Главная→Уход за телом→Способ получения синтетического малахита. Три метода изготовления искусственного мрамора своими руками Как сделать искусственный малахит

Способ получения синтетического малахита. Три метода изготовления искусственного мрамора своими руками Как сделать искусственный малахит

Искусственный малахит. На этих образцах видно, что камень ненастоящий - не совсем тот рисунок, и цвета не так разнообразны.

Существует несколько способов получения искусственных минералов.

Один из них – это создание композитных материалов спеканием порошка природного минерала в присутствии инертного связующего при высоком давлении. При этом происходит много процессов, из которых главные – это уплотнение и перекристаллизация вещества. Этот метод получил широкое распространение в США для получения искусственной бирюзы. Этим же способом были получены жадеит, лазурит, другие полудрагоценные камни.

В нашей стране композиты получали цементированием мелких обломков природного малахита размером от 2 до 5 мм с помощью органических отвердителей (наподобие эпоксидных смол) с добавлением в них красителей соответствующего цвета и тонкого порошка того же минерала в качестве наполнителя. Рабочую массу, составленную из указанных компонентов в определенном процентном отношении, подвергали сжатию при давлениях до 1 ГПа (10000 атм.) при одновременном нагревании свыше 100° С. В результате различных физических и химических процессов происходило прочное цементирование всех компонентов в сплошную массу, которая хорошо полируется. За один рабочий цикл таким образом получают четыре пластинки со стороной 50 мм и толщиной 7 мм. Правда, их довольно легко отличить от природного малахита.

Другой возможный способ – гидротермальный синтез, т.е. получение кристаллических неорганических соединений в условиях, моделирующих процессы образования минералов в земных недрах. Он основан на способности воды растворять при высоких температурах (до 500° С) и давлениях до 3000 атм. вещества, которые в обычных условиях практически нерастворимы – оксиды, силикаты, сульфиды. Ежегодно этим способом получают сотни тонн рубинов и сапфиров , с успехом синтезируют кварц и его разновидности, например, аметист . Именно этим способом был получен малахит, почти не отличающийся от природного . При этом кристаллизацию ведут в более мягких условиях – из слабощелочных растворов при температуре около 180°С и атмосферном давлении.

Синтетический малахит.

Сложность получения малахита в том, что для него главное – не химическая чистота и прозрачность, важная для таких камней как алмаз или изумруд, а его цветовые оттенки и текстура – неповторимый рисунок на поверхности отполированного образца. Эти свойства камня определяются размером, формой, и взаимной ориентацией отдельных кристалликов, из которых он состоит. Одна малахитовая «почка» образована серией концентрических слоев разной толщины – от долей миллиметра до 1,5 см разных оттенков зеленого цвета.

Каждый слой состоит из множества радиальных волокон («иголочек»), плотно прилегающих друг к другу и подчас неразличимых простым глазом. От толщины волокон зависит интенсивность цвета. Например, тонкокристаллический малахит заметно светлее крупнокристаллического, поэтому внешний вид малахита, как природного, так и искусственного, зависит от скорости зарождения новых центров кристаллизации в процессе его образования. Регулировать такие процессы очень трудно, поэтому малахит долго не поддавался синтезу.

Получить искусственный малахит, не уступающий природному, удалось трём группам российских исследователей

в Научно-исследовательском институте синтеза минерального сырья (город Александров Владимирской области),
в Институте экспериментальной минералогии Российской Академии наук (Черноголовка Московской области)
и в Петербургском государственном университете.

Было разработано несколько методов синтеза малахита, позволяющих получить в искусственных условиях практически все текстурные разновидности, характерные для природного камня – полосчатые, плисовые, почковидные.

Отличить искусственный малахит от природного можно разве что методами химического анализа : в искусственном малахите не было примесей цинка, железа, кальция, фосфора, характерных для природного камня.

Разработка методов искусственного получения малахита считается одним из наиболее существенных достижений в области синтеза природных аналогов драгоценных и поделочных камней. Так, в музее института в Александрове стоит большая ваза, изготовленная из синтезированного здесь же малахита. По всем своим свойствам синтетический малахит способен заменить природный камень в ювелирном и камнерезном деле. Его можно использовать для облицовки архитектурных деталей как внутри, так и снаружи зданий.

Искусственный малахит с красивым тонкослоистым рисунком производится также в Канаде, и в ряде других стран.

Время делать камни!

Сочетание изображения, металлической фурнитуры и яркой, причудливой структуры минералов на предмете всегда выглядит очень эффектно. При помощи небольшого набора акриловых красок и бытовых материалов в «камень» можно превратить поверхность любой формы.

Рисунок на поверхностях камней условно разделим на группы:

Слоистые,

Пятнистые,

Нитяные.

Например, малахит - слоистый, а вот гранит и лазурит - пятнистые и т.д.

1. Застелите рабочую поверхность. Наденьте фартук или спецодежду (акриловую краску при попадании на ткань впоследствии сложно удалить), подготовьте несколько емкостей с чистой водой.

2. Подберите синтетические кисти: широкую плоскую и круглую с удлинённым ворсом (для удобства работы хорошо иметь под рукой кисти разных размеров).

3. Подготовьте кусочки губки для мытья посуды, морскую губку (необязательно натуральную, можно успешно использовать ее имитацию), ножницы, зубную щетку, салфетки, ветошь. Также понадобится мелкозернистая наждачная бумага.

4. Заранее подберите фотографии камня и набор необходимых по цвету красок.

6. Многослойная лакировка делает имитацию каменной поверхности более естественной , поэтому какой бы способ и камень вы не выбрали, старайтесь не пренебрегать этим этапом.

Метод имитации для слоистых пород

Имитация малахита в декупаже с помощью акриловой краски

Рассмотрим на примере малахита.

Малахит - минерал, образующий зелёные массы натёчной формы с радиально-волокнистым строением.

Зеленый светлый , Кобальт зеленый темный , Небесный , Белила , Ультрамарин , Умбра натуральная , Черный .

Дополнительные материалы:

Из инструментов:

Морская губка;

Дополнительные материалы:

Из инструментов:

Морская губка;

Палитра пластиковая.

1. Фон. На палитре смешиваем между собой небольшое количество Капут мортуума с белилами. Получаем приятный нежный цвет розовой гаммы. Тщательно перемешивать краски не нужно, оставляем неоднородность цвета.

Широкой синтетической кистью наносим на поверхность заготовки плотным слоем краску, создавая плавные переходы.

2. Пятна. Смачиваем губку в чистой воде, отжимаем, набираем на нее небольшое количество белил и делаем оттиски, легко прикасаясь к поверхности.

Заполняем подобным образом площадь заготовки только частично, примерно третью часть. Направление нанесенной светлой краски послужит основой для прорисовки будущих прожилок.

3. Прожилки. На небольшую круглую кисть набираем краску Капут Мортуум. Кисть предварительно обильно смачиваем водой. Консистенция краски не должна быть густой.

Дрожащей рукой и с различным давлением на кисть наносим прожилку и тут же размываем ее край водой. Растягиваем краску. Дорабатываем линию более светлыми полупрозрачными оттенками, краской с добавлением белил и хорошо разбавленной водой.

Таким же образом рисуем все остальные линии, в том числе и светло-серого цвета.

4. Повторно работаем губкой с нанесённым на нее светлым цветом.

5. Просушка и лакировка. Покрываем поверхность несколькими слоями акрилового лака, сушим, выравниваем поверхность мелкозернистой наждачной бумагой. Повторяем операцию, постепенно разбавляя лак водой. Для эффектности советуем наносить не меньше 20 слоев акрилового глянцевого лака.

Имитация розового мрамора готова.

3. Пятна. Губку окунуть в воду и отжать. Набрать на нее Ультрамарин и пройтись по всей поверхности.

Повторить операцию с Синим кобальтом.

4. Прожилки. Тонкой круглой кистью нанести белилами искривленные линии и размыть их края водой пока краска не высохла.

5. Набрызг. На кисть или зубную щетку набрать белую краску, разведенную водой и разбрызгать по поверхности.

Также поступить с нанесением золотой краски.

6. Просушка и лакировка. Покрываем поверхность несколькими слоями акрилового лака, сушим, далее выравниваем поверхность мелкозернистой наждачной бумагой.

Повторяем операцию, постепенно разбавляя лак водой и снижая зернистость наждачной бумаги. Для эффектности советуем наносить не меньше 20 слоев акрилового глянцевого лака.

И завершаем процесс финишным лаком.

«Лазуритовая» поверхность завершена.

Имитация бирюзы по технике монотипия

Бирюза - поделочный и полудрагоценный камень, минерал популярный с древности и доныне. Создание фона для прожилок и природных пятен этого камня заслуживает особого внимания.

Цвета красок из палитры художественных красок «Акрил-Арт»: Бирюзовый , Кобальт синий , Белила ,

Имя заявителя:
Имя изобретателя: Протопопов Е.Н.; Протопопова В.С.; Соколов В.В.; Петров Т.Г.; Нардов А.В.
Имя патентообладателя: Акционерное общество закрытого типа "ЖЕНАВИ"
Адрес для переписки: 197136, Санкт-Петербург, а/я 88, Новосельцеву О.В
Дата начала действия патента: 2000.02.09

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Группа изобретений относится к изготовлению синтетических ювелирно-поделочных камней для ювелирной промышленности и декоративно-прикладного искусства.

Изобретения могут найти применение при изготовлении и реставрации интерьеров квартир и зданий, ювелирных изделий, бижутерии, сувениров, предметов декоративно-прикладного искусства.

Малахит представляет собой минерал из класса карбонатов химического состава Cu 2 (OH) 2 или CuCO 3 ·Cu(OH) 2 , содержащий 71,9% CuO (Cu 57,4%), 19,9% CO 2 , 8,2% H 2 O и до 10% примеси в виде CaO, Fe 2 O 3 , SiO 2 . Кристаллизуется в моноклинной системе, кристаллы редки и имеют игольчатый или призматический облик. Обычны скрыто- и мелкокристаллические почковидные натечные корочки, сталактидоподобные агрегаты, ритмически полосчатые с радиально-волокнистой структурой.

Цвет природного плотного малахита ярко-зеленый, голубовато-зеленый до темного, иногда буро-зеленого. Изменение цвета по различным зонам и слоям малахита создает на срезах и полированных плоскостях причудливый рисунок. Блеск у агрегатов шелковистый (плисовый малахит), бархатистый, тусклый, у кристаллов - алмазный, переходящий в стеклянный. Твердость по минералогической шкале Мооса 3,5 - 4,0; плотность 3900-4100 кг/м 3 .

Rnrnrn rnrnrn rnrnrn

В природе малахит встречается в приповерхностной зоне окисления сульфидных медных руд. Большие скопления плотного малахита очень редки и образуются путем замещения известняков сульфатными растворами меди в зоне окисления крупных месторождений меди, чем объясняется наличие в природном малахите примесей в виде CaO, Fe 2 O 3 , SiO 2 . Обычно встречается в небольшом количестве в рассеянном состоянии в виде налетов, примазок, небольших скоплений, землистых масс в смеси с другими гипергенными минералами. Лишь изредко встречаются плотные скопления малахита весом до 50 т (Медноруднянск, Нижний Тагил, Гумешевские рудники на Урале) [БСЭ, с. 276].

Плотный, зонально-концентрический натечный малахит в виде достаточно крупных масс представляет большую ценность как красивый поделочный камень, употребляющийся для ювелирных и декоративно-художественных изделий (вставки, бусы, столешницы, вазы, облицовка колонн и др.).

Известны крупные месторождения малахита в Заире, на юге Австралии, в Казахстане и в США. Месторождения малахита на Урале (Медноруднянские и Гумешевские рудники) в настоящее время практически полностью выработаны.

В связи с этим возникает актуальная проблема разработки технологий получения синтетического ювелирно-поделочного малахита, аналогичного по своим показателям природному малахиту.

Известны способы получения синтетических ювелирно-поделочных материалов, заключающиеся в кристаллизации из расплавов солей или из высокотемпературных водных растворов [Н. И. Корнилов, Ю. П. Солодова. Ювелирные камни. - М.: "Недра", 1987, с. 259-276] . Однако для данные методы непригодны, поскольку малахит разлагается при температуре 100-110 o C без плавления, а в воде практически не растворим.

Известны способы получения монокристаллов малахита в условиях низкотемпературного гидротермального синтеза .

Известен способ изготовления синтетического малахита в виде отдельных частиц и их соосаждения с небольшим количеством однородно рассеянного висмута, используемых в качестве ядер для последующего выращивания при повышенных температурах и последующего конвертирования в медный ацетиленовый комплекс, используемый как катализатор этилинирования [Патент США N 4107082, B 01 J 27/20, 15.08.78] .

Известны агломераты кристаллов малахита и их получение, содержащие 1-7% (BiO) 2 CuCO 3 и 0,5-3,5% SiO 2 , имеющие средний размер 15 мкм, используемый в качестве катализаторов в химических производствах [Патент США N 4536491, В 01 J 21/20, C 04 C 33/04, 20.08.85] .

Известен способ производства малахита или малахитоподобных изделий, включающий перемалывание природного малахита до частиц 10-100 микрон, распределение пудры в прозрачном лаке, окраске им изготавляемых предметов, высушивания и нанесения на поверхность узоров или масок, воспроизводящих текстуру природного малахита [Патент EP N 0856363, B 05 D 5/05, B 44 F 9/04, 1998-08-05].

Данными способами не удается получить малахит, пригодный для использования в качестве ювелирно-поделочного материала.

Rnrnrn rnrnrn rnrnrn

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому при использовании техническому результату (прототипом) является способ получения поликристаллического малахита, заключающийся в растворении углекислой меди в водном растворе карбоната аммония, содержащем равные мольные доли аммония и карбонат-иона с последующим выпариванием раствора при нагревании, в результате чего получается рыхлый осадок поликристаллического малахита [Чирвинский П. Н. Искусственное получение минералов в XIX столетии. - Киев. Университет, 1903-1906].

Недостатком данного способа-прототипа, а также всех других известных способов является невозможность получения плотного материала, аналогичного по своим показателям природному малахиту и пригодного для использования в ювелирно-поделочных целях.

В частности, недостатками способа-прототипа являются слабое срастание между отдельными кристаллами и сферолитами в образующемся поликристаллическом осадке малахита, его высокая пористость и низкая механическая прочность (после высыхания осадок легко растирается пальцами), что делает его непригодным для ювелирно-поделочных целей. Другим недостатком известного способа является однотонность получающегося осадка, имеющего бледно-зеленый цвет, в отличие от плотного поликристаллического агрегата природного малахита, ювелирно-поделочные разновидности которого характеризуются наличием чередующихся ярких светло-зеленых и темно-зеленых полос или слоев.

Основная техническая проблема (не разрешенная до настоящего времени изобретательская задача), сдерживающая расширение применения малахита в ювелирно-поделочных и декоративно-художественных целях, заключается в том, что известные до настоящего времени способы не позволяют изготавливать синтетический плотный поликристаллический малахит аналогичный по физико-механическим и потребительским свойствам природному ювелирно-поделочного малахиту.

Целью группы изобретений (требуемый технический результат, достигаемый при использовании изобретений) является обеспечение возможности получения синтетического плотного поликристаллического ювелирно-поделочного малахита, характеризующегося чередованием ярких светло-зеленых и темно-зеленых полос с контрастными цветовыми переходами между слоями и не отличающегося по своим физикомеханическим и ювелирно-художественным свойствам от лучших сортов ювелирно-поделочных разновидностей природного малахита.

Поставленная цель и требуемый технический результат достигаются тем, что синтетический ювелирно-поделочный малахит, представляющий собой поликристаллический агрегат, содержащий основную углекислую медь Cu 2 (CO 3 ](OH) 2 и примеси, согласно изобретению синтетический малахит содержит основную углекислую медь и примеси при следующем соотношении компонентов, вес.%:
Cu 2 (OH) 2 - 99,99-99,5
Примеси - 0,01 - 0,50
При этом синтетический малахит в качестве примеси содержит Fe 2 O 3 и Na 2 O, плотность синтетического малахита составляет 3,9 - 4,1 г/см 3 , твердость по Моосу 4,0, микротвердость 216 - 390 кг/мм 2 , максимум спектра отражения синтетического малахита 490 - 525 нм, износостойкость синтетического малахита по сравнению с изностойкостью природного малахита 105-150%, а полируемость синтетического малахита по отношению к полируемости природного малахита составляет 105 - 150%.

При этом синтетический малахит содержит чередующиеся светло-зеленые и темно-зеленые слои, а его поверхность в отраженном свете проявляет "плисовый" (муаровый) эффект.

Характерной особенностью синтетического малахита является его получение путем растворения основной углекислой меди в водном растворе карбоната аммония, содержащем избыточное мольное содержание аммиака по отношению к мольному содержанию углекислоты, и последующего выпаривания раствора при нагревании с образованием поликристаллического агрегата синтетического, вследствие чего межкристаллическое пространство синтетического малахита содержит остаточный ион аммония.

Поставленная цель и требуемый технический результат достигаются также тем, что по способу получения синтетического ювелирно-поделочного малахита, включающему растворение основной углекислой меди в водном растворе карбоната аммония и последующее выпаривание полученного при этом раствора с образованием поликристаллического агрегата синтетического малахита, согласно изобретению растворение основной углекислой меди в водном растворе карбоната аммония проводят при избыточном мольном содержании аммиака в 1,5-8 раз по отношению к мольному содержанию углекислоты.

При этом выпаривание раствора основной углекислой меди в водном растворе карбоната аммония с избытком аммиака проводят при температуре 40 - 95 o C, преимущественно при температуре 60 - 80 o C, причем выпаривание раствора основной углекислой меди в водном растворе карбоната аммония с избытком аммиака проводят с переменной скоростью с обеспечением возможности получения синтетического малахита с чередующимися светло-зелеными и темно-зелеными слоями, а для обеспечения возможности получения контрастных цветовых переходов между слоями синтетического малахита при переходе к выращиванию очередного слоя скорость выпаривания раствора основной углекислой меди в водном растворе карбоната аммония изменяют с избытком аммиака не менее чем в 1,2 раза по сравнению со скоростью выпаривания при кристаллизации предыдущего слоя синтетического малахита.

Подтверждение эффективности изобретений, возможность промышленной реализации изобретений и возможность практического достижения требуемого технического результата подтверждаются приведенными ниже примерами реализации изобретений.

При изготовлении синтетического ювелирно-поделочного малахита по изобретению используют порошкообразную основную углекислую медь Cu 2 (OH) 2 CO 3 по ГОСТ 8927-79, карбонат аммония (NH 4) 2 CO 3 по ГОСТ 3770-78 и 25%-ный водный раствор аммиака NH 4 OH по ГОСТ 3760-79.

Пример 1
Основную углекислую медь Cu 2 (OH) 2 CO 3 растворяли в растворе карбоната аммония (NH 4) 2 CO 3 , содержащем мольный избыток аммиака NH 3 по отношению к мольному содержанию углекислоты CO 2 . Мольное содержание аммиака по отношению к мольному содержанию углекислоты для условий данного примера 1,5. Смесь перемешивали до полного растворения основной углекислой меди. Выпаривание раствора проводили при температуре 40 o C. Для получения чередующихся светло- и темно-зеленых полос процесс выпаривания проводили с переменной скоростью, варьируемой в диапазоне изменения в 1,2 раз по отношению к скорости выпаривания на предыдущем этапе получения светлой или темной полосы (слоя). Процесс выпаривания продолжали до прекращения выделения паров аммиака. Прекращение выделения паров аммиака свидетельствует о полном разложении меднокарбонатноаммиачных комплексов, образующихся в процессе растворения основной углекислой меди в растворе карбоната аммония, что приводит к образованию плотного поликристаллического агрегата основной углекислой меди, представляющего собой ювелирно-поделочный синтетический малахит. После окончания процесса выпарки оставшуюся водную часть отделяли от синтетического малахита и проводили его анализ на соответствие параметрам эталонного образца природного малахита, представленного в базе данных ICDD, N 41-1390.

Показатели полученного по Примеру 1 синтетического малахита представлены в Таблице 1.

Rnrnrn rnrnrn rnrnrn

Пример 2
Условия примера 2 аналогичны условиям Примера 1, но отношение мольного содержания аммиака к мольному содержанию углекислоты для условий данного примера составило 4,0.

Показатели полученного по Примеру 2 синтетического малахита представлены в Таблице 1.

Пример 3
Условия Примера 3 аналогичны условиям Примера 1, но отношение мольного содержания аммиака к мольному содержанию углекислоты для условий данного примера составило 8,0.

Показатели полученного по Примеру 3 синтетического малахита представлены в Таблице 1.

Пример 4
Условия Примера 3 аналогичны условиям Примера 1, но отношение мольного содержания аммиака к мольному содержанию углекислоты для условий данного примера составило 4, а выпаривание проводили при температуре 60 o C.

Показатели полученного по Примеру 4 синтетического малахита представлены в Таблице 1.

Пример 5
Условия Примера 5 аналогичны условиям Примеров 1 и 4, но выпаривание проводили при температуре 80 o C.

Показатели полученного по Примеру 5 синтетического малахита представлены в Таблице 1.

Пример 6
Условия Примера 6 аналогичны условиям Примеров 1 и 4, но выпаривание проводили при температуре 95 o C.

Показатели полученного по Примеру 6 синтетического малахита представлены в Таблице 1.

Кроме этого, проведенные рентгенодифрактометрические исследования показали идентичность рентгенограмм природного и синтетического малахита.

Практически все оптические константы синтетического малахита аналогичны оптическим константам природного малахита.

Также как и природный малахит, синтетический малахит в восстановительном пламени плавится и дает королек меди. Смоченный HCl, синтетический малахит окрашивает пламя в голубой цвет. При нагревании в стеклянной трубке синтетический малахит выделяет воду и чернеет, в соляной кислоте растворяется с шипением.

Таким образом, изобретения позволяют получать синтетический малахит с физико-химическими свойствами, характерными для природного малахита, но синтетический малахит отличается от природного повышенной микротвердостью, повышенной износостойкостью и лучшей полируемостью, что объясняется более низким содержанием примесей и иным качественным составом примесей.

В целом, учитывая новизну и неочевидность изобретений, существенность всех общих и частных признаков изобретений, показанную в разделе "Сущность изобретения", а также показанную в разделе "Примеры реализации изобретений" осуществимость изобретения, уверенное решение поставленных задач и получение нового технического результата, заявленная группа изобретений, по нашему мнению, удовлетворяет всем требованиям охраноспособности, предъявляемым к изобретениям.

Проведенный анализ показывает также, что все общие и частные признаки изобретений являются существенными, так как каждый из них необходим, а все вместе они не только достаточны для достижения цели изобретений, но и позволяют реализовать группу изобретений промышленным способом.

Кроме этого, анализ совокупности существенных признаков группы изобретений и достигаемого при их использовании технического результата показывает наличие единого изобретательского замысла, тесную и неразрывную связь между изобретениями и предназначенность способа непосредственно для получения синтетического ювелирно-поделочного малахита, что позволяет объединить два изобретения в одной заявке.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Синтетический ювелирно-поделочный малахит, представляющий собой поликристаллический агрегат, содержащий основную углекислую медь Cu 2 (OH) 2 и примеси, отличающийся тем, что синтетический малахит содержит основную углекислую медь и примеси при следующем соотношении компонентов, вес.%:
Cu 2 (OH) 2 - 99,99 - 99,5
Примеси - 0,01 - 0,50

2. Синтетический малахит по п.1, отличающийся тем, что примеси синтетического малахита содержат Fe 2 O 3 и Na 2 O.

3. Синтетический малахит по п.1 или 2, отличающийся тем, что плотность синтетического малахита составляет 3,9 - 4,1 г/см 3 .

4. Синтетический малахит по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что твердость синтетического малахита по Моосу составляет 4.

5. Синтетический малахит по любому из пп.1 - 4, отличающийся тем, что микротвердость синтетического малахита составляет 216 - 390 кг/мм 2 .

6. Синтетический малахит по любому из пп.1 - 5, отличающийся тем, что максимум спектра отражения синтетического малахита составляет 490 - 525 нм.

7. Синтетический малахит по любому из пп.1 - 6, отличающийся тем, что износостойкость синтетического малахита по сравнению с износостойкостью природного малахита составляет 105 - 150%.

8. Синтетический малахит по любому из пп.1 - 7, отличающийся тем, что полируемость синтетического малахита по отношению к полируемости природного малахита составляет 105 - 150%.

9. Синтетический малахит по любому из пп.1 - 8, отличающийся тем, что синтетический малахит содержит чередующиеся светло- и темнозеленые слои.

10. Синтетический малахит по любому из пп.1 - 9, отличающийся тем, что поверхность синтетического малахита в отраженном свете проявляет плисовый муаровый эффект.

11. Синтетический малахит по любому из пп.1 - 10, отличающийся тем, что он получен путем растворения основной углекислой меди в водном растворе карбоната аммония, содержащем избыточное мольное количество аммиака по отношению к мольному содержанию углекислоты, и последующего выпаривания полученного при этом раствора при нагревании с образованием поликристаллического агрегата синтетического малахита.

12. Синтетический малахит по любому из пп.1 - 11, отличающийся тем, что межкристаллическое пространство синтетического малахита содержит остаточный ион аммония.

13. Способ получения синтетического ювелирно-поделочного малахита, включающий растворение основной углекислой меди в водном растворе карбоната аммония и последующее выпаривание раствора с образованием поликристаллического агрегата синтетического малахита, отличающийся тем, что растворение основной углекислой меди в водном растворе карбоната аммония проводят при избыточном мольном содержании аммиака по отношению к мольному содержанию углекислоты.

14. Способ по п.13, отличающийся тем, что растворение основной углекислой меди в водном растворе карбоната аммония проводят при избыточном мольном содержании аммиака в 1,5 - 8 раз по отношению к мольному содержанию углекислоты.

15. Способ по любому из пп.13 - 14, отличающийся тем, что выпаривание раствора основной углекислой меди в водном растворе карбоната аммония проводят при 40 - 95 o С.

16. Способ по п.15, отличающийся тем, что выпаривание раствора основной углекислой меди в водном растворе карбоната аммония проводят преимущественно при 60 - 80 o С.

17. Способ по любому из пп.13 - 16, отличающийся тем, что выпаривание раствора основной углекислой меди в водном растворе карбоната аммония проводят с переменной скоростью с возможностью получения синтетического малахита с чередующимися светло- и темнозелеными слоями.

18. Способ по п.17, отличающийся тем, что для обеспечения возможности получения контрастных цветовых переходов между слоями синтетического малахита при переходе к выращиванию очередного слоя скорость выпаривания раствора основной углекислой меди в водном растворе карбоната аммония изменяют не менее чем в 1,2 раза по сравнению со скоростью выпаривания при кристаллизации предыдущего слоя синтетического малахита.

19. Способ по любому из пп.13 - 18, отличающийся тем, что получают синтетический малахит по любому из пп.1 - 12.

В этой статье:

Малахит очень широко используется в декоративно-прикладном искусстве. Он представляет собой основной карбонат меди, а интересен не цветом, блеском, или оттенками, а сложным рисунком, который образуется на протяжении многих лет благодаря природным условиям. Долгое время получить искусственный камень не удавалось, но сейчас на рынке можно обнаружить множество экземпляров минерала, синтезируемого в лаборатории. Как сделать малахит и возможно ли это в домашних условиях?

Ответ на этот вопрос будет утвердительным только наполовину. В природе малахит образуется в местах залежей медных руд при условии, что они залегают в карбонатных породах. При вымывании медной руды под действием подземных вод и растворенных в них кислорода и углекислого газа медь переходит в раствор. Этот раствор содержит ионы меди, которые медленно просачиваясь через известняк, вступают с ним в реакцию. Вследствие этого образуется основной карбонат меди.

Имитация малахита

Существует химическая реакция, которая позволяет получить малахит дома. Для того чтобы это сделать, необходимы:

безводный карбонат натрия или прокаленная пищевая сода;
медный купорос (сернокислая медь, сульфат меди);
воронка;
чашка Петри;
фильтровальная бумага;
колбочки и сосуды.

Безводный карбонат натрия и медный купорос смешиваются в одинаковом количестве. Далее осадок фильтруется с помощью воронки и фильтровальной бумаги. После этого вынимается бумага с осадком и высушивается в чашке Петри. Это и будет порошок малахита. Безводный карбонат натрия также можно получить при прокаливании на сковородке обычной пищевой соды.

Как видно, этот способ не позволяет получить камень, а только порошок вещества.

Промышленное получение

Существует несколько способов получить искусственный малахит. Первый и самый очевидный - это использование природного малахита в виде порошка и его спекания при высоком давлении. Основной процесс, который при этом происходит: вещество уплотняется и перекристаллизуется. Такой же метод используют в Америке, чтобы произвести бирюзу. Его же применяют и для получения других полудрагоценных камней такого типа.

В нашей стране подобный малахит производится сплавлением крошки минерала при давлении до 10 тысяч атмосфер, параллельно с этим образец требуется нагреть до 100 градусов. В результате получается сплошная масса в виде пластин.

Еще один возможный способ - гидротермальный. Он основан на том, что в виде растворителя выступает вода. Но так как при нормальных условиях она способна растворять не так много веществ, то создаются определенные - высокое давление и температура. Этот способ дает камень малахит, очень схожий с природным. Но основная задача заключается в том, чтобы получить текстуру камня. В свое время технология была разработана на трех советских предприятиях и сейчас широко используется как здесь, так и за рубежом, например, в Канаде.

О конкретной технологии получения камня искусственным путем, которая бы также давала возможность получить рисунок малахита, упоминается во многих научно-популярных и новостных журналах. Однако в подробных описаниях не названо конкретного рецепта. Получается, что по сей день технология остается втайне.

Таким образом, не существует известного способа, способствующего получению малахита в домашних условиях, чтобы он полностью соответствовал оригиналу.

Для того чтобы имитировать малахит, широко используются другие способы.

Имитация

Одним из способов сделать изделие из малахита является использование полимерной глины. Полимерная глина - это вещество, которое представляет собой поливинилхлорид с добавлением пластификаторов. Она используется в качестве основы для изготовления поделок. Например, из нее делают цветы. Существует две разновидности пластики: одна застывает при температуре 100 градусов, другая - при комнатной, но за больший промежуток времени. Во время застывания пластификатор испаряется и получается изделие из поливинилхлорида.

Для того чтобы из полимерной глины сделать малахит, берут несколько оттенков зеленого цвета и раскатывают из них небольшие кружочки. Их кладу один на другой в случайном порядке и вытягивают из них «колбаски», которые потом растягивают, режут на куски и снова складывают. Получается рисунок, в точности имитирующий поверхность камня. Такой камень используют для кулонов и вставок в украшения.

Еще один вариант имитировать малахит на каких-либо поверхностях - это нанесение акриловой краски. Для начала краска опять же различных оттенков зеленого цвета наносится на подготовленную загрунтованную поверхность. Ею покрывают пятнами в случайном порядке разными цветами. Основная задача здесь - закрасить всю поверхность.

Далее для придания краске еще более случайного рисунка используется пленка или пакет из полиэтилена. После этого с помощью скальпеля, пластикового инструмента подобной формы или куска бумаги имитируется пластинчатый рисунок натурального камня. Изделие взбрызгивается водой и удаляются излишки краски с помощью бумаги. В конце можно покрыть заготовку лаком.

Еще одним вариантом имитации малахита в интерьере является декоративная штукатура. Так же как и в методе с декорированием акриловыми красками, используется штукатурка разных оттенков. Она кладется как конечный слой и не требует покраски, но вскрывается лаком.

Отдел образования Администрации Ленинского района

города Екатеринбурга

Гимназия № 5

Исследовательская работа на тему:

«Знакомство с Уральским малахитом.

Опыт по выращиванию

искусственного малахита».

Исследовательская работа

ученика 2 «Б» класса

Абрамова Леонида

Руководитель:

Классный руководитель:

Екатеринбург, 2013

1. Введение………………………………………………………………….3

2. О малахите ……………………………………………………………....4

3. Уральский малахит – исторические факты ……………………………5

4. Физические свойства малахита ………………………………………...7

5. Способы выращивания искусственного малахита…………………….8

6. Эксперимент по выращиванию малахита в домашних условиях…….9

7. Выводы …………………………………………………………………..12

ВВЕДЕНИЕ

Я коллекционирую различные минералы. Мне интересно узнавать о них разную полезную информацию. Недавно мы с папой ходили в Уральский геологический музей. Там, очень много разных минералов и других экспонатов. Там я узнал о том, что месторождения малахита на Урале исчерпаны и теперь малахит в России не добывают. Хотя Уральский малахит признан во всём мире самым красивым по богатству рисунка. Мне стало интересно, а можно ли вырастить искусственный малахит?

Цель моей работы: больше узнать о минерале и опытным путём доказать возможность выращивания минерала – малахит, в домашних условиях.

Эта работа актуальна в современном мире, так как истощаются запасы природных минералов.

Сначала я познакомился с историей добычи малахита на Урале, затем узнал, где и как использовали раньше и используют сейчас этот красивый камень.

В процессе поиска разной информации я выяснил, что малахит российские учёные успешно выращивают в лабораторных условиях. Мне стало интересно, а можно ли вырастить этот минерал самому в домашних условиях?

О МАЛАХИТЕ

Малахит - один из красивейших минералов. Его окраска богата оттенками - вся палитра зеленых тонов от светло-зеленого с голубизной (бирюзового) до густого темно-зеленого цвета ("плисового"). Название минерал получил, вероятно, за зеленую окраску, напоминающую цвет листьев мальвы (греч. malache - мальва), либо за небольшую твердость (греч. malakos - мягкий).

Изделия из малахита - это вазы, небольшие скульптуры, шкатулки, кабошоны, бусы, полированные пластины. Образцы малахита часто представляют сугубо научный интерес, но среди них есть очень красивые штуфы. Даже в необработанном виде очень эффектны причудливой формы почковидные и гроздьевидные агрегаты малахита. Иногда для подчеркивания красоты камня достаточно лишь небольшого среза или легкой полировки природной поверхности образца.

По составу малахит представляет собой водную углекислую соль меди - Cu2(OH)2. Оксида меди в малахите содержится до 72%. Окраска его объясняется присутствием иона меди. Кристаллы малахита крайне редки и весьма ценятся коллекционерами.

Благодаря небольшой твердости (твердость по шкале Мооса 3-4) малахит легко обрабатывается: быстро режется, хорошо шлифуется и полируется, в руках умелого мастера принимает самую высокую зеркальную полировку.

Малахит издавна привлекал внимание людей. С неолита вплоть до железного века, он был камнем ремесленников: краскотеров и красильщиков, стеклодувов, живописцев, плавильщиков (выплавляли медь). Иногда его использовали в качестве бесхитростных украшений и простых поделок. Самой ранней малахитовой поделке 10500 лет! Это скромная, простой овальной формы подвеска, найденная в одном из погребений неолитического могильника в долине Шанидар (Северный Ирак). В те времена в нем ценилась не красота, а польза.

УРАЛЬСКИЙ МАЛАХИТ – ИСТОРИЧЕСКИЕ ФАКТЫ

Общепризнано, что малахит по полному праву может считаться «русским» камнем. Не будет большим преувеличением назвать малахит и «поистине» уральским камнем. Издавна повелось, что для изучения малахита ученые со всего света съезжались на прославленные уральские месторождения его. Отсюда, с Урала, пошла и современная техника обработки малахита, признанная во всем мире как техника «Русской мозаики».

Первым было открыто Гумешевское месторождение, расположенное на нынешней северо-западной окраине города Полевского Свердловской области. Нашли его в 1702 году жители Арамильской слободы Сергей Бабин и Козьма Сулея. Нашли по следам древних разработок и не менее древним остаткам от плавки руд - «изгаринам». И позднее при разведке и разработке месторождения находили многочисленные следы деятельности рудознатцев и металлургов ушедших поколений: медные ломы, кожаные сыромятные сумы, обрывки одежды, «изгарины», а однажды обнаружили и их останки. Историки датируют время этих древних разработок серединой - концом первого тысячелетия до н. э.

В 1735 году по распоряжению казна приступила к разработке Гумёшевского месторождения. Но, видно, тогдашние царёвы металлурги достаточно не знали технологии обработки и плавки подобных руд. Завод работал в убыток. Так продолжалось до 1759 года, когда титулярный советник купец Алексей Турчанинов «выходил» в столице себе убыточный рудник вместе с Сысертским, Полевскими и Северским заводами.

Скоро Гумешевское месторождение не могло уже удовлетворять спроса, все увеличивающегося и умело подогреваемого.

И тут подоспело открытие сказочно богатых малахитовых залежей на Меднорудянском руднике возле города Нижнего Тагила. Владельцы этого рудника, Демидовы, не растерялись. Им хорошо был ведом путь, надежный и кратчайший к прибылям. Из первых же крупных находок Анатолий Демидов велит вырубить малахитовый храм - восьмиколонную ротонду, изысканно-строгую и нарядную, и подносит ее Николаю I для установки в Исаакиевском соборе.

А еще малахит в старые годы шел на изготовление очень прочной зеленой краски. Наш современник ужасается: малахитом красили крыши.

С уменьшением запасов малахита резко уменьшился и поток изделий малахитовой промышленности. Это положение сохранилось и до сих пор.

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МАЛАХИТА:

Химическая формула (CuOH)2CO3 – это довольно хрупкий минерал.

Цвет: варьирует от сочного темно-зеленого до светлого бирюзово - зеленого. Непрозрачен, в мелких кристаллах просвечивает. В плотных почковидных агрегатах окраска обычно распределяется ритмично, с чередованием темных и светлых зон. Тонкоигольчатый (плисовый) и порошковатый агрегаты окрашены равномерно. Более или менее одноцветные куски встречаются редко.

Вид кристалла: призматический, пластинчатый, игольчатый. Чаще всего наблюдается в виде корочек, сферокристаллов, натечных почковидных агрегатов.

Малахит - один из красивейших минералов. Название минерал получил, за зеленую окраску, напоминающую цвет листьев мальвы.

Малахит - минерал, основной карбонат меди.

Лучистый малахит приобретает на срезе шелковистый отлив (плисовый малахит). Блеск шелковистый или бархатный в агрегатах, алмазный до стеклянного у кристаллов. Образуется в зоне окисления медных или медьсодержащих железорудных или полиметаллических сульфидных месторождений.

СПОСОБЫ ВЫРАЩИВАНИЯ ИСКУССТВЕННОГО МАЛАХИТА:

Существует несколько способов получения искусственных минералов. Один из них – это создание композитных материалов спеканием порошка природного минерала при высоком давлении. При этом происходит много процессов, из которых главные – это уплотнение и перекристаллизация вещества.

Другой возможный способ – гидротермальный синтез, то есть получение кристаллических неорганических соединений в условиях, моделирующих процессы образования минералов в земных недрах. Он основан на способности воды растворять при высоких температурах (до 500° С) и давлениях до 3000 атмосфер вещества, которые в обычных условиях практически нерастворимы.

ОПЫТ ПО ВЫРАЩИВАНИЮ МАЛАХИТА В ДОМАШНИХ УСЛОВИЯХ:

1. Я растворил стиральную соду(Na2CO3) в кипяченной воде. И получил щелочь (Na(OH)).

2. Смешал медный купорос(CuSO4) с щелочью(Na(OH)). Набрал в кастрюлю воду и нагрел до 90 градусов. Затем остудил до 50 и поставил в кастрюлю посудину со смесью.

https://pandia.ru/text/78/115/images/image004_151.jpg" width="468" height="352">

6. В коробочку вылил перемешанный осадок с клеем.

8. Поставил всё на подоконник

8Наблюдал: затвердение произошло за 24 часа.

ВЫВОДЫ

Таким образом я доказал, что в домашних условиях можно получить искусственно выращенный минерал, но его плотность, структура и рисунок не идут не в какое сравнение с природным.

Так же я узнал о том, что в лабораторных условиях можно. Учёными было разработано несколько методов синтеза малахита, позволяющих получить в искусственных условиях практически все текстурные разновидности, характерные для природного камня – полосчатые, плисовые, почковидные. Отличить искусственный малахит от природного можно было разве что методами химического анализа. Разработка методов искусственного получения малахита считается одним из наиболее существенных достижений в области синтеза природных аналогов драгоценных и поделочных камней. По всем своим свойствам синтетический малахит способен заменить природный камень в ювелирном и камнерезном деле. Его можно использовать для облицовки архитектурных деталей как внутри, так и снаружи зданий.

В процессе выполнения этой работы я очень много узнал для себя нового и интересного. Узнал историю малахита, о его физических и даже мистических свойствах. В дальнейшем я планирую продолжить изучение минералов и пополнение своей коллекции.