Синтетический берилл (изумруд)
В середине прошлого века при нагревании порошка природного изумруда в боросиликатном расплаве получили несколько кристаллов изумруда призматической формы. Дальнейшие работы в области синтеза изумруда связаны с исследованием метода кристаллизации из расплавов компонентов, составляющих изумруд, с применением различных флюсов – окисей лития, молибдена и др. До 50-х гг. XX в. синтез изумрудов исследовался в лабораторных условиях. Первый коммерческий изумруд был изготовлен К.Ф. Чатэмом (США), а позже П. Жильсоном (Франция).
В настоящее время известен ряд промышленных методов выращивания синтетических изумрудов, применяемых в СССР, США, Японии, Франции, ФРГ и других странах. Известны синтетические изумруды типа – "Эмерита" или "Симеральд", изготовляемые в Австрии. Они представляют собой ограненные вставки из светлого берилла, на которые наращен слой синтетического изумруда толщиной 0,3 мм. Цвет их бледно-зеленый.
Фирмы "Чатэм" (США) и "Жильсон" (Франция) выпускают синтетические изумруды типа "Эмеральз", выращенные из раствора в расплаве с флюсом на затравку из пластин берилла. В качестве флюса применяют окиси лития и вольфрама или окиси лития и молибдена. Процесс синтеза протекает очень медленно – в течение месяца наращивается слой толщиной в 1 мм.
Рис.3. Схема установки для выращивания изумрудов:
1 – растворитель; 2 – цилиндрический платиновый стакан; 3 – смесь из двух компонентов; 4 – затравочное устройство; 5 – платиновая отбойная пластина; 6 – третий компонент; 7 – платиновый тигель.
В последние годы получил развитие гидротермальный метод синтеза изумрудов, при котором рост кристалла изумруда осуществляется также на затравку из природного берилла при температуре 500 – 600 °С, давлении 70 – 140 МПа с заполнением автоклава расплавом на 2/3 объема. Скорость роста кристаллов 0,8 мм/сутки. Этим методом выращиваются изумруды фирмой "Линда" (США). Более точная технология и условия синтеза изумрудов фирмой не публикуются и считаются коммерческой тайной фирмы.
Интересен метод синтеза изумруда, разработанный японскими исследователями Хиронаса и Сэйдзо. Установка представляет собой платиновый тигель с горизонтальной платиновой отбойной перегородкой. Нижняя часть тигля разделена цилиндрической платиновой стенкой (рис. 3). Смесь из любых двух компонентов (SiO2, A12O3, ВеО2) помещают в кольцевое пространство, третий компонент – в центральную часть. В верхней части отбойной перегородки размещают затравочные кристаллы. Затем в реактор вводят растворитель из молибдата лития или пятиокиси ванадия и всю систему равномерно нагревают до температуры выше точки плавления каждого из компонентов смеси. Когда температура каждой из изолированных компонентов смеси становится выше точки плавления растворителя, начинается плавление. В результате диффузии компоненты поднимаются к затравочным кристаллам, проходят через отбойную перегородку и смешиваются в верхней части. После этого начинается процесс роста изумрудов на затравках.
Далее расплав выдерживают при постоянной температуре в течение определенного времени, затем медленно охлаждают, массу извлекают из тигля и растворяют в воде, где в качестве растворителя применяют молибден лития, или в соляной кислоте, если растворителем служит пятиокись ванадия. В результате получают прозрачные бесцветные кристаллы, не отличающиеся по физическим, химическим свойствам от природного изумруда. Красивый зеленый цвет достигают добавлением небольшого количества в раствор окиси хрома. Японская фирма «Киоте Керамик и К°» этим методом изготавливает около 300 карат в год синтетических изумрудов. Успешно выращиваются изумруды в СССР, этим занимаются научные лаборатории Новосибирского университета.
Смотрите также
Свойства и применение железа
...
Источники возбуждения спектров
В практике
атомно-эмиссионного спектрального анализа в качестве источников возбуждения
спектров применяют пламя, электрические дуги постоянного и переменного тока,
низко- и высоковольтную конденсир ...
Димеризация, олигомеризация и полимеризация этилена под действием комплексов никеля, содержащих хелатные лиганды
Реакции этилена, приводящие к образованию димеров, олигомеров и полимеров
этилена представляют существенный интерес для химической промышленности. Эти
реакции могут приводить к образованию л ...