Pietre artificiale

Video: Cum de a face pietre artificiale?

În prima jumătate a secolului al XIX-lea a fost făcut încercări de a fabrica prima tentativă pietre prețioase sintetice, și a început în secolul XX, noile tehnologii sunt deja furnizarea de monocristale mari nemetalice și corpuri metalice: materiale semiconductoare, piezoelectrice, feromagnetic și ferimagnetic.

Toate acestea fac posibilă producerea de cantitățile necesare de cristal sintetic având o gamă largă de proprietăți și domenii de aplicare. Un rol important în crearea de pietre sintetice jucat descoperiri în domeniul chimiei analitice - în special, o analiză chimică detaliată a pietrelor prețioase a făcut posibilă sinteza de rubin artificial.
Sarcina a fost dificilă, deoarece oxidul de aluminiu, care este compus dintr-un rubin, doar topește la o temperatură de 2045 grade C.

arzător de oxigen-hidrogen a fost utilizat pentru a obține temperatura dorită.

Francezul Marc Gaudin, un aliaj de aluminiu și potasiu, a fost mai întâi topit bile de alumină și le-a dat o culoare roșie cu dicromat de potasiu. Rezultatul, cu toate acestea, purtat puține asemănări cu un rubin real: cristale au fost mici și plictisitoare. La zece ani după primele rubine sintetice alt francez - Jacques Joseph Ebelman - safire albe obținute prin topirea alumină în acid boric, și Edmond FREMY împreună cu unul dintre elevii săi pentru a sintetiza oxid de aluminiu, un aliaj de aluminiu și oxid de plumb.

Aluminat rezultantă a topiturii de plumb menținut la o temperatură ridicată într-un creuzet de porțelan, rezultând în silicat de plumb format și oxid de aluminiu cristalizat ca safir alb, care, după adăugarea sărurilor cromici dobândite aspectul rubin roșu.

rezultate chiar mai bune au fost obținute Auguste Fremy și Verneuil, dar sunt derivate pietre sintetice pentru a obține amenda.

Verneuil a dezvoltat o nouă tehnologie rubinele sinteză industrială de mari dimensiuni, care constă în topirea alumină cu adăugarea colorantului în focul unui arzător cu gaz special conceput.

Oamenii de știință au încercat să sintetizeze diamant - cea mai grea a mineralelor, dar dacă pentru producția de safir sintetic a fost destul de singur, la temperaturi ridicate, apoi transformarea grafitului în diamant ar trebui să aibă mai mult și o mulțime de presiune. Tehnologia necesară pentru a atinge o temperatură de 3000 ° C și o presiune de 7000 MPa, dar la intersecția dintre secolele XIX și XX, astfel de echipamente nu exista.

Sinteza corindon este realizată într-un aparat Verneuil, a cărui parte principală este un arzător de oxigen-hidrogen.

Alumina a fost turnat lent în vas printr-un tub vertical, care este alimentat, de asemenea, hidrogen și oxigen. La ieșirea tubului gazele sunt aprinse, creând o temperatură capabilă topi alumină. Pe un suport, montat în tabelul mobil într-un plan vertical, format prin topitura picături corund sintetic pere cristal sau în formă de con. După obținerea hrănire cantități de cristal alumină necesară este terminată, cristalul se răcește și se separă de bază. durează câteva ore pentru producerea unui singur cristal.

Cristale corindon sintetic ajunge la o înălțime de 2 - 5 cm, lățime de 1 - 2,5 cm, iar greutatea de 50 - 300 carate. Numai creația Percy Williams Bridgman-prefectura și Balthasar fundal Platenom presă de balotat firme permise „ACEA“ și „General Electric“, a încercat să sinteza diamante la scară industrială. După al doilea război mondial a început să lucreze intens pe sinteza și alte cristale unice, este de a încerca să le crească din faza lichidă.

In prezent, cercetarea se desfasoara in domeniul de transformare, monocristale de aluminosilicat de sodiu și potasiu, în spate și aluminosilicați prin schimb ionic. Dezvoltarea rapidă a fizica stării solide din ultimele decenii ale secolului XX a fost posibilă prin dezvoltarea unor noi metode pentru producerea de cristale mari singulare. O metodă de sinteză a acestora constă în cristalizarea din soluție la presiunea atmosferică.

Aceasta a produs o soluție suprasaturată a substanței - componenta principală a cristalului, de exemplu, sulfat de cupru, - și este plasat cristal embrion, care este atașat la o mișcare de rotație pentru o creștere mai eficientă. Din soluțiile apoase, este posibil să se obțină cristale foarte mari, uneori cu o greutate de peste 20 kg. La fel de comună este metoda hidrotermală - cristalizare din soluție apoasă, la presiuni si temperaturi ridicate de peste 100 ° C

Astfel preparat, de exemplu, cristale de cuarț. granule de cuarț sunt plasate în soluție de carbonat de sodiu cinci procente in partea de jos a autoclavei sigilat unde temperatura este menținută la aproximativ 400 grade C, un cristal de sămânță este plasată într-o zonă în care câteva zeci de grade sub temperatura. Cu o presiune menținută constantă de aproximativ 120 MPa bucăți de cuarț de pe fundul vasului pentru a dizolva și cristalul, temperatura în jurul căreia inferior, începe să se ridice. Astfel obținut cristale beril, granat, topaz, jad și muscovit.

Pentru creșterea cristalelor de metal, anorganici și compuși organici care utilizează cristalizarea cu răcirea materialului topit, aceeași structură cristalină.

Dispozitivele folosite în acest variază considerabil, deoarece punctul de topire al substanțelor sunt foarte diferite - gama lor este de la - 271 la 3700 grade C. pentru prima dată a fost aplicat această metodă pentru cristalizarea din fire metalice monocristaline: un creuzet plasat într-un cuptor cu metalul topit, temperatura de care este ușor depășită Temperatura de cristal de sămânță plavleniya- imersat în topitură, după care o mică viteză constantă ridicată deasupra suprafeței.

In mod similar, cristalele semiconductoare cultivate - germaniu și siliciu.

Există, de asemenea, o metodă pentru producerea cristalelor prin transformări polimorfe: cu ajutorul grafit, carbon sau funingine preparate diamante artificiale. monocristale sunt utilizate pe scară largă în dispozitive optice, dispozitive de înregistrare radiații nucleare, lasere și mazerah- adesea ele sunt folosite ca semiconductori, feritele, pietre prețioase.

În optice cristal industria fabricate lentile, prisme, polarizatoare și filtre. O caracteristică utilă a unor cristale - de exemplu, cuarț sau fluorina - este permeabilitatea lor la radiațiile infraroșii și ultraviolete. Pentru producerea polarizatoare folosesc cristale de calcit și nitrat de sodiu.

Contoare înregistrarea radiațiilor nucleare, sunt furnizate cristale de scintilație realizate de obicei din ioduri de metale alcaline de pescuit. Aceste cristale sunt folosite în analiza radiochimice, radiobiologie, căutarea minereurilor elemente radioactive. Utilizarea pe scară largă a tehnicii este fenomenul de piezoelectricitate, adică apariția sarcinilor electrice sub influența tensiunii sau compresiune a cristalului.

Cel mai frecvent utilizat este un Piezocuarț - placa din cristalele sunt stabilizatori în frecvența radio utilizate în telefon și în buzerul - dispozitive care permit determinarea adâncimii, locație icebergs set sau școli de pește.

Deoarece semiconductoare monocristaline de siliciu și germaniu sunt cel mai frecvent utilizate, iar elementele de rezistență sunt realizate din materiale semiconductoare din carbură de siliciu. Produs prin sinterizare de ferită cu excepția dobândi proprietăți proprietăți feromagnetice poluprovodnikov- și structura lor poate fi schimbată cu ușurință, și în timpul sintezei, la o temperatură de 900 - 1400 grade C - altereaza forma dorită. Singurele Cristalele sunt de o mare importanță în fabricarea de lasere și masers. Utilizat în masers astronomie permit să ia semnale slabe, oferind mai mult decât amplificarea lor înmiit fără distorsiuni.

Aceste dispozitive sunt împărțite în masers care funcționează în gama infraroșu, domeniul UV și în gama de lumină vizibilă.

monocristale sintetice sunt utilizate pe scară largă în bijuterii, iar cele mai populare pietre sintetice sunt corindon, cuarț și granat de ytriu de aluminiu. Piatra turnare o varietate de elemente menționate - conducta cadru mașină, unelte, - turnate din rocă topită. Ca rezultat, topirea și cristalizarea roca creată de substanță cu granulație fină cu proprietăți tehnice în multe privințe depășesc caracteristicile fontă, porțelan sau sticlă.

Primele elemente de bazalt si andezit au fost turnate în Franța. Materia primă, în funcție de compoziția sa este reglată la o temperatură de 1300 - 1750 ° C, apoi se răcește la 800 - 1000 ° C și se toarnă în forme. Durata răcirii influențează gradul agentului de cristalizare. În afară de bazalt și andezit pentru a efectua turnarea de piatra folosite diabazul, amfibolite și alte roci.

Odată cu dezvoltarea industriei a existat o nevoie pentru dezvoltarea de noi materiale abrazive - sub formă de praf sau fabricate sub forma unui strat abraziv depus pe baza uneia sau alta, din moment ce volumul de corindon natural extras nu mai putea satisface nevoile tuturor industriilor în care a fost utilizat.

Fabricarea de materiale abrazive a început atunci când Edward a primit carbură de siliciu Acheson. Puțin mai târziu, a dezvoltat tehnologia de fabricare a tehnică de bauxită corindon artificial prin topirea într-un cuptor cu arc electric. În prezent, un produs de calitate superioară - corindon alb - realizate din alumină.

Karsteklobid silice obținută prin fuziune într-un cuptor electric, la o temperatură de 2100 - 2400 ° C dintr-o sarcină care constă din nisip de siliciu, cărbune, sare și rumeguș.

Dezvoltarea rapidă a mineralelor artificiale nomenclatura - produse semifinite cu proprietăți dorite sau cristale pentru diferite scopuri - uneori provoacă dificultăți în selectarea numelor proprii de piese. Când se încearcă să organizeze pietre artificiale a fost bazată pe similitudinea structurilor lor la structura de minerale naturale. Izolațiile, faianță, porțelan, teracotă, materiale refractare și monocristalelor sintetice comparativ cu metamorphic porodami- au analogii lor artificiali și roci sedimentare: este, ciment, cărămidă beton nisip var și ipsos.

Structura de bază, precum și mărimea și forma granule cristaline sunt similare cu roci vulcanice aceste caracteristici de materiale cum ar fi sticla, pietriș zgură, ceramică, refractare și materiale compozite.

Distribuiți pe rețelele sociale:

înrudit