Все о минерале кварц.

Обратимость этих реакций способствует росту кварца, снижая темпера-гуру; в растворе очень хорошо растворяются как окись, так и закись железа и накапливается достаточное количество трехвалентного железа для возникновения в кристаллах центров аметистовой окраски.

Применение водных растворов фторида аммолия исключает образование обусловленных присутствием алюминия центров дымчатой окраски. Если в кварце имелся алюминий, образуются аммониево-водородные центры. Метод выращивания кварца с использованием фторида аммония тот же, что и для других типов кварца, получаемых из щелочных растворов. Кристаллы можно выращивать в интервале концентраций растворов 5-30% при температурах 210-500°С и давлениях 20 10 атм. Железо в качестве примеси концентрируется не только на гранях основного ромбоэдра, но и в других частях кристалла.

Железо вводится не в форме металла, а в виде оксидов или гидроксидов. В результате реакции между металлическим железом и фторидом аммония выделяется водород, который мешает переходу железа в трехвалентное состояние и препятствует образованию центров аметистовой окраски. Чтобы избежать этого, для получения аметиста с хорошей окраской необходимо ввести некоторое количество ионов щелочных металлов. Прекрасной добавкой служит литий, так как он защищает в ходе роста потенциальные аметистовые центры от термического разрушения. Водород может выполнять роль компенсатора заряда в том случае, если необходимо скомпенсировать баланс между четырехвалентным кремнием и трехвалентным железом в отсутствие иона щелочи. Если кристаллы слишком долго находятся в сосуде, центральная их часть будет разрушаться из-за термической нестабильности (даже при таких низких температурах, как 250 300°С).

Гидротермальный процесс в целом достаточно эффективен; единственным затруднением является ежегодное сокращение ресурсов подходящего для шихты природного материала. Традиционным его поставщиком была Бразилия, где сбором так называемых осколков занимались люди самых различных социальных категорий. В 1974 г. на экспорт этого материала было наложено эмбарго, и та часть его, которая поступала в продажу, значительно поднялась в цене.

Нассау оценил объем мирового производства синтетического кварца в 70 тыс. кг/год. Синтетический кварц часто имеет характерную форму (до огранки). Если пользоваться сферическими затравками, то будет образовываться двуконечные кристаллы, копирующие природные. На таких кристаллах развиваются шесть граней призмы и по три пирамиды выше и ниже центра. Даже при весьма длительном росте грани призмы будут развиты минимально. При самом медленном росте развивается главный ромбоэдр, а второстепенные ромбоэдры лишь намечаются.

Поскольку большая часть кристаллов кварца выращивается для нужд радиотехники и электроники, получаемая продукция должна иметь такую форму, которая в дальнейшем потребовала бы минимальной механической обработки. Самые медленно растущие грани наиболее развиты на кристалле после полного окончания процесса роста. Однако при выращивании промышленных кристаллов процесс роста не всегда доводится до естественного окончания, когда грани кристалла уже полностью развиты; в этих условиях преобладают быстро растущие грани. Для синтетического кварца особенно характерна бугристая или неровная поверхность, которая не встречается в природе.

Процесс, используемый в лабораторных условиях для выращивания кристаллов кварца, почти всегда по своей сущности гот же, что и в природе. Наилучший обзор методов выращивания дан Нассау (Nassau, 1980). Кварц растворяется в воде при достаточно высокой температуре (необходимые температуры воды могут быть достигнуты только под давлением). Помещенный в сосуд высокого давления (автоклав) с соответствующим образом контролируемыми температурой и давлением, кварц будет растворяться в одной части сосуда и отлагаться в другой. Это метод транспортного гидротермального роста. В качестве шихты используется крошка из природного кварца, а новые кристаллы образуются на специально подготовленной затравке.

Лабораторное выращивание кварца начали проводить в середине XIX в.. и первым, кому удалось вырастить кварц гидротермальным методом, был Сенармон (Senarmont, 1851). Он пользовался запаянной стеклянной трубкой, в которой были вода, бикарбонат натрия, щелочной силикат и одно из соединений мышьяка, по-видимому реальгар. Трубка помещалась в ружейный ствол, который затем нагревался. В результате образовались микроскопические кристаллики кварца.