Gemme artificiali ed imitazioni

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1 Gemme artificiali ed imitazioni p. 1 Gemme artificiali ed imitazioni Tradizionalmente le gemme sono state imitate e/o soggette a vari tipi di trattamento allo scopo di migliorarne le caratteristiche. In questo senso distinguiamo le imitazioni che, quando non dichiarate, rivestono il carattere di truffa dai trattamenti che sono, almeno in parte, accettati. Possiamo distinguere: Imitazioni vere e proprie - possono essere intenzionali e quindi vanno considerate una truffa o accidentali e in questo caso vanno inquadrate nel contesto in cui si sono verificate. Per accidentali si intende lo scambio o l errata attribuzione di un nome ad una pietra. Ad es. anticamente molte pietre rosse venivano chiamate rubini anche se in realtà erano granati, spinelli o vetri colorati.

2 Gemme artificiali ed imitazioni p. 2 Esempi di pietre composite usate per simulare pietre di valore molto più elevato. Si possono suddividere in doppiette e triplette. Alcune doppiette sono state utilizzate semplicemente per ottenere pietre di maggiori dimensioni. In altri casi si imita una pietra preziosa ricorrendo ad uno strato colorato (doppietta di quarzo con strato di colore verde per imitare lo smeraldo o vetro rosso + granato per imitare il rubino. Se la pietra è opportunamente montata l effetto è difficilmente smascherabile.

3 Gemme artificiali ed imitazioni p. 3 Le imitazioni possibili sono moltissime ed alcune estremamente ingegnose. Ad. es: Montare una pietra incolore su di un substrato colorato (topazio incolore su sfondo rosa) Doppietta di opale nobile su opale incolore

4 Gemme artificiali ed imitazioni p. 4 Metodi di intensificazione del colore. Oltre al montaggio delle pietre su uno sfondo colorato o riflettente, per alcuni materiali si applica una colorazione superficiale (agata, diaspri) per applicazione di coloranti. Le agate in particolare vengono tinte per ottenere una vasta gamma di colorazioni Impregnazione con resine, oli, cere; la funzione di questi materiali è di riempire fratture superficiali. Nel caso dello smeraldo ad esempio è una procedura molto diffusa. Diventa una pratica al limite dell illecito l uso di impregnanti colorati. Il limite di questi trattamenti deriva dal fatto che gli oli possono essere rimossi e rivelare le vere condizioni della pietra. Per i rubini viene usato un olio rosso che rende le pietre grezze più attraenti ad un esame superficiale. Per gli smeraldi viene usato anche una resina (opticon)

5 Gemme artificiali ed imitazioni p. 5 Trattamenti termici I trattamenti termici delle gemme sono stati usati da molto tempo in maniera del tutto empirica. Solo dopo la conoscenza della struttura cristallina si sono compresi i meccanismi fisici coinvolti. In generale il trattamento termico si è rivelato molto utile per ottenere gemme colorate a partire da materiali incolori o con cattiva colorazione. Esempi principali Quarzo: per trattamento di ametista a 450 si ottie ne quarzo giallo (q. citrino, talvolta spacciato per topazio) o verde (prasiolite). Zircone: riscaldamento a 1000 in atmosfera riducen te blu Berillo verde / blu-verde acquamarina Vi sono molti altri esempi più o meno documentati.

6 Gemme artificiali ed imitazioni p. 6 I trattamenti termici più importanti sono a carico del corindone per l ovvia esigenza di ottenere pietre di buon colore. Zaffiro: il colore blu caratteristico viene ottenuto o migliorato per trattamento a 1600 in condizioni riducenti od ossidanti. Si ott iene la conversione Fe 2 O 3 FeO e viceversa. In questo modo il colore può essere intensificato o schiarito. Un caso particolare sono gli zaffiri geuda che sono essenzialmente corindoni lattiginosi di scarsissimo valore commerciale. Per trattamento termico complesso (e coperto da segreto commerciale) si ottengono zaffiri con uno splendido colore blu.

7 Gemme artificiali ed imitazioni p. 7 Diffusione superficiale Corindoni incolori o debolmente colorati possono essere trasformati in rubini o zaffiri per cottura ad elevata temperatura (solo di poco inferiore al punto di fusione) in presenza di ossidi coloranti e condizioni appropriate. Per il rubino si usa Cr 2 O 3 e per lo zaffiro FeO + TiO 2. Mantenendo le pietre per alcuni giorni ad elevata temperatura si ha la diffusione superficiale di questi elementi. Le pietre devono essere rilucidate e vi è sempre il rischio di fratturazione. Gli zaffiri sono quasi sempre trattati termicamente per la difficoltà di reperire pietre del colore migliore.

8 Gemme artificiali ed imitazioni p. 8 Tecniche di irraggiamento L irraggiamento con radiazioni ad alta energia quali elettroni accelerati, raggi gamma o neutroni può indurre la comparsa di centri di colore. Il trattamento per irraggiamento sembra avere una certa importanza per il diamante ma in alcuni casi si è riscontrata una certa radioattività residua potenzialmente pericolosa. Laser drilling Questa tecnica viene usata per eliminare inclusioni scure da diamanti. Una volta perforato un sottilissimo canale, il diamante viene trattato con acidi per rimuovere l inclusione e quindi si riempie con vetro. Si tratta di una procedura al limite della truffa e le pietre trattate in questo modo subiscono un forte deprezzamento.

9 Gemme artificiali ed imitazioni p. 9 Sintesi delle gemme Da sempre si è cercato di ottenere pietre sintetiche e le prime imitazioni sono state ottenute con vetri opportunamente colorati. In questo contesto distinguiamo pietre sintetiche = del tutto equivalenti a materiali naturali salvo la genesi imitazioni = materiali artificiali che simulano una pietra in alcune (ma certamente non tutte!) proprietà fisiche Le prime pietre artificiali ottenute sono state sicuramente dei rubini, ottenuti per cristallizzazione con fondente, verso la seconda metà dell 800. Dopo altre esperienze di sintesi, il primo vero metodo industriale venne escogitato dal francese Verneuil che escogitò il metodi di fusione alla fiamma.

10 Gemme artificiali ed imitazioni fornace Verneuil in questa fornace si ottiene la fusione di polvere di Al 2 O 3 + coloranti tramite una fiamma invertita di H + O 2 che consente di ottenere elevate temperature. Si ottengono delle carote di corindone colorato dette boules. Questa sintesi è molto economica ma produce pietre con difetti legati al meccanismo di crescita

11 Gemme artificiali ed imitazioni p. 11 esempi di boules come agenti coloranti si usano rubino ossido di cromo zaffiro ossidi di ferro + Ti zaffiro giallo ossido di nickel zaffiro rosa manganese zaffiro blu scuro ossido di cobalto zaffiro verde-blu rame come si può notare si possono ottenere praticamente tutte le colorazioni. I rubini verneuil sono usati principalmente per cuscinetti per orologi, vetri per orologi, applicazioni in meccanica ecc. Oltre al corindone si producono spinelli colorati e SrTiO 3 usato in passato per imitare il diamante

12 Gemme artificiali ed imitazioni p. 12 Metodo di Czochralski Questo metodo detto di crystal pulling consiste nel crescere un cristallo a partire da un seme che viene estratto con estrema lentezza e mantenuto a contatto di una superficie fusa del materiale da cristallizzare. Con questo metodo vengono prodotti grossi rubini e cristalli speciali per elettronica quali ad esempio granati YAG o GGG. Anche l alessandrite è stata sintetizzata con questo metodo.

13 Gemme artificiali ed imitazioni p. 13 Sintesi da fondente nella sintesi da fondente si usano soluzioni fuse di sali per portare in soluzione i materiali da crescere e si raffredda con estrema lentezza il crogiolo. I tempi di crescita possono essere molto lunghi (anche alcuni mesi) ed i costi elevati per la necessità di utilizzare crogioli di Pt

14 Gemme artificiali ed imitazioni p. 14 con le tecniche di crescita da fondente si ottengono ottime pietre in particolare rubini e smeraldi

15 Gemme artificiali ed imitazioni p. 15 Sintesi idrotermale

16 Gemme artificiali ed imitazioni p. 16

17 Gemme artificiali ed imitazioni fornace per fusione a teschio ( skull melting ) Il materiale da fondere (ZrO2 + Zr + stabilizzatori) viene posto nel teschio costituito da tubi metallici raffreddati tramite circolazione di acqua. Il riscaldamento si ottiene per radiofrequenza.

18 Gemme artificiali ed imitazioni p. 18

19 Gemme artificiali ed imitazioni p. 19 Sintesi del diamante La sintesi del diamante rappresenta un industria molto importante per la produzione di abrasivi. le prime notizie risalgono al 1953 quando la società svedese ASEA dichiarò di essere riuscita nella sintesi. A partire dalla fine degli anni 50 la produzione indistriale del diamante inizia e anche se i dettagli non sono del tutto noti si basa sulla dissoluzione di grafite in un fuso metallico e sulla successiva applicazione di elevate pressioni tramite un cilindro di pirofillite riscaldato al oltre 3000 C. Il metallo fuso agisce da catalizzatore e consente la conversione in tempi piuttosto rapidi (pochi minuti). Successivamente i diamanti vengono recuperati dissolvendo la massa metallica con acidi