Umelý kameň

Video: Ako vyrobiť umelé kamene?

V prvej polovici XIX storočia to bolo vyrobené pokusy vyrobiť prvé neusporiadaný syntetické drahé kamene, a bola zahájená v XX storočia, nové technológie sú už poskytujú veľké monokryštálov nekovových a kovových telies: polovodiče, piezoelektrické, feromagnetické a ferimagnetického.

To všetko umožňuje vyrobiť požadované množstvá syntetických kryštálov, ktoré majú širokú škálu vlastností a oblasti použitia. Veľkú úlohu pri tvorbe syntetických kameňov hrá poznatky z oblasti analytickej chémie - najmä podrobný chemická analýza drahých kameňov umožnil syntézu umelého rubínu.
Úlohou bolo ťažké, pretože oxid hlinitý, ktorý sa skladá z rubín, topí až pri teplote 2045 stupňov C.

kyslík, vodík horák bol použitý pre dosiahnutie požadovanej teploty.

Francúz Marc Gaudin, zliatina hliníka a draselné soli, bol najprv roztaví hlinitého gule a dal im červenú farbu s dvojchrómanu draselného. Výsledkom však niesol malú podobnosť ku skutočnej rubín: kryštály boli malé a matné. Desať rokov po prvej syntetickej rubíny ďalší Francúz - Jacques Joseph Ebelman - biele zafíry vyrobené tavením oxidu hlinitého v kyseline boritej a Edmund Frem spolu s jedným zo svojich študentov syntetizovať oxid hlinitý, zliatiny hliníka a oxidu olovnatého.

Výsledný hlinitany vedenie tavenina udržiavaná na vysokej teplote V porcelánovej miske, čo má za následok vytvorené kremičitanu olovnatého, a oxid hlinitý kryštalizuje ako biele zafír, ktorý po pridaní chrómové solí získaných rubínovej vzhľad.

Lepšie výsledky sa dosiahli Augusta Frem a Verneuil, ale sú odvodené syntetické kamene pre získanie pokutu.

Verneuil vyvinutá nová priemyselná technológia syntézy rubíny veľké veľkosti, spočívajúci v tavení oxidu hlinitého s prídavkom farbiva v ohni plynového horáka špeciálne navrhnutý.

Vedci sa pokúsili syntetizovať diamant - Najťažšie z minerálnych látok, ale ak sa na výrobu syntetického zafíru bol úplne sám, vysoká teplota, potom transformácia grafitu do diamantu by mala mať viac a veľký tlak. Technológia potrebná na dosiahnutie teploty 3000 stupňov C a tlaku 7000 MPa, ale na križovatke XIX a XX storočia, neexistovala takéto zariadenie.

Syntéza korundu sa vykonáva v zariadení Verneuil, hlavná časť, ktorá je kyslík vodík horák.

Oxid hlinitý sa pomaly naleje do nádoby skrz zvislú rúrkou, ktorá je tiež privádzaný vodík a kyslík. Na výstupe z rúrky sa zapáli plyny, vytvára teplotu schopný hlinitého taveniny. Na nosiči, namontované na pohyblivom stole vo vertikálnej rovine, tvorenej taveniny klesá umelým korundom kryštálov hruška, alebo v tvare kužeľa. Po získaní kŕmení potrebné množstvo kryštálov oxidu hlinitého je ukončená, kryštál sa ochladí a oddelí od základne. trvá niekoľko hodín, na výrobu jediného kryštálu.

Syntetické korundové kryštály dosiahnuť výšku 2 - 5 cm, šírka 1 - 2,5 cm a hmotnosť 50 - 300 karátov. Iba vytvorenie Percy Williams Bridgman-prefektúra a Balthasar pozadia Platenom lis povolenej firmy "ACEA" a "General Electric" pokúšal sa syntéze diamantu v priemyselnom meradle. Po druhej svetovej vojne začal intenzívne pracovať na syntézu a ďalších monokryštálov, je pokúsiť sa pestovať od kvapalnej fázy.

V súčasnej dobe prebieha výskum v oblasti transformácie, monokryštály sodného hlinitokremičitanu draselného v chrbte a hlinitokremičitanov, iónovou výmenou. Rýchly rozvoj fyziky pevných látok v posledných desaťročiach XX storočia bol umožnený vývoj nových metód na výrobu veľkých monokryštálov. Jeden spôsob ich syntézy spočíva v kryštalizáciu z roztoku pri atmosférickom tlaku.

Bolo vyrobených presýteného roztoku látky - hlavnú zložku kryštálu, napríklad síranu medi, - a je umiestnený embryá kryštál, ktorý je pripojený k rotačnému pohybu pre efektívnejšie rast. Z vodných roztokov je možné získať veľmi veľké kryštály, niekedy s hmotnosťou viac ako 20 kg. Rovnako obyčajný je metóda hydrotermálna - kryštalizácia z vodného roztoku pri vysokých tlakoch a teplotách nad 100 ° C,

Takto pripravený napríklad kryštály kremeňa. Zrná kremeňa sú umiestnené do piatich percent roztoku uhličitanu sodného v spodnej časti utesneného autokláve, kde sa udržuje teplota asi 400 ° C, očkovacie kryštál je umiestnený v oblasti, kde niekoľko desiatok stupňov pod teplotou. S neustále udržovaná tlakom asi 120 MPa kremenných kusov na dne nádoby, aby sa rozpustil a kryštálu, teploty, okolo ktorého sa spodné, začína stúpať. Takto získané kryštály Beryl, granát, topaz Jade a muskovit.

Pre rast kovových kryštálov, anorganických a organických zlúčenín za použitia kryštalizácie s chladením roztaveného materiálu, rovnaké kryštálovej štruktúre.

Zariadenie používané na tento sa značne líšia, pretože teplota topenia látok sú veľmi odlišné - ich rozsah je od - 271 do 3700 stupňov C. prvýkrát bola použitá táto metóda pre kryštalizáciu monokryštalických kovových drôtov: tégliku umiestnené v peci s roztaveným kovom, pričom táto teplota je mierne prekročená teplota plavleniya- očkovacích kryštálov ponorí do taveniny, po ktorom malý konštantnú rýchlosť nad povrchom.

Podobne, polovodičové kryštály dospelý - germánium a kremík.

K dispozícii je tiež spôsob výroby kryštálov premenami polymorfov: to pomocou grafitu, uhlíka alebo sadze pripravené umelé diamanty. Jednotlivé kryštály sú široko používané v optických zariadení, zariadenia na záznam jadrového žiarenia, lasery a mazerah- často sa používajú ako polovodiče, ferity, drahokamy.

V optickom priemysle kryštály vyrobené šošovky, hranoly, polarizátory a filtrov. Užitočnou vlastnosťou niektorých kryštálu - napr., Kremeň alebo fluorit - je ich priepustnosť pre infračervené a ultrafialové žiarenie. Pre výrobu polarizátorov použiť kryštály kalcitu a dusičnan sodný.

Čítače registrujúce jadrového žiarenia, scintilačné kryštály sú k dispozícii, vyrobené obvykle z jodidov alkalických kovov rybolovu. Tieto kryštály sú použité rádiochemickej analýzy, automobilovej dopravy, vyhľadávanie rúd rádioaktívne prvky. Široké použitie techniky je jav piezoelectricity, to znamená, že výskyt elektrických nábojov pod vplyvom ťahu alebo v tlaku kryštálu.

Najčastejšie sa používa piezoelektrický kremeň - doska zo svojich kryštálov sú stabilizátory na rádiovej frekvencii použitej v telefóne a v sirénou - zariadenie umožňujúce určenie hĺbky, nastavenej oblasti ľadovca alebo rybie škôl.

Ako polovodič sa najčastejšie používajú monokryštály kremíka a germánia, a prvky polovodičové odolnosti sú vyrobené z karbidu kremíka. Výrobca spekaním feritové Acquire okrem feromagnetické vlastnosti, poluprovodnikov- vlastnosťami a ich štruktúry môžu byť ľahko meniť, a pri syntéze pri teplote 900 - 1400 ° C po - dodávali akýkoľvek požadovaný tvar. Jednotlivé kryštály sú veľmi dôležité pri výrobe lasery a maséri. Používa sa v astronómii maséra aby sa slabé signály, ktoré poskytujú viac než ich tisícnásobne amplifikácie bez skreslenia.

Tieto zariadenia sú rozdelené do masér pôsobiacich v infračervenej oblasti, UV oblasti a vo viditeľnej časti svetla rozsahu.

Syntetické monokryštály sú široko používané v šperky a najpopulárnejší syntetické drahokamy sú korund, kremeň a YAG. Kameň odlievanie rôznych prvkov uvedených - trubky rámu stroje, zariadenia, - liate z roztavenej horniny. Výsledkom je, že tavenie a kryštalizácia horniny vytvorené jemnozrnnej látky s technickými vlastnosťami v mnohých smeroch vyššia ako vlastnosti liatiny, porcelánu alebo skla.

Prvé prvky čadiča a andesite boli odliate vo Francúzsku. Východiskový materiál, v závislosti od jej zloženia sa upraví na teplotu 1300 - 1750 stupňov C, potom sa ochladí na 800 - 1000 ° C a naleje do foriem. Doba chladenia má vplyv na rozsah kryštalizačného činidla. Na rozdiel od čadiča a andesite vykonať kamenné liatie používa diabas, amfibolitové a niektoré ďalšie skaly.

Spolu s rozvojom priemyslu existuje potreba vývoja nových abrazívnych materiálov - práškové alebo vykonané vo forme brúsneho vrstvy nanesenej na základe jednej alebo druhej, pretože objem extrahované prírodný korund by už nezodpovedajú potrebám všetkých priemyselných odvetviach, v ktorých sa používajú.

Výroba brúsnych materiálov začalo, keď Edward dostal Acheson karbid kremíka. Niečo neskôr vyvinula výrobnej technológii technické Umelý korund bauxit tavením v elektrickej oblúkovej peci. V súčasnej dobe je produkt vyššej kvality - biely korund - vyrobená z oxidu hlinitého.

Karsteklobid oxid kremičitý získaný tavením v elektrickej peci pri teplote 2100 - 2400 ° C po z poplatku pozostávajúce z kremičitého piesku, uhlia, soli a pilín.

Prudký rozvoj umelé minerály nomenklatúry - polotovarov s požadovanými vlastnosťami alebo kryštály pre rôzne účely - niekedy spôsobuje problémy pri výbere vhodných názvy súčastí. Pri pokuse o usporiadať umelé kamene boli založené na podobnosti ich štruktúry na štruktúru prírodných minerálov. Šamot, kameniny, porcelánu, terakoty, žiaruvzdorné materiály a syntetické monokryštály porovnaní s metamorfovaných porodami- majú svoje umelé analógy a sedimentárne horniny: je betón, cement, vápennopieskové tehly a omietka.

Základná štruktúra a veľkosť a tvar kryštálov zrná sú podobné vyvretých hornín také vlastnosti materiálov, ako je sklo, troska štrku, žiaruvzdorných keramických materiálov a kompozitných materiálov.

Delež v družabnih omrežjih:

Podobno