Tehnologia de producere a cuarțului cristalin sintetic prin metoda hidrotermală
Familia de siliciu include o varietate surprinzător de variată de pietre prețioase. minerale plus incolore numite piatra de cristal, include violet ametist, citrin galben sau maro, cuart fumuriu, cuart si varietate brun roz de cuarț cu incluziuni de azbest - ochi de tigru. Toate aceste specii de cuarț este o formă cristalină de silice sau silice (SiO2), cu diferite tipuri de impurități, care definesc culorile de caracter.
Cuarțul a atras atenție specială la mijlocul secolului XX. Cristalele cu cristale au o proprietate piezoelectrică, ceea ce înseamnă că ele pot vibra când se aplică un câmp electric alternativ, iar vibrația este caracterizată de o frecvență constantă, în funcție de dimensiunea produsului. O placă tăiată dintr-un cristal de cuarț are o frecvență caracteristică care este stabilă într-un interval extrem de îngust, cu condiția ca temperatura cuartului să rămână constantă. Ca o consecință, placa de cuarț este o parte integrantă a generatorului de piezoquartz, un instrument important în inginerie.
Specialiștii în cristalele de creștere au găsit o metodă excelentă de obținere a cristalelor de cuarț mari și destul de perfecte în autoclave. corect percepând indiciul naturii. Dacă la apă se adaugă alcalii, atunci la o temperatură de aproximativ 400 o C solubilitatea cuarțului devine destul de ridicată.
De obicei cuart crescut prin utilizarea unui gradient de temperatură atunci când placa de semințe tăiate din cristalul sunt dispuse în partea superioară a soluției rece și particulele fine de cuarț „alimente“ - secțiunea inferioară fierbinte. De obicei, în partea în care semințele, temperatura de 360 ° C, iar în zona de aprovizionare - 400 ° C. Cantitatea soluției este reglată cu grijă, astfel încât temperatura și presiunea necesară pentru creșterea cristalelor, se umple complet cavitatea vasului. La temperaturi ridicate, particulele fine se dizolvă cuarț și convective de silice fluxurile se transferă deasupra unei regiuni în care cristalele cresc. Placa de semințe tăiată perpendicular pe axa întreită a cristalului de cuarț în lungul căreia cea mai mare rată de creștere. Cristalele pot crește la o rată de aproximativ 1 mm / zi.
În cele din urmă, cristalul ar trebui să fie încoronat cu o piramidă dublă, însă cultivarea artificială se termină mai devreme, deoarece fețele habitus ale piramidei cresc foarte încet. Suprafața unui cristal sintetic are forma caracteristică a pavajului pietruită, ceea ce face posibilă recunoașterea acestor cristale înainte de a fi tăiate. Suprafața neuniformă a cristalului este asociată cu defecte în structura internă a cristalului, ceea ce face posibilă identificarea cristalelor de cuarț sintetice chiar și după tăiere, deși pot fi necesare dispozitive complexe pentru a detecta aceste defecte structurale.
Până la începutul anilor '70. secolului XX, producția de cristale de cuarț colorate au probleme legate de faptul că multe săruri metalice sunt insolubile în soluții alcaline, și în creștere cristale de cuarț sunt caracterizate printr-o tendință foarte puternică de a „respinge“ impurități care pentru procesul de creștere a cristalului de cuarț rămân neschimbate în soluție. Această proprietate explică puritatea cristalelor de cristal de rocă naturale și albe unități de cristal de cuarț lăptos, destul de frecvente în natură.
Fierul poate fi o parte din cristale, dacă se dizolvă cuarț în loc de sodiu în apă, compușii care conțin potasiu sunt dizolvați. În acest caz, cuartul obține o culoare verde sau maro. Aceste culori nu sunt deosebit de atractive și nu pot fi schimbate în culoarea purpurie ametistă. Cuarțul albastru a fost obținut pentru prima dată în URSS, unde cultivarea cuarțului din soluțiile hidrotermale a fost realizată pe o scară foarte largă. O culoare albastră atractivă, care nu este caracteristică pietrelor naturale, se datorează prezenței cobaltului. Cristalele albastre s-au obținut prin încălzirea pietrelor cu conținut de cobalt într-o atmosferă de reducere (deficit de oxigen) ca urmare a transformării ionilor trivalenți de cobalt la cele divalente.
cuart sintetic Brown asemanator citrin naturale, au fost preparate prin adăugarea unei soluții hidrotermale de compuși de fier, în care placa de semințe decupate într-un traseu special selectate. colorația maro cauzate sau care intră în rețeaua cristalină a ionilor ferici sau silicați de fier fin dispersate prezente sub formă de particule foarte fine din cristal de cuarț. concentrații scăzute de ioni ferici determina formarea de cristale galbene (bijuterie citrine clasic).
Pietrele verzi care nu există în natură sunt obținute prin încălzirea soiurilor brune pentru a restabili fierul trivalent la divalent sau într-o rețea de cristal sau în particule fin dispersate.
Atunci când expunerea la radiații (de exemplu, ca o sursă de radiație este utilizat un cobalt-60), care conține fier de cuarț devine violet ametist colorant caracteristic. Aceasta culoare se datorează existenței substanței în așa-numitele centre de culoare, care acționează ca capcane de electroni și întârzie și anume acei electroni care cauzează absorbția selectivă a luminii și să conducă astfel la colorarea piatră violet.
Se poate presupune că centrele de culoare, care determină culoarea ametist, necesită prezența ionilor ferici. Formarea centrelor de culori necesită energii relativ ridicate la temperaturi scăzute. Această energie este furnizată cel mai convenabil prin intermediul unor particule radioactive, care bombardează cristalul. Dacă bombardamentul se efectuează la temperaturi ridicate, sunt formate centrele de culoare, deoarece, în acest caz, electronii se întoarcă la orbita lor inițială. Într-adevăr, experimentele confirmă că culoarea violetă dispare dacă pietrele sunt încălzite. Probabil, metoda utilizată pentru producerea de ametist sintetic, reproduce condițiile reale de mediu, deoarece cristalele de cuarț naturale în formarea de ametist lung expuse la radiații datorită prezenței elementelor radioactive în roci.
Culoarea maro-închisă a cristalelor de cuarț fumoasă se datorează și efectului de screening caracteristic al centrelor de culoare. În mineralele naturale, aceste centre sunt formate datorită prezenței simultane în cristale a impurităților de sodiu (sau litiu) și aluminiu, care trebuie ulterior să fie iradiate. Culoarea pietrelor sintetice este sporită atunci când se adaugă mici cantități de germaniu la soluție, urmată de iradierea cristalelor rezultate, care anterior au fost incolore.
Tabelul de obținere a culorii cuartului sintetic
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: