas têm forma de girino, com as cabeças maioritariamente orientadas para as paredes e as caudas a apontar para fora.
(2) Caraterísticas de inclusão:
Sem inclusões minerais. Inclusões visíveis em forma de "miolo de pão" distribuídas individualmente ou em grupos, paralelas à superfície do cristal de semente, e uma camada ou mais de inclusões em forma de "pó de mesa" que atravessam todo o cristal, detritos da parede do cadinho e da estrutura do cristal de semente (NaAlSO)4, Na3Fe2F12, Li2Si2O5 etc., que se assemelham a um tufo de piroxénio cónico em forma de bigodes (NaFeSi2O6. 2H2O ou Na2FeSi2O6.2H2O) ou quartzo microcristalino, aparecendo como inclusões alongadas de gás-líquido na interface de crescimento do cristal de semente. As inclusões gás-líquido são perpendiculares à placa de cristal de semente, com bandas de cor distribuídas paralelamente à placa de cristal de semente, rectas e sem ângulos.
(3) Geminação:
Geminação côncava, poliédrica, bulbosa, em forma de penugem e em forma de chama.
(4) Cristais coloridos:
Cores vivas, uniformes e baças. Na ametista sintética, os tons azuis dentro do púrpura assemelham-se a bandas de cor hexagonais como as das safiras. Os tons de cor nas amostras de lote são muito consistentes, com cristais roxos "e amarelos mostrando linhas de crescimento finas e paralelas sob alta ampliação, enquanto apenas um grupo de bandas de cor ou linhas de crescimento pode ser visto sob baixa ampliação ou a olho nu. Os aglomerados de cor púrpura profunda na ametista estão dispostos em orientações quase paralelas, semelhantes em tamanho e forma, com limites claros.
(5) Eixo ótico:
Os eixos ópticos dos cristais de semente sintéticos são, na sua maioria, paralelos à superfície da mesa, intersectando a placa de cristais de semente num ângulo de 38,2°; os eixos ópticos do citrino sintético são, na sua maioria, perpendiculares à superfície da mesa e verticais em relação à placa de cristais de semente.
(6) Sensibilidade térmica:
O toque na pele é quente, não demasiado frio (em comparação com o cristal natural). Brilho do vidro.
(7) Espectro de infravermelhos:
A ametista sintética apresenta uma banda de absorção significativa a 3545 cm-1 (Figura 2-11), o cristal sintético azul-cobalto apresenta uma banda de absorção a 640 nm, 650 nm e 490-500 nm.
(8) Transmitância:
A transmitância dos cristais sintéticos na gama de comprimentos de onda é diferente da dos cristais naturais de 0,15-4µm; ver Figura 2-12.
(9) Outros defeitos:
Podem estar presentes deslocações, "túneis" de corrosão e linhas de crescimento.
Secção VIII Alexandrite sintética
Os métodos de síntese da alexandrite incluem os métodos de fluidez, de extração de cristais e de fusão por zona, que têm as mesmas propriedades físicas, composição química e propriedades ópticas que a alexandrite natural, sendo a única diferença as caraterísticas internas.
(1) Cores comuns
Aparece azul-esverdeado à luz do sol e castanho-avermelhado a vermelho-púrpura sob luz incandescente.
(2) Densidade
3,72 (±0,02)g/cm3 )
(3) Dureza: 8,5
(4) Fluorescência ultravioleta
Tanto a onda longa como a onda curta são de cor vermelha média a forte.
(5) Inclusões
① Método do fluxo: O fluxo residual aparece como inclusões semelhantes a veias e véus com uma aparência nebulosa; flocos de platina metálica hexagonais ou triangulares, inclusões em camadas frequentemente paralelas à distribuição do plano cristalino; padrões de crescimento lineares e claramente visíveis paralelos ao plano cristalino.
② Método de extração de cristais: Inclusões tipo agulha, inclusões fibrosas onduladas, padrões de crescimento curvos. Exibe fluorescência fraca de branco a amarelo sob luz ultravioleta de ondas curtas.
③ Método de fusão por zona: Bolhas esféricas, cores irregulares apresentando uma estrutura de vórtice.
(6) Espectro de absorção
O processo de produção de pedras preciosas sintéticas é um método de fusão a alta temperatura, pelo que não existem picos de absorção caraterísticos das moléculas de água.
Secção IX Crisoberilo sintético
O crisoberilo sintético é produzido principalmente pelo método de fluxo. As caraterísticas distintivas do crisoberilo natural residem nas inclusões; o crisoberilo natural mostra inclusões fibrosas e semelhantes a impressões digitais sob ampliação. As pedras preciosas transparentes podem apresentar padrões de geminação e superfícies de crescimento semelhantes a degraus. As inclusões comuns no crisoberilo sintético são resíduos de fluxo e flocos de platina triangulares ou hexagonais.
O método pull para sintetizar o crisoberilo apresenta inclusões semelhantes a agulhas e linhas de crescimento em forma de arco; o crisoberilo sintetizado por fusão de zona tem pequenas bolhas esféricas e estruturas semelhantes a vórtices.
Secção X Água-marinha sintética
As caraterísticas da água-marinha sintetizada pelo método hidrotérmico diferem das da água-marinha natural:
(1) Componentes
O teor de ferro divalente é relativamente elevado (2,67%-2,99%), e os elementos níquel e crómio estão ausentes, enquanto o Mg2+ Na+ estão ausentes.
(2) Espectro de infravermelhos
Apenas o pico de absorção da água do tipo I existe no espetro infravermelho, o Ni e o Cr podem ser medidos nos espectros ultravioleta e visível;
(3) Inclusões
As caraterísticas incluem inclusões fibrosas, semelhantes a unhas, semelhantes a agulhas, interfaces de cristais de sementes e pequenas lascas opacas.
Secção XI Opala sintética
A primeira opala sintética foi produzida pela empresa francesa GILSON, que começou a sintetizar a opala preta e a opala branca para o mercado da joalharia na década de 1970. Atualmente, existem cada vez mais tipos de opalas sintéticas no mercado. O aspeto e as propriedades físicas básicas da opala produzida por métodos comuns de precipitação química são semelhantes aos da opala natural, com uma composição química de SiO2 H2O , mas o teor de água é frequentemente inferior ao da opala natural, e alguns produtos sintéticos contêm uma pequena quantidade de ZrO4 .
(1) Caraterísticas estruturais
A principal caraterística distintiva da opala sintética são as caraterísticas das manchas de cor, sendo as mais típicas as manchas de cor colunares, as manchas de cor em mosaico, os limites claros das manchas de cor e uma estrutura tipo pele de lagarto na superfície das manchas de cor. A opala natural tem manchas de cor sedosas, enquanto a opala sintética apresenta frequentemente manchas de cor com padrões florais únicos. Estas manchas exibem estruturas caraterísticas de pele de lagarto, tipo escama, favo de mel, mosaico ou degraus com um efeito tridimensional pronunciado e limites de cor claros. A estrutura da pele de lagarto pode apresentar um padrão ondulado quando observada sob luz transmitida ou reflectida. As manchas de cor dos favos de mel, que se assemelham a grelhas hexagonais, estão dispostas regularmente, com as paredes dos favos de mel formadas por linhas brilhantes, enquanto o interior dos favos de mel individuais é mais escuro. As linhas hexagonais brilhantes são compostas por cores de interferência emitidas através dos espaços entre as partículas esféricas, enquanto o interior mais escuro dos favos de mel individuais se deve à fraca transmissão de luz das próprias partículas.
A deformação da opala sintética tem uma direção de crescimento colunar e, dentro de uma área colunar específica, a cor do jogo de cores é consistente. Se observada na direção colunar vertical, pode apresentar jogo de cores colunar.
As manchas de cor sedosa da Opala natural são causadas pela interferência do fluxo de líquido e pela alteração da pressão e tensão subjacentes no processo de formação do SiO2 esferas, que produzem fissuras e defeitos na estrutura das tiras de fibra entre as esferas, resultando na dispersão e reflexão difusa da luz de interferência.
(2) Caraterísticas ópticas
Um corpo homogéneo pode apresentar uma birrefringência anómala significativa.
(3) Caraterísticas físicas
A densidade é de 1,74-2,12 g/cm3,geralmente inferior a 2,06 g/cm3 e varia ligeiramente consoante os diferentes fabricantes. A dureza de Mohs 4,5-6 é inferior à da opala natural.
(4) Caraterísticas de fluorescência
A opala branca apresenta uma fluorescência azul a amarela de intensidade média à luz de ondas longas, sem fosforescência; à luz de ondas curtas, apresenta uma fluorescência azul a amarela média a forte, com fosforescência fraca. A opala negra não apresenta fluorescência amarela fraca ou mesmo de intensidade média sob luz de ondas longas, sem fosforescência; não apresenta fluorescência amarela fraca ou fraca sob luz de ondas curtas.
(5) Espectro de infravermelhos
A banda de absorção mais forte aparece a 3686 cm-1Existem duas bandas O-H a 2980 cm-1 e 2854 cm-1todos absorvidos abaixo de 2000 cm3
A diferença em relação à opala natural é mostrada na Figura 2-13.
(6) Comparação de caraterísticas
Para identificar as caraterísticas da opala natural, sintética e plástica, ver Quadro 2-12.
Quadro 2-12 Comparação da identificação da opala natural, da opala sintética e da opala plástica
| Nome do elemento | Opala natural | Opala sintética | Opala de plástico |
|---|---|---|---|
| Composição química | SiO2.nH2O | SiO2-nH2O (a opala de Gilson quase não contém água) | Matéria orgânica |
| Oligoelementos | Cl, Zr(parte) | ||
| Índice de refração | 1,42 ~ 1,47, Opala de fogo é 1,37 ~ 1,40 | 1. 45 ~ 1.46 | 1. 50 ~ 1.52 |
| Brilho | Brilho vítreo | Brilho vítreo | Brilho ceroso |
| Densidade (g/cm3) | 2.08 ~ 2.15, a Opala de fogo é 2.00 | 2,18 ~ 2,25 ou 1,88 ~1,98 | Flutuador |
| Dureza | 5 ~ 6.5 | 5.5 | Muito menos de 5 |
| Fluorescência ultravioleta | Nenhum a médio | Nenhum ou forte | Fraco ou forte |
| Inspeção da ampliação | As manchas de cor têm uma distribuição bidimensional (escamosa), o limite é difuso e as manchas de cor têm um brilho sedoso | As manchas de cor estão distribuídas em três dimensões (colunares), com um rebordo em mosaico e uma estrutura de pele de lagarto | Quase natural |
| Espectro de infravermelhos | 5265 cm-1 | 5815cm-1 ,5730cm-1,1730cm-1 | Diferente da Opala natural |
| Outros | Pode conter inclusões minerais naturais | Alguns dos produtos acabados são de cores vivas | É frequentemente combinado |
Secção XII Turquesa sintética
Atualmente, existem quatro tipos diferentes de produtos de turquesa. Um é feito a partir de uma mistura de tipos de anidrido hidratado e adicionado
adesivo, resultando numa estrutura granular com manchas brancas visíveis; um é sintetizado utilizando matérias-primas AI2O3 e Cu3（PO）4 pelo método P-Gilson; outra é feita por sinterização de pó sintético utilizando tecnologia cerâmica, tendo uma composição e estrutura semelhantes à turquesa natural; a última é a chamada turquesa reconstituída, cujo modelo de utilidade se refere a um produto feito de grânulos e pó de turquesa natural inferior tingido com CuSO4 e, em seguida, goma e pressurização. Entre estes, apenas o produto P-Gilson, embora rotulado como sintético, é considerado um produto regenerado de matérias-primas e não uma verdadeira turquesa sintética. A turquesa "Gilson" comummente vista no mercado tem duas variedades, uma com matérias-primas puras uniformes e outra com componentes que se assemelham à matriz da turquesa adicionados. A diferença em relação à turquesa natural é:
(1) Cores comuns
Azul, azul claro, cores semelhantes às da turquesa persa de alta qualidade. A cor é uniforme e homogénea.
(2) Composição
A composição é relativamente uniforme.
(3) Propriedades físicas
O índice de refração é relativamente baixo, de 1,610-1,650. Dureza 5-6.
(4) Espectro de absorção
O material sintético não tem o espetro de absorção da turquesa natural.
(5) Inspeção ampliada
Composto por inúmeras pequenas esferas azuis (o chamado efeito papa), pode apresentar "veios" pretos ou castanhos escuros em forma de teia ou pequenas partículas de pirite incrustadas, formando a "turquesa incrustada de ouro". As texturas dos fios de ferro artificiais estão distribuídas na superfície e geralmente não apresentam reentrâncias.
(6) Espectro de infravermelhos
Devido à distribuição irregular de partículas finas, é produzido um modelo de espetro de absorção amplo e suave, enquanto o espetro de absorção da turquesa natural não existe; ver Figura 2-14.
Secção XIII Malaquite sintética
A malaquite sintetizada pelo método de precipitação química é formada pela mistura do complexo de cobre e amoníaco [Cu(NH3)4]2+solução. E o carbonato de cobre CuCO3 aquecendo lentamente e, à medida que a temperatura aumenta, a solubilidade dos iões cobre diminui até atingir a supersaturação e precipitar, formando malaquite 2Cu(OH)2CaCO3. Pode ser dividido em três tipos com base na textura: em faixas, fibroso e celular.
(1) Malaquite sintética em faixas
É composto por cristais de malaquite em forma de agulha ou em forma de placa e malaquite granular, com uma largura de banda de 0,03-4 mm, em linha reta, ligeiramente curvada ou em forma de curva complexa, e a cor é de azul claro a azul escuro ou mesmo preto.
(2) Malaquite sintética fibrosa
É um agregado fibroso composto por monocristais espessos de 0,01-0,1 mm com vários milímetros de comprimento. Os cristais paralelos podem exibir um efeito de olho de gato quando polidos numa superfície curva, enquanto os cristais verticais, quando cortados, mostram uma secção transversal preta.
(3) Malaquite sintética celular
Existem dois tipos: radial e com bandas centrais. No tipo radial, as células estão dispostas num padrão de dispersão do centro para o exterior, com a cor das células a transitar do preto no centro para o verde claro no exterior; no tipo de faixa central, cada faixa é composta por grânulos com aproximadamente 0,01 -3 mm de tamanho, com cores que variam do verde claro ao verde escuro.
A malaquite sintética celular é a mais elevada destas três variedades, comparável à famosa malaquite russa dos Urais.
A malaquite sintética tem a mesma composição química e as mesmas propriedades físicas que a malaquite natural, com a diferença de que a malaquite sintética tem dois picos de absorção na sua curva térmica diferencial, enquanto a malaquite natural tem apenas um. No entanto, a análise térmica diferencial é um método de identificação destrutivo.
Secção XIV Lápis-lazúli sintético
O lápis-lazúli natural é composto por lápis-lazúli, azurite, natrolite e pequenas quantidades de calcite e pirite. Pode também conter diopsídio, mica e hornblenda.
Em 1954, a Alemanha utilizou o método de fusão por chama para imitar o lápis-lazúli, obtendo um material policristalino contendo espinélio de Co e pirite. Até 1974, surgiram quatro tipos de imitações de lápis-lazúli: uma é feita a partir de tipos de anidrido ácido anidro, com adesivo adicionado, apresentando uma estrutura granular com manchas brancas. O segundo tipo é um produto sintético fabricado por P. Gilson através de um método de precipitação química; o terceiro tipo é fabricado por sinterização de pó sintético através de técnicas cerâmicas, entre as quais as que apresentam manchas brancas e quartzo, calcite, e as azuis são calcite de sódio e pedra azul, que não são verdadeiro lápis-lazúli; o quarto tipo é o lápis-lazúli reconstruído. Entre eles, os produtos fabricados pelo método de precipitação química de P. Gilson são réplicas, não são verdadeiros materiais sintéticos, mas contêm uma maior quantidade de fosfato de zinco hidratado. As suas caraterísticas são:
(1) Transparência
Completamente opaco.
(2) Cor
Azul, azul-violeta, com uma distribuição uniforme das cores.
(3) Densidade
Geralmente inferior a 2,45 g/cm3e com maior porosidade, o seu peso aumentará após ser colocado em água durante um período de tempo, o que é particularmente eficaz para identificar pedras preciosas incrustadas.
(4) Inclusões
Vestígios de pirite e calcite muito finos e uniformemente distribuídos. A pirite tem uma forma angular simples com arestas rectas, apresentando manchas roxas profundas caraterísticas à luz reflectida, distribuídas regularmente, sem anéis azuis profundos à sua volta.
(5) Fluorescência:
Sem fluorescência.
Secção XV Jade sintético
Desde 1963, quando Bell e Roseboom descobriram que o jade é um mineral de baixa temperatura e alta pressão, começaram as tentativas de sintetizar o jade. Na década de 1980, a GIA relatou produtos da General Electric (GE) em 2002.
(1) Composição química
SiO2 é 59,74%-61,72%, AI2O3 é 23,90%-24,97%, Na2O é 13,65%-14,85%, Cr2O3 é de 0,05%-0,07%, K2O é 0,02%-0,04%, CaO é 0,02% -0,04%. Comparado com o jade natural, é caracterizado por um baixo teor de Fe, e Ca, Mg é significativamente mais baixo.
(2) Cor
Principalmente verde e amarelo-esverdeado, corado principalmente por Cr3+.
(3) Transparência e brilho
Translúcido. Brilho vítreo.
(4) Estrutura
Estrutura microcristalina e granulação fina, com microcristais de jadeíte parcialmente dispostos numa estrutura direcional paralela ou ondulada.
(5) Densidade
3,31-3,37g/cm3
(6) Índice de refração
1,66 (medição pontual).
(7) Fluorescência
O azul-branco LW tem uma fluorescência fraca e o cinzento-verde SW tem uma fluorescência forte.
(8) Espectro de absorção
No espetrómetro de mão, são visíveis três bandas de absorção estreitas com intensidades de absorção variáveis na região vermelha.
(9) Espectro de infravermelhos
A banda de absorção no infravermelho causada pelas vibrações de estiramento do hidroxilo 3373 cm-1, 3470 cm-1, 3614 cm-1 indica que a jadeite sintética cristaliza a temperaturas médias a baixas, a alta pressão e na presença de água (Figura 2-15). Em geral, as diferenças nas bandas de absorção de infravermelhos entre a jadeite sintética GE e a jadeite natural são insignificantes na região da impressão digital espetral de infravermelhos.
Secção XVI Síntese de zircónio cúbico
O óxido de cobalto cúbico, também conhecido como "diamante CZ", foi sintetizado pela primeira vez por cientistas soviéticos e comercializado com sucesso como um substituto do diamante na década de 1970, e também é referido como "diamante russo" (este nome foi agora descontinuado).
1. Caraterísticas de identificação da zircónia cúbica sintética
(1) Nome do material
Zircónio cúbico sintético (Nota: Existem relatos de ocorrência natural de óxido de chumbo cúbico, que é extremamente instável e se transforma facilmente em minério de chumbo ortorrômbico).
(2) Composição química
ZrO2 frequentemente combinado com CaO ou Y2O3 como estabilizadores e vários elementos corantes.
(3) Estado cristalino
Plasma de cristal.
(4) Sistema cristalino e formas cristalinas comuns.
Sistema isométrico de cristais, muitas vezes em pedaços.
(5) Cores comuns
Pode apresentar-se em várias cores, geralmente incolor, cor-de-rosa, vermelho, amarelo, laranja, azul, preto, etc.
(6) Dureza: 8,5
(7) Densidade: 5,6- 6,0 g/cm3
(8) Fratura
Fratura em forma de concha.
(9) Índice de refração
2,15- 2,18, ligeiramente inferior ao do diamante (2,417).
(10) Lustre
Sub-adamantina a brilho de diamante.
(11) Espectro de absorção
Os materiais incolores e transparentes têm uma boa transmitância na gama de luz visível; os materiais coloridos podem ter picos de absorção e exibir uma forte absorção na luz ultravioleta. Podem ser observados espectros de terras raras.
(12) Fluorescência ultravioleta
Varia consoante a cor. Incolor: fraca a média em ondas curtas, amarelo-alaranjado: média a forte em ondas longas, amarelo-verde ou amarelo-alaranjado.
(13) Inspeção da ampliação
Geralmente limpa, pode conter resíduos de zircónio não fundido, por vezes com aspeto de migalhas e bolhas.
(14) Propriedades químicas
Muito estável, resistente a ácidos e bases, com boa resistência à corrosão química.
(15) Efeitos ópticos especiais
A dispersão é muito forte (0,060).
2. Identificação de zircónio cúbico e diamante sintéticos
As propriedades da zircónia cúbica sintética são muito próximas das do diamante. A dureza Mohs da zircónia cúbica sintética é de 8,5, ligeiramente inferior à dos rubis e safiras, permitindo facetas nítidas e perfeitas quando polidas, e a superfície lisa não é facilmente riscada ou desgastada. Além disso, a zircónia cúbica sintética pode ser produzida com excelente transparência e em produtos completamente incolores. Assim, quando polidas em pedras redondas de corte brilhante, parecem exatamente como diamantes e são quase indistinguíveis. Para além das incolores e transparentes, a adição de uma pequena quantidade de elementos corantes à zircónia cúbica sintética pode produzir produtos vermelhos, amarelos, verdes, azuis, roxos e magenta vibrantes.
Embora a zircónia cúbica sintética se pareça com um diamante quando cortada em pedras preciosas, existem alguns métodos simples para as distinguir.
A densidade da zircónia cúbica sintética é de cerca de 6,0 g/cm3que é 1,7 vezes a densidade do diamante a 3,5 g/cm3Ou se pode desenhar na superfície da amostra com uma caneta oleosa, deixando linhas claras e contínuas na superfície do diamante, enquanto que na superfície da zircónia cúbica sintética aparecem pequenas gotas descontínuas; ou se pode embaciar a amostra com o hálito, em que a amostra que embacia rapidamente é um diamante e a que embacia lentamente é a zircónia cúbica sintética. Naturalmente, para os distinguir com precisão, é melhor utilizar instrumentos de identificação, tais como reflectómetros, medidores de condutividade térmica, microscópios, etc.
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