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