Síntese de pedras preciosas hidrotermais

Gemas Sintéticas Hidrotermais

Introdução

É interessante notar que vários dos processos de pedras preciosas sintéticas são baseados em esforços de guerra não relacionados a pedras preciosas. Como é o caso dos diamantes sintéticos.

Os diamantes sintéticos foram necessários durante a Segunda Guerra Mundial, devido à falta de disponibilidade de diamantes naturais para a produção em tempo de guerra. E, de fato, as questões recentemente resolvidas que giravam em torno de DeBeers não poder entrar nos Estados Unidos devido a um problema legal pendente, foi devido a DeBeers tentar controlar a produção de diamantes sintéticos de grau industrial da época daquela guerra.

A produção de quartzo hidrotermal é outro processo com sementes nos esforços da Segunda Guerra Mundial. Os cristais de quartzo eram necessários para a produção de rádio e outros eletrônicos durante a guerra. Mas apenas cristais de alta qualidade do Brasil eram úteis para a produção de alta tecnologia. E como as rotas para os campos brasileiros estavam bloqueadas para os cientistas alemães, foram os alemães que aperfeiçoaram o processo durante a guerra, para substituir as pedras naturais indisponíveis.

O Processo

O processo em si é bastante simples, embora a produção real envolva uma grande quantidade de ciência afinada para fazê-lo funcionar corretamente. Em geral, uma autoclave é configurada com uma extremidade alta e baixa, conforme mostrado no gráfico que você verá em apenas alguns minutos.

A autoclave é revestida de ouro e possui aquecedores que percorrem todo o comprimento da unidade. Os aquecedores são ajustados para que a parte inferior fique muito mais quente do que a linha superior de aquecedores. Fazendo assim um diferencial de calor significativo na temperatura interna da autoclave.

Em seguida, adiciona-se uma solução de material rico em nutrientes, com a concentração do material indo para o fundo. Este material é geralmente quartzo leitoso de baixa qualidade que é abundante, mas de muito baixa qualidade. Este é aquecido na seção inferior até ficar quente o suficiente para liquidar e subir até o topo da autoclave. Lá, a temperatura mais baixa faz com que o quartzo derretido esfrie o suficiente para que o quartzo saia de seu estado líquido e se prenda a um cristal de semente de quartzo de alta qualidade, natural ou sintético, que permite que o cristal de semente cresça. Uma vez que o líquido tenha esfriado, ele cai de volta ao fundo da autoclave por uma corrente de convecção natural estabelecida pelo calor e gravidade variáveis. Lá ele é aquecido e novamente fica enriquecido com nutrientes e inicia o processo novamente.

Antes de olharmos para a ciência, vamos dar uma olhada no gráfico desta autoclave e ver como ela funciona.

Talvez o aspecto mais importante do crescimento hidrotermal de pedras preciosas seja a pressão e o calor significativos necessários para permitir que os cristais cresçam. Abaixo está um gráfico de informações sobre o crescimento de cristais de quartzo que demonstrará o ambiente que deve ser criado para que os cristais se formem. Deve-se notar que estes são os números da Northrop Grumman para a produção de cristais de quartzo relacionados ao espaço. Existem várias combinações diferentes que permitem a produção de quartzo para vários usos. Além disso, a produção de pedras preciosas em outros minerais, como berilo para esmeralda, também varia. Portanto, a lista abaixo é para o propósito declarado acima. Outros aplicativos exigirão números variáveis ​​caso você os encontre em outros locais.

Temperatura de crescimento: 600 graus centígrados a 300 graus centígrados

Pressão na Autoclave: 25,000 libras por polegada quadrada

Tempo de crescimento: até 10 semanas para cristais de pedras preciosas, como visto abaixo

A temperatura, é claro, variará de cima para baixo da autoclave. A variável que você pode ver acima é significativa para esta aplicação. Isso configura a convecção natural à medida que a solução mais quente sobe para o topo e a mais fria desce para o fundo para ser reaquecido e fazer a viagem novamente.

O resultado são cristais de quartzo que podem ser cultivados bem grandes e de altíssima qualidade. Essa produção permite a grande maioria do quartzo usado em eletrônicos, incluindo os cristais de quartzo usados ​​para fazer relógios de quartzo. E adicionando certos elementos à mistura, a ametista sintética pode ser produzida. Abaixo estão duas fotografias de uma grande ametista sintética cultivada pelo processo hidrotérmico. Observe na fotografia à esquerda que o cristal é de cor e clareza uniformes. No entanto, quando você o gira na direção certa, o cristal de semente usado para iniciar o processo fica visível. Esta peça tem aproximadamente 4 cm de altura.

Outro aspecto importante do crescimento de cristais hidrotérmicos é a propriedade direcional do crescimento. Como você notará pelas setas anexadas à fotografia abaixo, os cristais crescem em diferentes velocidades em diferentes direções. Isso faz com que uma direção cresça quase 3 vezes a velocidade da outra. Isso configura anomalias na estrutura cristalina interna que ajudam na identificação de certas pedras preciosas como sendo hidrotermais.

Vamos dar uma olhada em um exemplo de um cristal esmeralda cultivado hidrotermicamente, junto com o produto acabado. Você notará que o cristal de esmeralda mostrado abaixo tem a mesma forma básica do cristal de ametista mostrado acima. Isso se deve ao processo de formação. E enquanto a esmeralda sintética química e estrutural é a mesma que a natural, a formação durante o processo hidrotérmico é diferente dos hexágonos de 6 lados que você vê na natureza. Além disso, observe o mesmo cristal semente incolor que você pode ver na esmeralda abaixo e na ametista acima. Esta é a semente inicial que é colocada na solução hidrotérmica para iniciar a formação de cristais.

E aqui está o produto acabado em um anel…

identificação
Veremos algumas pedras preciosas sintéticas hidrotermais durante as aulas deste curso. E você vai descobrir que as gemas hidrotermais são bastante fáceis de identificar... devido a uma característica bastante peculiar que está presente na maioria das pedras.

Observe abaixo que temos um pequeno bloco de esmeralda hidrotermal. Tem alguns tamanhos ásperos porque foi cortado em pedaços para ser lapidado para uma pedra preciosa. Mas observe esta imagem abaixo… então vá para a próxima abaixo desta e veja o que você vê…

Abaixo você vê que quando você gira a laje áspera um pouco, você vê uma longa formação de linhas paralelas. Estas são características de crescimento celular que ocorrem em muitas gemas hidrotermais que permitirão identificar virtualmente toda a família hidrotermal de sintéticos. Os recursos que você está vendo abaixo estão em 20x, então eles são bastante fáceis de ver. Mas vamos continuar…

Quando você apaga a luz do campo escuro e acende a luz fluorescente do teto para ver apenas a superfície, a estrutura desses recursos fica melhor vista. Aqui você pode ver como essas estruturas celulares se estendem através da pedra até a superfície. E como eles percorrem toda a pedra, você pode vê-los facilmente quando estão presentes em uma pedra lapidada ou lapidada, como visto abaixo na próxima imagem.

Abaixo você vê uma esmeralda hidrotermal abaixo de 20x. Como você pode ver prontamente, essas estruturas de cima são facilmente identificáveis ​​na fotografia abaixo. Tornando esta esmeralda sintética hidrotermal bastante fácil de identificar para quem tiver essas imagens para referência. Todas as gemas sintéticas hidrotermais apresentam essas características? Não. Ametista sintética é aquela que não tem. Mas mais sobre isso mais tarde. E mais sobre a identificação da esmeralda sintética. Mas, por enquanto, esteja ciente de que a maioria dos sintéticos hidrotermais apresentará esse recurso.

Resumo

A identificação de todas as gemas sintéticas é talvez a tarefa mais difícil que os gemologistas enfrentam hoje. Os recursos que você vê acima serão diagnósticos para uma pedra preciosa sintética cultivada hidrotermicamente. E ao longo deste curso, vamos ver vários deles. Mas tome muito cuidado para lembrar que nem todos os hidrotermais podem oferecer essas características. Portanto, procure esses recursos para saber que você tem uma pedra preciosa cultivada hidrotermicamente. Mas mantenha a mente aberta sobre qualquer pedra preciosa que pareça perfeita demais, e ainda assim não oferece os recursos acima. Pode muito bem ser uma pedra cultivada hidrotermicamente e simplesmente não estar fornecendo os indicadores.

Se você tiver dúvidas, comentários ou informações para adicionar a este estudo de criação de gemas hidrotermais, envie-o junto. Ao adicionar as informações de todos podemos aprender uns com os outros.