ДОМАШНИЙ БИЗНЕС

"Выпекание" благородных опалов в домашних условиях

ВВЕДЕНИЕ

(при написании введения использована информация с сайта  (www.safo.be) )

Этот камень хорошо всем известен. И хотя его название, происходящее от латинского «opalus» или даже еще более древнего санскритского «upala», означает «драгоценный камень», таковым опал чаще всего, увы, не является. Слишком уж много его в природе.

Опал состоит из оксида кремния и (на 5–10 %) из молекул воды SiO₂+H₂О, твердость по Моосу 6,5. Особенность камня в том, что у него нет кристаллической структуры. Взамен у опала есть своя особая «суперструктура» из частиц оксида кремния, соединенных в мельчайшие сферические упаковки. В обычных опалах они имеют разный размер и расположены хаотично. Но в благородных опалах эти упаковки более упорядочены, благодаря чему камни обладают важной особенностью — они играют цветом. Этот завораживающий эффект называется опалесценция. Камень выглядит так, будто по нему плывут цветные облака. Вдобавок игра может идти несколькими цветами!

Но на этом «классовое деление» у опалов не кончается. Хотя благородные опалы активно используются в ювелирном деле, далеко не все они ценятся высоко. По цене только одна разновидность опала действительно сравнялась с драгоценными камнями — это черные опалы. Стоимость такого камушка величиной с первую фалангу среднего пальца может легко достигать 50 тысяч долларов. Дело в том, что только у черных опалов опалесценция ощущается наиболее ярко. У белых же этот эффект забивается светлым фоном.

Так уж вышло, что именно в Австралии опалов находят больше всего. Когда-то, несколько миллионов лет назад, часть ее территории была покрыта водами внутреннего моря. Со временем море высохло, вода отступила. Ее остатки вместе с частицами кремнезема заполняли трещины и ниши в обнажившейся породе. Медленно высыхая, они образовывали опал. Можно сказать, что нынешнее сияние австралийских опалов — это блеск волн давно исчезнувшего моря. Люди добрались до них только в XIX веке, в 1849 году опалы случайно нашли на скотоводческой ферме Тарравилла. Со временем были освоены основные австралийские месторождения: Уайт Клиффс, Лайтинг-Ридж, Андамука, Кубер-Педи. Именно оттуда ведут свое происхождение самые лучшие опалы. Кстати, Кубер-Педи на языке аборигенов Австралии означает «белый человек, сидящий в дыре». Это название очень точное — работы на месторождениях велись примитивными методами — киркой и лопатой копали ямы глубиной от 5 метров и более, ведрами из них вытягивали породу, старатели прятались от жары и ветра в выкопанных ими же ямах.

Но, разумеется, этот камень находят не только на Зеленом континенте. Опал известен с давних времен, его описал еще римский историк Плиний: «В нем есть мягкость огня рубина, яркость лилового аметиста и морская зелень изумруда — это сочетание создает великолепие, называемое опалом». Римляне добывали этот минерал в Карпатах. В Средние века опал называли «глазным камнем» из-за бытовавшего мнения, что он оказывает благотворное влияние на зрение. Некоторые считали, что ношение опала может сделать человека невидимым, и поэтому он был очень популярен среди воров.

Роскошный подарок сделал однажды Наполеон своей любимой Жозефине — преподнес ей великолепный огненный опал под названием «Горящая Троя». Жаль, что император не разглядел в этом опале пожара Москвы, в котором сгорела его слава. Прояви он большую проницательность, лучше было бы и ему, и Москве. Впрочем, теперь этот камень мог бы стоить дорого разве что из-за своих бывших владельцев. Цены на огненные опалы сейчас очень низки, их даже не все геммологи относят к благородным опалам.

Популярность опалу создал Вальтер Скотт, чьими романами когда-то все зачитывались. В одной из книг он вывел потрясающе сильный образ женщины, жизненная сила которой зависела от опала, который она носила в волосах. Кончилось все это плохо: внутренний огонь камня внезапно потух, и женщина умерла. Поэтому появилось поверье, что камень этот приносит своему обладателю несчастья.

Новому всплеску популярности опала тоже способствовала женщина, только на этот раз не придуманная. Звали ее Виктория, и она правила в Англии в том же XIX веке. Для англичан королева Виктория стала очень важной, знаковой фигурой — ее именем названа целая эпоха. Как раз в годы ее правления в Австралии нашли первые черные опалы, и именно Виктория устроила этому камню, как сейчас сказали бы, промоушн. Ведь Зеленый континент был тогда известен только тем, что Британия высылала туда каторжников. Вот королева и решила подправить имидж колонии, чтобы Австралия стала ассоциироваться не с каторгой, а с прекрасным камнем. Да и дать заработать своим подданным тоже не мешало. Виктория сама стала носить украшения с черными опалами, надела их на дочерей, дарила своим приближенным на свадьбу. Ее план увенчался успехом: черные опалы вошли в моду и стали очень дороги.

С опалами очень любили работать ювелиры эпохи стиля «Ар Нуво», которых привлекали их таинственные завораживающие переливы.

Черный опал не обязательно черного цвета. Черный — это цвет его «тела», основы. Вся прелесть в том, что этот многоцветный камень может играть, становясь оранжевым, голубоватым, красноватым, золотистым, сиреневым или серебристо-зеленым (последние два варианта встречаются чаще всего). Сама основа только у немногих камней насыщенного черного цвета. Такие опалы ценятся выше всего, но даже в Австралии чаще находят камни темно-серого или даже светло-серого цвета основы.

Синтез опалов.

Считалось, что для образования природных опалов требуется длительное время, может быть до 100000 лет, и, казалось, нет путей ускорить этот процесс до такой степени, чтобы он был приемлем для лаборатории или завода. В настоящее время синтез опала сделался возможным только благодаря интенсивным научным исследованиям структуры и свойств естественных минералов. Наибольший интерес к этому вопросу был проявлен в Австралии, где известны самые крупные в мире месторождения опала.

Сначала удалось объяснить происхождение необычных и ярких цветов, наблюдаемых у наиболее красивых разновидностей опала. Обычно цвета опала чистые; это означает, что длина волны света, отраженного от небольших участков камня, занимает только очень узкий интервал спектра. В этом смысле они скорее соответствуют цветам радуги, чем цветам окрашенной поверхности или других драгоценных камней, которые представляют собой смесь лучей света с различной длиной волны. Цвет опала может меняться от ярко-желтого и желто-зеленого, зеленого, оранжевого и красного до синего и фиолетового.
Окраска опалов связана с наличием небольших зерен минерала диаметром от менее одного до нескольких миллиметров (фотографии под микроскопом на рисунках). Каждое зерно имеет свой характерный цвет, который может быть тем же самым, что и цвет соседнего зерна, но чаще отличается. Хорошо известно, что по внешнему виду любые два опала чрезвычайно непохожи друг на друга, и их различие может быть результатом как характера распределения зерен различного размера, так и цвета зерен. 

Еще большее значение имеет то, что цвет каждого зерна меняется, когда опал поворачивают так, что свет отражается под различными углами. Таким изменением цвета частично обусловлен очаровательный облик опалов, но это также важный ключ к поиску причин образования их окраски.
До недавнего времени цвет опалов приписывали эффекту интерференции, как это наблюдается в мыльной или масляной пленке, плавающей на поверхности воды. В этих случаях цвета возникают потому, что лучи света отражаются как от нижней, так и от верхней поверхности пленки. Интерференция приводит к тому, что при некоторой разности хода этих двух отраженных лучей свет усиливается для одних длин волн и ослабляется для других. Удаление определенной длины волны из спектра белого света вызывает появление так называемого дополнительного цвета. Таким образом, тонкие пленки обладают цветом, который зависит от их толщины и угла, под которым свет отражается. Относительно опала было высказано предположение, что он состоит из мелких сфер кремнезема, которые образуют пленки внутри тела аморфного (стеклообразного) гидратированного кремнезема.
Детальное изучение структуры благородного опала показало что, благородный опал состоит из прозрачных сферических частичек аморфного кремнезема примерно одинакового размера, которые плотно упакованы в правильном порядке. Сферы (шарики) контактируют между собой, а промежутки между ними заполнены воздухом, водяным паром или водой. В благородных опалах диаметр сфер колеблется в пределах от 0,15 до 0,3 мкм, и только такого размера сферы могут давать дифракционные цвета в широком интервале спектра. Опалы, которые образованы сферами кремнезема большего или меньшего размера и сферами, размеры которых колеблются в широком интервале или плохо оформившимися, не способны давать цветовой дифракционный эффект и классифицируются как "обычные" в отличие от благородных разновидностей. В огненных опалах, известных главным образом в Мексике, пространство между сферическими частичками заполнено веществом, имеющим те же оптические характеристики, и поэтому дифракция в них не проявляется. В других типах опалов неправильное расположение пустот между сферами обусловливает их молочно-белый цвет с характерной опалесценцией . Прекрасные черные опалы характеризуются чрезвычайно строгим расположением шариков кремнезема, содержащих, кроме того, примеси железа и титана, которые способствуют поглощению света, и поэтому камни имеют черный цвет.

Детальное объяснение образования таких камней в природе в значительной мере умозрительно, однако ученые из Австралии- П. Дарра, А. Гаскин и Дж. Сандерс предложили общую теорию образования благородного опала. Электронно-микроскопическое изучение показало, что сферические частички опала образованы концентрическими оболочками, сложенными из еще более мелких частичек кремнезема размером 0,02-0,05 мкм. Эти мельчайшие частички возникают при медленном испарении воды и увеличении концентрации кремнезема в гидротермальном растворе. Образование благородного опала можно представить как процесс, при котором сферы кремнезема одинакового размера располагаются в правильной последовательности, часто соответствующей гексагональной симметрии, тогда как сферы другого диаметра отторгаются, когда опал становится крупнее. Такое отторжение отличающихся по размеру Шариков, вероятно, требует медленных скоростей роста, так что в областях, где образуется благородный опал, испарение воды из кремнеземсодержащего раствора должно происходить с наименьшей скоростью. Точно еще не известно, какие условия в земной коре содействуют образованию опала, а в каких образуется кристаллический кварц или аморфный кремнезем. Однако мы можем предполо-Жить, что обстановка, при которой может сформироваться большое число шариков кремнезема одинакового диаметра, необходимых для образования благородного опала, и тем более оптимальные условия, способствующие правильной упаковке этих шариков и образованию благородных разновидностей опала, весьма редки.
Таким образом, опалы в природе образуются в условиях, когда возникают маленькие шарики кремнезема, но они не разрастаются до больших размеров. Необходимо, чтобы раствор чистого кремнезема оставался в полостях внутри породы, а испарение воды происходило медленно, вероятно в течение нескольких тысяч лет.
Постепенное накопление знаний о структуре опала и развитие теории о его образовании в природе сделали реальным синтез в лаборатории этого "невозможного" минерала. Методика приготовления мелких сферических частиц строго выдержанного размера уже была известна. В этом отношении человек имеет некоторое преимущество перед природой, так как природные растворы кремнезема вследствие колебаний температуры в процессе осаждения образуют частицы, размеры которых колеблются в широких пределах.
Патент на изготовление драгоценного опала был выдан в 1964 г. австралийцам А. Гаскину и П. Дарре. Первая стадия процесса синтеза включала в себя приготовление шариков кремнезема требуемого размера. Раствор натриевого силиката деионизировался нагреванием с ионообменными смолами при температуре 100°С в течение от 30 до 100 ч. Этот процесс содействует осаждению коллоидного кремнезема, который затем образует шарики размеров, характерных для благородного опала. Более крупные шарики, которые могут сформироваться в это время, периодически удаляются путем перемешивания жидкости и использования центрифуги. Полученную суспензию выдерживают в высоком цилиндре в течение нескольких недель для осаждения частиц. После того как шарики распределятся по слоям и наиболее крупные частички опустятся на дно, с помощью пипетки извлекают слой, содержащий шарики нужного диаметра, без нарушения выше- и нижележащих слоев.
Приготовленные таким образом шарики представляют собой гидратированный кремнезем, но содержание в них молекул воды, связанной с кремнеземом, по сравнению с опалом слишком высокое. Поэтому шарики должны быть частично дегидратированы продолжительным нагреванием при температуре 100° С или, если нужно, чтобы процесс протекал быстрее, при 600°С Такая обработка содействует скреплению частиц друг с другом. В патенте также упоминается использование клеящего вещества, такого, как полиметиловый метакрилат. В получающемся твердом веществе он заполняет, но не полностью воздушные поры.
Примерно в то же время, когда появились ранние работы австралийцев, Р. Айлер и Г. Сире из компании "Дюпон де Немюр" в Уилмингтоне, тт. Делавэр, США, получили частички кремнезема диаметром 0,1 мкм и в промежуточном слое между плотным белым слоем с большой концентрацией шариков на дне, и разбавленным слоем в верхней части наблюдали восхитительные цвета. Они сообщили, что при добавлении к раствору соляной кислоты образуются твердые частички, спектр цветов которых изменяется от красного, оранжевого, желтого и зеленого до синего и фиолетового. Вероятно, это первое сообщение о лабораторном воспроизведении игры цветов, характерной для опала. Шарики кремнезема осаждали с тем, чтобы получить "конгломерат", который затем отжигали при 900°С. в результате чего шарики скреплялись друг с другом, образуя жесткое, твердое тело. В полученном материале наблюдались цветовые эффекты, но только тогда, когда он пропитывался жидкостью, такой, как вода или бутиловый спирт.
В последующих исследованиях в Австралии довольно медленный процесс с использованием натриевого силиката был заменен методом с применением органических соединений кремния, главным образом тетраэтилортосиликата, из которого приготавливают суспензию в смеси воды и спирта. При добавлении аммиака к предварительно перемешанному (взбалтыванием) раствору в результате химической реакции образуются шарики кремнезема одинакового диаметра. Наиболее трудная задача- найти способ уплотнить шарики для того, чтобы уменьшить объем пустот между ними и таким образом улучшить прозрачность. Пропитка пластиком приводит к неравномерной усадке шариков при его затвердевании, поэтому применение таких веществ нежелательно, так как образующийся материал следует считать имитацией, а не синтетическим опалом. Едва ли можно полагать, что природный материал содержит пластик! Поэтому предпочтительнее уплотнять шарики нагреванием при температурах между 500 и 800°С. Кристаллический кремнезем образуется при температурах выше 800°С, а опалы хорошей прочности и твердости получают нагреванием при более низких температурах.

Теперь немного о химических реактивах, необходимых для получения синтетических опалов...

Более подробно всю мою информацию по технологии производства опалов в домашних условиях я изложил в специальной книге, которую можно получить здесь:
 

(ссылка на сайт с книгой)

Связаться со мной можно по e-mail: maksbeloi@ya.ru

Только прошу не задавать вопросы типа: "А как, типа, ваще это все нужно делать?". Постараюсь ответить на конкретные вопросы, а еще лучше- обсудить конкретные предложения по улучшению технологии :-).

Возврат на сайт по идеям (и книгам) домашнего бизнеса