Кристаллическая структура

Кристаллами называют твердые тела природного или синтетического происхож­дения, имеющие форму правильных много­гранников. Атомы и молекулы размещаются в них в строго определенной последователь­ности.

Кристаллическое строение имеет боль­шинство минералов и металлов. Кристаллы весьма разнообразны по форме, величине и цвету. Даже в необработанном виде кри­сталлы довольно красивы, и многие вполне справедливо считают их «цветами неорга­нической природы».

Характерная особенность кристаллов, в том числе и драгоценных камней, в том, что они при благоприятных условиях могут ра­сти, увеличиваться в размерах. Впервые на это замечательное свойство кристаллов об­ратил внимание датский ученый Николай Стено (1638 —1686). В труде «О твердом, естественно содержащемся в твердом» он указал, что природные кристаллы растут из соответствующих растворов, «как соли из воды». Этим Стено опроверг господство­вавшее в то время среди алхимиков мнение, что природные кристаллы были когда-то раз и навсегда созданы богом.

Форма кристаллов у разных минералов, как правило, различна. По этому признаку можно иногда отличать минералы один от другого. Но имеются и такие минералы, у которых форма кристаллов по внешнему ви­ду одинакова. Форму октаэдра, например, могут иметь кристаллы алмаза и шпинели, а форму ромбододекаэдра — кристаллы гра­ната и того же алмаза. Но бывает и так, что одно и то же вещество одной и той же мо­дификации имеет несколько кристалличе­ских форм. Это относится, например, к гра­нату, алмазу и кварцу; в этом случае очень трудно определить кристалл, основываясь только на его внешней форме.

Огранка

Природные кристаллы драгоценных кам­ней обычно внешне малопривлекательны. Чтобы выявить присущую им красоту, драгоценные камни подвергают огранке, а за­тем — шлифовке и полировке. Главное внешнее качество драгоценных камней заключается в «игре» света, и поэтому от искусства гранильщика зависит многое в выявлении красоты, скрытой в камне. В каж­дом конкретном случае для камня подбира­ют наиболее удачную огранку.

Основные формы огранки драгоценных камней: 1. бриллиантовая шлифовка (а — вид сбоку, б — вид сверху, в — вид снизу); 2. огранка клиньями; 3. шлифовка «роза»; 4. ступенчатая шлифовка (а — квадрат, б — прямоугольник); 5. «кабошоны» (а — одинарные, б — с плоским верхом, в — двойные)

Существует много форм огранки камней. Они делятся на чистые, комбинированные и смешанные.

К чистым формам огранки относятся бриллиантовая, розой, ступенчатая, клинья­ми и кабошон.

Наиболее употребительную форму ог­ранки алмазов — бриллиантовую предложил в 1456 г. Людвиг Беркэм. Она применяется для шлифовки алмаза, горного хрусталя, циркона, турмалина, топаза, иногда изумру­да и рубина.

«Портретный алмаз» (Из алмазного фонда СССР)

Но и эта классическая огранка подверг­лась значительным изменениям. Вначале в бриллиантовой огранке вокруг нижней и верхней площадок делалось всего по 16 гра­ней, затем появилась двойная бриллианто­вая огранка с 32 боковыми гранями, распо­ложенными вокруг площадки в два ряда. В настоящее время применяют тройную бриллиантовую огранку с 56, 64 или 88 гра­нями. При тройной бриллиантовой огранке игра света значительно усиливается.

Сейчас входит в моду новая огранка типа «принцесса». Ее предложил венгр Арпан Неджи. Ограненный камень имеет форму пластинки с чередующимися правильными канавками. Верх пластинки шлифуется в форме площадки, а низ нарезан серией V образных канавок, хорошо отражающих лучи. Огранка «принцесса» помогает стан­дартизировав производство камней различ­ной формы и размеров. Существенное преимущество нового типа огранки еще и в том, что, распилив один октаэдрический кристалл алмаза, можно получить два брил­лианта, а используя форму «принцесса» — четыре пластинки.

Высокую оценку специалистов получил алмаз в форме сердца. Сверху он имеет вид двух отполированных полукружий, сое­диненных в верхней точке под углом 90 гра­дусов. На нижней поверхности нанесены ка­навки на расстоянии 0,9 миллиметров друг от друга. Для получения эффекта полного внутреннего отражения бока канавок накло­нены под углом 41°.

Огранка кабошон используется для об­работки бирюзы, сапфиров, изумрудов, опа­ла, лунного камня, яшмы, иногда рубинов и других камней.

Огранка клиньями применяется для от­делки цветных камней — таких, как ляпис-лазурь, агат, яшма и другие.

Ступенчатая огранка в форме квадрата, прямоугольника, ромба с любым числом ступеней используется для обработки про­зрачных цветных камней — изумрудов, гра­натов, гиацинтов, иногда для рубинов и сап­фиров.

Комбинированная огранка получается при смешанном применении описанных выше чистых форм огранки.

Комбинированные и специальные формы огранки очень разнообразны, они могут быть применены к любым драгоценным и поделочным камням в зависимости от инди­видуальных особенностей данного камня.

Имитация драгоценных камней

Подделка драгоценных камней имеет не менее давнюю историю, чем сами камни. И чем ценнее камень, тем изощреннее были методы его подделки.

Еще в средние века алхимики Альберт Великий и Фома Аквинский составили описа­ние разных способов подделки драгоцен­ных камней.

В XVII веке был разработан общий ме­тод подделки камней из свинцового стек­ла — путем сплавления кремнезема, окиси свинца и поташа; для окраски стекла под цвет имитируемого камня к сплаву добавля­лись соответствующие окислы металлов.

Один из наиболее старых способов под­делки довольно простой: более ценные камни подменялись менее ценными, напри­мер, горный хрусталь, корунд и другие про­зрачные камни выдавались за алмаз, а зе­леный корунд, демантоид и подходящие по цвету разновидности турмалина — за изумруд.

К грубому виду подделки принадлежат и так называемые дублеты. Дублет состоит из двух незаметно соединенных частей; в верх­ней помещается настоящий камень, а в ниж­ней — соответствующим образом окрашен­ное стекло или менее ценный камень. Таким способом подделывают обычно изумруды.

Искусно научились подделывать бирюзу, подкрашивая плохие ее сорта берлинской лазурью, а также окрашивая изделия из ко­сти солями железа.

На Урале до Октябрьской революции очень ловко подделывали изумруды. В ка- ком-нибудь бесцветном камне выдалблива­лась полость, которую заполняли зеленым раствором соответствующей соли хрома. Отверстие тщательно заделывалось. Либо камень разрезали и окрашивали плоскости разреза, а затем разрезанные части снова склеивали.

Многие ювелирные предприятия Запада владеют и в настоящее время «секретами» по превращению малоценных камней в «до­рогие» самоцветы.

Для придания драгоценным и цветным камням более ярких оттенков их подсвечи­вают различными химическими красителями. Некоторые камни меняют окраску при воз­действии на них радиации, рентгеновских или ультрафиолетовых лучей.

Современная ювелирная промышлен­ность все в большем масштабе применяет синтетические драгоценные камни — рубины, сапфиры, а также различные имитации драгоценных камней из стекла, пластмасс и некоторых металлов.

Имитация из стекла

Стекло — наиболее распространенный и дешевый заменитель драгоценных камней, и притом наиболее удачно имитирующий их внешние свойства.

Еще в конце XVIII века немецкий ювелир Ж. Страс предложил точную рецептуру для подделки драгоценных камней.

Он брал 38,2 процента кремнезема, 53,0 процента окиси свинца и 8,8 процентов поташа и добавлял в эту смесь незначи­тельное количество буры, глицерина и мышьяковистой кислоты. Сплав такого соста­ва дает большую дисперсию света. По име­ни изобретателя этот сплав назвали стразом.

Имитация некоторых драгоценных кам­ней сводится к тщательному смешиванию порошка страза с соответствующими окис­лами металлов и последующему сплавлению шихты. Техника изготовления изделий из та­кого стекла очень проста. Еще не затвердев­шую стеклянную массу помещают в спе­циальные штампы, где изделия спрессовы­вают по форме, принятой для огранки ими­тируемых камней. Чтобы улучшить их внешний вид, эти сплавы, как и настоящие камни, подвергают шлифовке и полировке. Так выпускаются заменители самоцветов.

Для изготовления имитаций возможна и другая композиция шихты. Например, окись кремния можно брать в пределах от 40 до 65 процентов, окись натрия и калия — от 10 до 20, окись свинца — от 14 до 40 процентов. Алмаз имитируют из чистого страза, прида­вая этому бесцветному сплаву форму брил­лианта или розы. Рубин имитируют, прибав­ляя к стразу 0,1 процента кассиевого пурпу­ра, сапфир — 2,5 процента окиси кобальта, изумруд — 0,8 процента окиси меди и 0,02 процента окиси хрома. Гранат любого от­тенка имитируется добавлением соответст­вующего количества кассиевого пурпура.

На основе страза можно имитировать, путем подбора соответствующих красите­лей, любые цвета, тона и оттенки.

Имитация из пластмасс

Широкое применение для имитации дра­гоценных камней нашли в ювелирном про­изводстве аминопласты и акрилаты.

Акрилаты — полимеры эфиров акрило­вой и метакриловой кислоты. Наиболее рас­пространен полимер метилового эфира метакриловой кислоты.

Древнеримская гемма

Аминопласты — продукты конденсации аминов (мочевина, меламин и др.) с альде­гидами, чаще всего формалином.

Имитация жемчуга

Оригинальная имитация жемчуга была разработана в XVI веке в Венеции. Полые стеклянные шарики покрывались с внутрен­ней стороны специальным составом, полу­ченным из чешуи рыбы уклейки. Этот со­став дает световую игру подобно настоя­щему жемчугу.

Изделие из нефрита

В настоящее время при имитации жемчу­га стеклянные шарики заменяют пластмас­сой. Для изготовления искусственного жем­чуга применяется полупрозрачная белая пластмасса (молочного цвета), из которой штампуется основа жемчужины. Эта основа покрывается специальным клеем — коллаге­ном, а затем погружается в эмульсию, со­держащую на 100 миллиграммов ацетона 25 граммов прозрачного целлулоида и 5 граммов жемчужного пата.

Знаменитые алмазы

Находка крупных алмазов — редкое яв­ление. О крупных алмазам слагаются расска­зы, которые переходят из поколения в по­коление и превращаются в легенды.

Самых крупных алмазов всего единицы. Они известны по именам. Вот некоторые из них.

Алмаз «Орлов». Имеет полушаровидную форму, отличается совершенной прозрач­ностью. До Великой Октябрьской револю­ции алмаз «Орлов» украшал скипетр русс­ких императоров и вместе со скипетром оценивался в 2 339 410 рублей золотом. По преданию «Орлов» происходит из Индии, где он был найден в начале XVII столетия. Был куплен у персидского купца графом Орловым — фаворитом императрицы Ека­терины II за 450 ООО рублей, ежегодную пен­сию (4 500 рублей) и дворянскую грамоту.

Алмаз «Регент». Был найден в Индии, в районе Голконды, в 1702 году. После ряда «приключений» на Еостоке попал во Фран­цию, где в честь герцога Орлеанского, ре­гента при несовершеннолетнем Людови­ке XV, получил свое название. В начале французской революции «Регент» был вы­ставлен для публичного осмотра. Камень был заключен в стальную оправу, прикован к подставке стальной цепью, охранялся дву­мя жандармами. Смотреть на бриллиант разрешалось только через небольшое окошко.

Но в 1792 г. все сокровища французской короны были похищены роялистами, сто­ронниками казненного короля. Вместе с другими сокровищами пропал и «Регент», который, однако, вскоре был найден.

Во времена французской империи «Ре­гент» украшал шпагу Наполеона, но был по­терян им вместе со шпагой в битве при Ва­терлоо. Шпагой и алмазом завладели немцы…

Алмаз «Санси». Один из самых краси­вых камней, отличающийся особой прозрач­ностью. По преданию, алмаз украшал каску Карла Смелого и был потерян в одном из сражений.

Еще в 1781 г. алмаз «Санси» значился в сокровищах французской короны; в 1792 г. он был похищен вместе с другими драгоценностями.

В 1880 г. через подставное лицо брил­лиант был продан в Россию потомку извест­ных уральских заводчиков П. Н. Демидову за 500 тысяч франков. Узнав об этом, француз­ское правительство затеяло судебное дело за право владения камнем. Только через пять лет выяснилось, что алмаз законно при­надлежал одной французской аристократке и был продан ею.

Символика камней

Из-за необычных и не понятных прежде некоторых свойств драгоценных камней многие люди верили в их сверхъестествен­ное происхождение и магическую силу. В древности и особенно в средневековье большое распространение получили аму­леты.

Амулеты из драгоценных камней долж­ны были приносить счастье своим владель­цам, предохранять их от несчастий, защи­щать от болезней, от «дурного глаза» и на­говоров.

Каждому драгоценному камню приписы­вались особые качества. По свидетельству английского посла при русском дворе Горсея, царь Иван Грозный полагал, что алмаз «укрощает ярость и дает воздержание и це­ломудрие»; рубин излечивает «сердце, мозг и память человека, восстанавливает силы, очищает кровь»; сапфир «хранит и увеличи­вает мужество, веселит сердце, радует все чувства»…

Кулон из искусственного рубина

Некоторым драгоценным камням припи­сывали целебные свойства, принимали их в качестве лекарства в виде порошков. В старинных русских лечебниках сказано, что че­ловек, который носит при себе бирюзу, никогда не может быт убит, «понеже никогда не видали этот камень на убитом человеке». А бирюза, принятая в порошке, «вылечивает от змеиных укусов и других пакостей».

С развитием химии и научной медицины изменились взгляды на значение драгоцен­ных камней в истории культуры, на перспек­тивы их использования в будущем.

Сейчас уже никто не придает серьезного значения символике камней или их лечеб­ным качествам.

Новое применение и назначение самоцветов

Драгоценные камни в наши дни находят разнообразное применение — и главным об­разом в технике. Именно здесь, в технике, открылись их неоценимые, поистине «драго­ценные» свойства, способствующие невидан­ному до сих пор повышению производительности труда, возникновению новых областей научных и технических знаний. Люди заста­вили мертвый камень «заговорить» в пьезо­кварцевых приборах и «решать задачи» в электронно-вычислительных машинах — их сердцем (или, вернее, «мозгом») служат не­которые разновидности железистых грана­тов. А такие сверхтвердые драгоценные кам­ни как рубин и алмаз уже давно использу­ются в технике.

Известно, что по числу рубиновых кам­ней в часах судят об их качестве. На искусст­венно выращенных рубинах в 1960 году были созданы первые оптические кванто­вые генераторы — лазеры.

Алмаз используется как абразивный ма­териал, в качестве режущего инструмента; в некоторых случаях, например, при обра­ботке сверхтвердых сплавов, алмазы абсо­лютно незаменимы.

Горный хрусталь идет на изготовление пьезокварцевых пластинок, используемых в качестве источника пьезоэлектричества и ультразвуковых волн. Развитие подводного флота было бы немыслимо без применения ультразвуковой локации. Кварц, точнее, пьезокварцевые пластинки — это «глаза и уши» подводных лодок.

Оптический флюорит применяют для из­готовления специальных оптических линз, прозрачных для инфракрасных и ультрафиолетовых лучей. Аппаратами с такой оптикой можно фотографировать ночью и в любом тумане. Самолеты, снабженные соответствующим оборудованием, могут летать в лю­бую погоду.

В. С. Петров, заведующий лабораторией синтеза минералов МГУ