Technické využití drahých kamenů

Gymnázium Christiana Dopplera
Maturitní práce z chemie
Technické využití drahých kamenů
Vypracoval:Jan Helebrant
Školní rok 2001/2002
Odborný konzultant: RNDr. Vladimír Šrein CSc., Ústav struktury a mechaniky hornin AVČR
Jan Helebrant
Technické využití drahých kamenů
Technické využití drahých kamenů
1. Význam drahých kamenů pro člověka
2. Všeobecné charakteristiky drahých kamenů
3. Přehled nejpoužívanějších drahých kamenů, jejich vlastnosti, způsoby
využití a naleziště
4. Výroba umělých drahých kamenů
-Technologie a přehled některých syntetických drahých kamenů
5. Všeobecné porovnání vlastností syntetických a přírodních drahých
kamenů
6. Závěr
7. Použitá literatura
8. Obrazová příloha
2
Jan Helebrant
Technické využití drahých kamenů
1. Význam drahých kamenů pro člověka
Drahé kameny provázejí člověka od samého počátku lidských dějin. Pro své
nápadné vlastnosti, výjimečnost a vzácnost výskytu bývaly, a v některých
společenských systémech dosud jsou, symbolem přepychu, bohatství a moci. Krása
drahých kamenů byla zdrojem umělecké inspirace, rovněž dnešní tvůrci šperků
hledají stále nové formy pro jejich zpracování. Jejich některé vlastnosti jim vyhradily
významné místo nepostradatelných pomocníků v moderní technice. Poznávání a
zkoumání drahých kamenů včetně jejich umělé výroby poskytly odborníkům nové
poznatky o říši nerostů a vedly je současně k širšímu poznání anorganického světa
vůbec.
Mnohé drahé kameny nabízejí dnes velké možnosti technického využití. Jejich
praktický význam spočívá především v jejich mimořádných chemických a fyzikálních
vlastnostech. Mezi drahými kameny najdeme i takové, které poskytují některé vzácné
prvky, které se v jiných nerostech téměř nevyskytují. V mnoha případech skutečně
platí, že ty vlastnosti, které z nerostu učinily drahý kámen, umožňují právě také jeho
technické využití. Význam drahých kamenů jako technických surovin v poslední době
stále stoupá.Využívají se jednak jejich charakteristické fyzikálních vlastností, stejně
tak jsou základem pro výrobu různých surovin v průmyslu.
Rád bych vás v této práci seznámil alespoň s hlavními představiteli světa
drahých kamenů, jejich výjimečnými vlastnostmi a použitím v technice.
3
Jan Helebrant
Technické využití drahých kamenů
2. Všeobecné charakteristiky drahých kamenů
2.1 Členění drahých kamenů
Dříve byly drahé kameny členěny na drahokamy, levnější polodrahokamy a
ozdobné kameny. Ozdobné kameny jsou takové, které se dají leštit i ve větších
kusech a používají se například při obkladu význačných budov zvenku, nebo zdobí
jejich dvorany a sály. Avšak toto rozdělení, jež se používalo hlavně v obchodních
kruzích, není příliš spolehlivé. Hranici mezi vlastním drahokamem, polodrahokamem
a ozdobným kamenem není možné přesně vymezit. V určité době se přihlíželo více
k vzácnosti kamene, jindy k jeho vlastnostem, zejména ke kráse zbarvení a tvrdosti.
Podle toho pokládali někteří lidé za polodrahokamy jen levnější dekorační kameny,
čímž mizela hranice mezi polodrahokamy a kameny ozdobnými. Jiní znalci naopak
velmi přísně uznávali za drahokamy pouze diamant, rubín, safír a smaragd, i když i
další nerosty měly vlastnosti zcela vyhovující a odpovídající těmto čtyřem
drahokamům. S ohledem na tyto nepřesnosti se v odbornějších kruzích již toto
rozdělení nepoužívá. Je zavedeno nové, jednotné označení drahý kámen. U
obkladových kamenů, nejčastěji hornin (např. žul nebo mramorů) se však nadále
používá označení ozdobný kámen.
2.2 Vznik a výskyt drahých kamenů v přírodě
Drahé kameny netvoří ucelenou skupinu nerostů, blízkou si chemickým složením,
způsobem vzniku či výskytem. Naopak je to skupina velmi různorodá. Některé jsou
oxidy, jiné řadíme ke křemičitanům,uhličitanům, fosforečnanům a tak bychom mohli
vyjmenovat vlastně všechny skupiny nerostů. Na většině nalezišť jsou nerosty
vyvinuty pouze v obecné jakosti a s pravými drahými kameny se setkáme spíše
výjimečně nebo jen na ojedinělých lokalitách, kde k jejich vzniku v té nejnádhernější
podobě byly příznivé podmínky. Drahokamové nerosty i v obecné jakosti mohou být
v přírodě vzácné, jako např. diamant, nebo jsou v přírodě zcela běžné. Například
olivín, v drahokamové odrůdě zvaný chryzolit, se v přírodě vyskytuje vzácně, ale
v obecném vývoji je základním nerostem olivínovců a tvoří průměrně celou jednu
čtvrtinu hmoty čedičů. A stejně tak i křemen, granát, nebo turmalín. Protože vskutku
nelze dobře oddělovat naleziště drahých kamenů od výskytu příslušných nerostů
v obecné podobě, pojednávám v dalším textu o nalezištích celkově.
Nerosty (a tím i drahé kameny) jsou výtvorem přírody; jsou to v podstatě
chemické sloučeniny, nebo prvky, které se vytvořily v přírodě bez přímého působení
člověka, spíše nezávisle na něm a jeho dílech. Naproti tomu připraví chemik
v laboratoři sloučeninu, která se může i v přírodě vyskytovat jako nerost. Má sice
stejné fyzikální a chemické vlastnosti, ale vznikla vědomou činností člověka, není to
tedy nerost. Dnes se zabývá syntézou umělých nerostů a také drahokamů,
důležitých v moderní technice, celé jedno odvětví průmyslu.
Procesy, které vedou ke vzniku nerostů, můžeme velmi zhruba rozdělit na tři
základní: magmatický, sedimentární a metamorfní(viz str.30obr.6).Rozeznáváme
nerosty prvotní (primární), které od doby, kdy poprvé nabyly podoby nerostů až do
dneška si zachovaly svou tvářnost a nebyly nijak přeměněny. K nim se řadí druhá
početná skupina nerostů, vytvořených přeměnou nerostů prvotních – nerosty
4
Jan Helebrant
Technické využití drahých kamenů
druhotné (sekundární). Ty jsou charakteristické pro zemský povrch. Prostě nerosty
vzniklé ve velkých hloubkách za vysoké teploty a tlaku jsou někdy málo přizpůsobivé
povrchovým podmínkám. Takové nerosty se pozvolna mění, zvětrávají, zejména
působením atmosféry, vody a vodných roztoků, a přeměňují se v minerály, kterým
podmínky zemského povrchu lépe vyhovují. Tak větráním pyritu vzniká limonit, na
ložiskách měděných rud se objevují zelený malachit nebo modrý azurit atd. Jiné jsou
však odolné a dostávají se do náplavů. Nejlepším příkladem je křemen.
Na vzniku nerostů magmatického původu se podílí magma. Tato žhavá
tavenina má chemické složení zhruba odpovídající složení zemské kůry. Hlavními
součástmi magmatu je křemičitanová tavenina s těkavými složkami jako jsou chlor,
vodní pára a oxid uhličitý. Při pohybech zemské kůry nebo při horotvorných
procesech, mnohdy podmíněných přetlakem těkavých složek v magmatickém
ohnisku, dochází k výlevu magmatu do svrchních částí zemské kůry nebo v podobě
lávy přímo na povrch. Ve vyšších částech zemské kůry nebo na povrchu dochází
k utuhnutí magmatu. Tuhne-li magma pod povrchem, nedojde k úniku těkavých
součástí, tuhnutí a krystalizace nerostů v magmatu probíhá pomalu. Nerosty pak
mají dost času k utvoření větších krystalů a vzniklá hornina je zrnitá až hrubě zrnitá.
Tímto způsobem vznikají tzv. hlubinné vyvřeliny (žula, syenit, diorit, gabro atd.). Při
výlevu na zemský povrch většina těkavých složek unikne do ovzduší, magma tuhne
velmi rychle a vzniklé výlevné horniny (ryolity, andezity, čediče a znělce) bývají
zpravidla velmi jemnozrnné. Vedle těchto dvou typů existují ještě horniny žilné, které
se utvořily z odštěpenin magmatu a utuhly v puklinách zemské kůry. Nejběžnější jsou
porfyry, pegmatity, a aplity.
Vznik jiných hornin způsobily procesy metamorfní, při kterých vznikají horniny
přeměněné. Přeměna probíhá působením zvýšeného tlaku a teploty po určitou déle
trvající dobu. Podlehnout jí mohou všechny typy hornin. Horniny překrystalují, vytvoří
se nové nerosty, které lépe snášejí změněné prostředí. Přeměněné horniny jsou
většinou břidličnaté. Jsou to ruly, svory, fylity a různé jiné krystalické břidlice.
Původně vyvřelé olivínovce mohou být přeměněny v hadce. Tlak je buď všesměrný,
nebo jednostranně orientovaný. Teplota může být vysoká i nízká a může působit po
dlouhou dobu, počítáno v geologickém slova smyslu. V blízkosti rudních žil či kolem
horkých pramenů dochází k přeměnám okolních hornin.
Horniny sedimentární, neboli usazené horniny vznikají postupným
usazováním částic zvětralých hornin. Ty se dostávají do náplavů, potoků, řek a moří.
Na jejich transportu se kromě vody podílejí i vítr a zemská přitažlivost (řícení
zvětralých skalních bloků). V nedalekých, nebo velmi vzdálených místech síla
transportu slábne a částice se ukládají, sedimentují. Vznikají horniny usazené, neboli
sedimenty. Součástky usazených hornin prodělávají při transportu mechanickou
přeměnu třením o sebe (vznik oblázků), jiné i chemickou. Spolupůsobit mohou i
organismy. Mnohé mořské organismy si budují schránky z uhličitanu vápenatého
nebo oxidu křemičitého. Po odumření těchto organismů se jejich schránky hromadí
na dně. Takto postupně vznikají mnohé sedimenty – vápence, pazourky, křída. Uhlí,
jiný druh usazené horniny má původ v nashromážděných rostlinných tělech. Vedle již
uvedených vápenců patří mezi usazené horniny z těch nejznámějších ještě písky a
jíly, z nichž vznikly zpevněním pískovce a jílovce, dále pak štěrky a další.
Horninotvorné procesy se navzájem prolínají. Sedimenty mohou vznikat
z nerostů vyvřelin i přeměněných hornin nebo vůbec ze starších usazenin. A
podobně je tomu i se zbývajícími dvěma skupinami hornin.
5
Jan Helebrant
Technické využití drahých kamenů
3. Přehled vlastnosti, způsoby využití a naleziště
nejpoužívanějších drahých kamenů, jejich
3.1 Diamant
3.1.1 Vlastnosti
Název diamant pochází z řeckého adamas
= nezrušitelný, nepřemožitelný. Chemicky
se jedná o uhlík krystalující v krychlové
soustavě. Má tvrdost 10, hustotu 3,52 g /
cm3 a je dokonale štěpný podle ploch
osmistěnu. Za normálních teplot nepodléhá
chemickým účinkům a je špatný vodič
tepla. Při teplotě vyšší než 850 oC na
vzduchu shoří na oxid uhličitý. Zahřívá-li
se však ve vakuu na teplotu přes 1000 o C, Krystal diamantu, schéma jeho krystalové
základního
mění se v grafit. Má ale také vynikající struktury,kalotový model
tetraedru,čtyři
atomy
uhlíku
tvoří
základní
optické vlastnosti: diamantový krystal
prokazuje vysoký index lomu ( n = 2,4195 ) tetraedr.(viz str.26/1)
a širokou disperzi, to znamená, že bílý světelný paprsek se v krystalu rozkládá na
všechny barvy duhy, které jsou odráženy pod různými úhly. Proto je vybroušený
diamant známý hrou světel a vysokým leskem, který nazýváme diamantový.
Jeho dokonalé štěpnosti se odedávna využívalo při broušení. Diamant je jedním
z nejžádanějších drahých kamenů a díky svým mimořádným fyzikálním vlastnostem
zaujímá také zcela mimořádné postavení mezi nerosty.
Byl znám již v dřívějších dobách. Píše o něm již Gaius Plinius Starší ( 23 až 79
n.l.), ačkoli Římané znali jen diamanty nepatrných rozměrů. Dochovaly se různé
ústní tradice a pověsti o objevech a osudech starých indických diamantů, i když
většina známých velkých a historických diamantů byla nalezena teprve začátkem 17.
století. Co vlastně diamant je, zůstávalo dlouho záhadou. Teprve roku 1675 vyslovil
slavný anglický fyzik Isaac Newton domněnku, že diamant hoří. Přivedl ho k ní silný
lom světla diamantu.V roce 1694 se rozhodli Italové Averani a Targioni pro pokus,
při němž diamant spálili.Ale až anglický chemik H. Davy ( 1778 až 1829 ) dokázal, že
diamant je uhlík.
3.1.2 Výskyt
V přírodě se odedávna vyskytoval v podobě zrn a zaoblených drobných
osmistěnů v říčních náplavech, kam byl zanesen ze svých původních matečních
hornin – tmavých vyvřelin. Ve velké většině diamantových nalezišť se dosud
nepodařilo tuto horninu zjistit. Diamanty zarostlé v matečné hornině známe jen
z několika nalezišť, na ostatních se vyskytují pouze druhotně v náplavech. Nejstarší
a nejznámější jsou proslulá naleziště v okolí Kimberley v Jihoafrické republice
objevené roku 1897, kde se diamanty nacházejí v tzv. kimberlitu. V následujících
6
Jan Helebrant
Technické využití drahých kamenů
desetiletích byly objeveny další kimberlitové sopouchy – roku 1897 u Pretorie
v Transvaalu, r.1903 v Zimbabwe, r.1907 v Angole a potom v Tanzánii, býv. Zairu,
Sierra Leone a také v Indii, která je starým nalezištěm proslulých velkých kamenů.
Dalším světovým nalezištěm jsou velká ložiska v poříčí řeky Viljuji v Jakutsku
v bývalém SSSR(viz str.26/3).
Nejznámější diamantonosné náplavy jsou v Indii odkud přicházely až do 18. století
všechny diamanty. Pocházejí odtud jedny z největších diamantů jako např. Koh-inoor, Regent, Orlov, Šach a další. Další naleziště jsou na Západním pobřeží Afriky a
v Brazílii.
Diamant je průhledný a většinou bezbarvý, v některých případech však má lehký
barevný nádech, nejčastěji žlutavý, mírně růžový či modrý. A pouze ve vyjímečných
případech byly nalezeny diamanty sytého zbarvení – modré, žluté, zelené, červené.
Ovšem značná část diamantů je šedá či černá a neprůhledná a užívá se v technice.
3.1.3 Technické využití
Diamant je již velmi dlouho nejvýznamnější surovinou používanou v technice pro
svoji tvrdost. Pro tyto účely se zpracovává převážná část diamantové produkce,
pouze 25 % je drahokamovým materiálem. Světová spotřeba diamantů se v roce
1975 pohybovala kolem 20 tun, a to jde o minerál, u něhož se hmotnost krystalů měří
na karáty ( 1 karát = 0,2 g ). V technice se přirozeně nepoužívají klenotnické
diamanty, a tím méně vybroušené brilianty. Zužitkovávají se řadové diamanty – drť,
„bort“, ale také černé odrůdy diamantu – „karbonado“. Tvrdost diamantu umožňuje
jeho využití ve vědě i v technické praxi jednak jako stěžejní součást přístrojů pro
měření tvrdosti všech ostatních hmot, jednak jako součást nástrojů, jimiž můžeme
opracovávat i nejtvrdší materiály na potřebný tvar s vysokou přesností.V hutích a
strojírenském průmyslu určujeme v nesčetném množství případů jakost výrobků
podle jejich tvrdosti. Proto byla vypracována řada metod na její měření, jež vesměs
využívají diamantu.
Při tzv. VICKERSOVĚ metodě vtlačujeme např.určitou silou do povrchu
měřeného materiálu diamantový hrot. Při kontrole jakosti výrobků nás často zajímá
hladkost obráběného povrchu, kterou měříme tzv. profilometrem. Tento přístroj je
rovněž opatřen diamantovým hrotem vybroušeným s vysokou přesností. Hrot se
pohybuje po měřeném povrchu. Jeho výkyvy, opisující všechny nerovnosti povrchu,
jsou přenášeny v potřebném zvětšení na záznamový graf, z něhož potom jakost
povrchu vyhodnotíme. Tak kontrolujeme přesnost tvaru obráběcích nástrojů,
brusných kotoučů a mnoha přesných součástek různých přístrojů.
Významnou složkou hutnické výroby je výroba drátů z kovových materiálů. Na
některé z nich, ať už se využívají pro vědecké účely nebo v průmyslové výrobě, jsou
kladeny vysoké požadavky co do přesnosti průměru, jenž musí být zachován i při
velikých délkách. Při tažení drátu neodolají značnému opotřebení např. průvlaky
vyrobené z kterýchkoli tvrdých materiálů, včetně slinutých karbidů. Stejně jak
pokračuje opotřebení průvlaku, mění se ovšem i průměr taženého drátu. Proto je pro
náročné případy nutno zhotovovat průvlaky diamantové.
Dalším příkladem diamantového nástroje je diamantový nůž pro soustružení.
Používáme jej na opracování barevných kovů a tvrzených plastických hmot v těch
případech, kdy je nutné dosáhnout bezvadného lesklého povrchu a kde velmi záleží
na nepatrné opotřebitelnosti ostří. Na zpracování tvrdých technických materiálů
7
Jan Helebrant
Technické využití drahých kamenů
(např. korundu a karborunda ) se vyrábějí diamantové vrtáky, návrtníky a
orovnávače.
Geologický výzkum ani těžební praxe se neobejdou bez pořizování
zemních vrtů sahajících často až do tisícimetrových hloubek.V případech, kdy je
možno narazit na velmi tvrdé horniny, používají se jako vrtací nástroje diamantové
vrtací korunky.
Všeobecně známé technické využití diamantu je při řezání skla. Nástroje na
řezání se vyrábějí z vybraných drobných osmistěnů s obloukovými hranami, z nichž
jednu je nutno při zasazení kamene do nástroje upravit do polohy, která zaručí
správnou funkci přístroje.
Rozvoj techniky posledních desetiletí uvádí do práce stále více vysoce tvrdých
a tím i nesnadno opracovatelných nových hmot. Obrábíme je nástroji, v nichž hraje
hlavní roli diamantový prášek, dále pracovními operacemi, jako je řezání,
vybrušování tvaru, leštění povrchu, vrtání apod.
K tomu používáme např. diamantové brusné kotouče. Způsobem použití i
vnějším tvarem se podobají do značné míry jiným běžným brusným kotoučům.
Pracuje se s nimi obvykle též na stejných brousicích strojích jen s tím rozdílem, že
pro diamantové kotouče vyžadujeme větší přesnost a některá technologická
opatření, které mají chránit poměrně drahý diamantový prášek. Diamantové brusné
kotouče mohou mít různé tvary ( např. kotouče miskovité, oboustranné, brusná
vřeténka malých průměrů, různé profilované kotouče atd. ). Tvar, rozměry, druh
pojiva a velikost diamantového zrna se volí podle toho, jaký materiál má být
opracováván a podle stroje, který bude použit. Co bylo řečeno o brusných kotoučích,
vztahuje se v hlavních rysech i na podobné diamantové řezací kotouče (viz str.27/obr.).
Je zřejmé, že diamant je dnes prvořadou strategickou surovinou, která buď
přímo, nebo nepřímo ovlivňuje rozvoj průmyslu.
3.2 Grafit
3.2.1 Vlastnosti
Grafit ( tuha ) sice nepatří mezi drahé kameny, jedná
se ale také o modifikaci uhlíku stejně jako diamant.
Na rozdíl od diamantu krystaluje grafit v šesterečné
soustavě a vyznačuje se naprosto odlišnými
fyzikálními a chemickými vlastnostmi. Jedná se o
největší známé rozdíly mezi dvěma modifikacemi
téže hmoty. Název grafit pochází z řeckého slova
grafó = píši.
Krystaluje v šesterečných šupinkách, výtečně Krystalová struktura grafitu.
štěpných podle báze. Atomová stavba je ve shodě (viz str. 26/6)
s tím. Atomy uhlíku jsou těsně, a tedy pevně spojeny
tak, že jejich středy tvoří šestiúhelníkovou síť. Tyto kompaktní vrstvy atomů jsou
mezi sebou spojeny dlouhými a tedy velmi slabými vazbami, které se projevují
8
Jan Helebrant
Technické využití drahých kamenů
ve snadné rovnoběžné posunutelnosti nebo úplné oddělitelnosti jednotlivých vrstev.
Ve vrstvách jsou mezi atomy uhlíku vazby kovalentní a zbývající valenční elektron
působí vazbu kovovou. Obyčejně jsou šupinky grafitu nedokonale vyvinuty,
zprohýbané, po stranách roztřepené. Jejich rozměry klesají na mikroskopický prášek,
takže pouhému oku se celek jeví jako celistvý a zemitý, ještě jemněji rozptýlená
grafitová hmota tvoří tzv. beztvarý uhlík, který tvoří uhlí, saze atd.
Grafit je na povrchu i na vrypu černý a má kovový lesk. Tvrdost 1, hustota 2,255
g/cm3. Má velmi dobrou tepelnou i elektrickou vodivost. Za normálních podmínek se
neroztaví ( taví se až při 3000 oC ).
3.2.2 Výskyt
Nachází se v krystalických břidlicích, metamorfovaných horninách, vápencích atd.,
např. v ČR, v Rusku na západní Sibiři, Finsku, Koreji, USA, Kanadě nebo na Srí
Lance.
3.2.3 Technické využití
Surový grafit se ale málokdy dá použít přímo, obyčejně je nutno ho čistit
plavením.Jeho využití je velmi rozmanité. Nejlepší, jemně šupinkaté odrůdy se
používají na tužky. Pro jeho tepelnou odolnost se z něj vyrábí tavicí kelímky pro
slévárenství,ocelárny a mincovny . Používá se také v elektrotechnice na vodivé
nátěry pro galvanoplastiku atd. Grafit má také dobrou schopnost zpomalovat
neutrony. Donedávna byl používán jako tzv. moderátor v jaderných reaktorech moderátor účinně zpomaluje neutrony v reaktoru ale výrazně je nepohlcuje a tím
zabraňuje vzniku neřízené řetězové reakce.Poprvé užil grafitu jako moderátoru
v Chicagu roku 1942 Ital Enrico Fermi působící v USA v prvním jaderném reaktoru
na světě. Byl použit například v černobylské jaderné elektrárně. Je hořlavý (při
extrémně vysokých teplotách) a používal se do obloukových lamp. Dále se používá
na výrobu žáruvzdorných materiálů, různých mazadel a při stavbě chemických
aparatur.
3.3 Korund
3.3.1 Vlastnosti
Korund Al2O3 krystaluje v klencové soustavě. Má
tvrdost 9, hustotu 3,9 – 4,1 g/cm3 . Ráz krystalů je
vřetenovitý, nebo soudečkovitý, mohou být i klencové nebo
tabulkovité. Strukturní mřížka korundu je tvořena kostrou
nejtěsněji směstnaných iontů kyslíku s vrstvami kolmo
k trojčetné ose krystalu. 2/3 oktaedrických dutin mezi kyslíky
jsou obsazeny ionty hliníku ve dvojicích na společných
svislých osách, takže hliník vyplňuje vždy dvě oktaedrické
dutiny nad sebou na obou stranách téže kyslíkové vrstvy. Korund, ideální krystal
Střídání těchto dvojic s prázdnými oktaedrickými dutinkami (viz str. 26/8)
9
Jan Helebrant
Technické využití drahých kamenů
má trojčetnou souměrnost.
Název korund pochází asi ze starého indického názvu kauruntaka, jehož
smysl není přesně znám. Nejčistší Al2O3 je bezbarvý leukosafír, oxid chromitý příměs asi 0,4 hmotnostních procent barví korund krásně červeně s odstínem
fialovým na rubín ( lat. rubens=červený), oxid železitý a titaničitý modře na safír ( řec.
sappheros= modravý). Různé jiné odrůdy jsou zbarveny namodrale šedě, hnědě,
nažloutle atd. Zrnitý korund s příměsí magnetitu Fe3O4 a jiných nerostů je
smirek,zbarvený tmavě šedě až černě. Korund je s tvrdostí 9 po diamantu ( a
karborundu ) nejtvrdší nerost. Je i chemicky značně odolný, taví se teprve s příměsí
kyselého síranu sodného.
3.3.2 Výskyt
Korund se nachází v granitových pegmatitech a metamorfovaných horninách – v ČR
na Třebíčsku a v Čejově u Humpolce, světová naleziště jsou na Srí Lance a v Zadní
Indii.Rubíny a safíry se nachází na Srí Lance, v Barmě,Thajsku, Keni, Tanzanii,
Kambodže. Nalezištěm nejlepších evropských safírů je Jizerská louka v Severních
Čechách.
3.3.3 Technické využití
Korund kromě své tvrdosti vyniká velkou chemickou a mechanickou odolností,
houževnatostí, velmi malou roztažností, pružností a velmi vysokou teplotou
tání.Proto byl kdysi nepostradatelným technickým kamenem, zejména k výrobě
ložisek pro přesné stroje ( hodinková ložiska, kompasy, přesné váhy. Z tohoto použití
byly však dnes vytlačeny kameny syntetickými, z kterých se vyrábějí též
gramofonové jehly.
Korund – smirek je vynikajícím lešticím a brusným prostředkem, ať již
v brusných prášcích, v papírech, látkách a kotoučích. Při různé zrnitosti se korund
používá i k broušení a leštění skla, drahých kamenů a jiných hmot.Dnes se práškový
korund na výrobu brusiv získává především speciálními technickými postupy. Kvalita
smirku, přírodního nebo umělého, je dána jeho tvrdostí ( podle cizorodých příměsí,
jež tvrdost snižují ). Nejméně čisté, a proto nejměkčí odrůdy se používají do různých
lešticích past.
Využívá se také na tzv. oxidovou keramiku. Jedná se o keramický materiál pro
technické aplikace tvořený výhradně, nebo převážně jedním oxidem. Nejběžnější je
oxidová keramika z oxidu hlinitého, též slinutý korund nebo korundová keramika.
Vyznačuje se vysokou pevností, tvrdostí a je dobrým elektrickým izolátorem. Používá
se jako konstrukční materiál pro součásti vysokoteplotních zařízení, na pyrometrické
trubice a tavicí kelímky.Vyrábí se z ní izolátory u zapalovacích svíček pro motory,
řezné plátky k obrábění kovů a nově se používá jako bioinertní náhrada kostních
tkání.
Ale snad nejvýznamnější je využití optických vlastností rubínu ve spojení
s vynálezem laseru – optického kvantového generátoru. Slovo laser je zkratkou
anglických slov Light amplification by simulated emission of radiation – zesilovač
světla při vyvolaném záření. Princip, na kterém laser pracuje je dosti složitý – ke
generování elektromagnetického záření se v něm využívá energie vznikající při
přechodu elektronů z jednoho energetického stavu do druhého.
10
Jan Helebrant
Technické využití drahých kamenů
První laser byl vytvořen v roce 1960 z rubínu. Tento laser vydával jasné světlo
s vlnovou délkou 694,3 nm. Rubínovým laserem byla přesně stanovena vzdálenost
Země od Měsíce. Dnes se laserů v technice používá stále víc. Uplatňují se při
zkoumání fyziky plazmy i v lékařství při chirurgických operacích, v televizi pro
snímání a předávání obrazů, ve spojovací technice, v chemii, biologii při vrtání a
sváření kovů apod. A přestože se v poslední době začaly lasery vyrábět i z jiných
látek, například plynové či polovodičové, rubín zůstává stále jedním z nejvhodnějších
materiálů.
Přednosti rubínu spočívají v jeho vynikajících mechanických vlastnostech, o
nichž jsem se již zmínil: v tvrdosti, tepelné stálosti a odolnosti vůči značně
agresivním podmínkám.
3.4 Beryl
3.4.1 Vlastnosti
Beryl Be3Al2(SiO3)6 krystaluje v šesterečné
soustavě, má tvrdost 7,5, hustotu 2,6 – 2,9
g/cm3. Krystaly bývají sloupcovité, agregáty
stébelnaté.Název beryl pochází z řec. bérullos
= zelené kameny.Beryl je typickým příkladem
strukturního typu cyklosilikátu. Stavební motiv
je šestičlenný kruh tetraedrů (SiO4), spojených Krystalová struktura berylu.
(viz str.26/6)
v komplexní radikál (Si6O18)12-.
Jednotlivé kruhy rovnoběžné s bází jsou navzájem spojeny vazbami aktivních iontů
kyslíku s beryliem a s hliníkem. Koordinace kyslíků je čtyřčetná okolo menšího
kationtu Be2+ a šestičetná okolo většího Al3+. Vnější kroužky v prstenci čtyřstěnů
na obr. Představují dva nad sebou ležící kyslíky na svislé hraně čtyřstěnů, kolmé
k nákresné rovině. Kruhy se opakují nad sebou tak, že jejich středy leží na
společných osách, rovnoběžných s vertikálou makrokrystalu. Kruhy jsou střídavě
navzájem stočeny o necelých 30o. Široké svislé kanály uvnitř kruhů jsou dostatečně
velké, takže mohou uzavírat ionty Na+, K+, Cs+ i molekuly H2O. Je čirý, bílý, nejčastěji
žlutavý nebo zelenavý. Krásně zbarvené drahokamové odrůdy jsou sytě zelený
smaragd, světle modrozelený akvamarín , žlutý heliodor, růžový morganit a červený
bixbit.
3.4.2 Výskyt
Nachází v granitových pegmatitech – v ČR hlavně na Písecku a
Poběžovicku.Drahokamové smaragdy pochází z Kolumbie a Uralu a , nejstarší
známé naleziště je v Egyptě. Akvamaríny dodávají hlavně pegmatitová ložiska
zabajkalská a brazilská, u nás je to malý výskyt na Sobotínsku. Morganity dodávají
11
Jan Helebrant
Technické využití drahých kamenů
naleziště kalifornská a madagaskarská- sloupce až 8x 2m. Další ložiska jsou v Maine
a Jižní Dakotě v USA a v Namibii.
Beryl je velmi dlouho známý nerost. Byl těžen v Horním Egyptě ( jižně od Kosejru)
ve své drahokamové odrůdě smaragdu před více než dvěma tisíciletími. Píše o něm
Theofrastos i Plinius Starší. Dokonce se vypráví, že sličná Kleopatra vlastnila
smaragd s vlastní podobiznou. Římský císař Nero používal prý vybroušeného
smaragdu jako monoklu. První zmínku o tom nacházíme v knihách římského
přírodovědce Plinia Staršího. Protože však při tehdejších znalostech o kamenech
docházelo k častým záměnám podobných nerostů, zdá se být pravděpodobné, že
nešlo o sytě zelenou odrůdu berylu- smaragd, který by v těchto rozměrech bylo jen
těžko možné získat patřičně průhledný, ale spíše o jinou odrůdu, snad o
akvamarín.Přesto je tato Pliniova zmínka velmi cenná zejména proto, že se tak
poprvé dozvídáme o technickém použití drahého kamene.
3.4.3 Technické využití
Obyčejný beryl je celkem nenápadný, zato velice potřebný nerost. Je to totiž
důležitá ruda berylia, kterého obsahuje pouze 14,1 hmotnostních % ve formě oxidu
berylnatého. Prvek byl pojmenován po nerostu, ve kterém byl poprvé určen
francouzským chemikem Vauquelinem v roce 1798.
Kovové berylium má velkou důležitost v metalurgii pro přípravu speciálních
slitin, zvláště s platinou, barevnými kovy ( zejména s mědí ) a s lehkými kovy, které
se vyznačují velikou pevností a pružností. Berylium se také přidává do „bronzových“
slitin – tzv. beryliová bronz používaná na speciální pružiny pro měřicí přístroje,
chronometry atd. Přísada berylia má také příznivý vliv na elektrickou vodivost.
Kovové berylium se používá na okénka rentgenových lamp a na přístroje a
zařízení potřebná k získávání atomové energie.Jeho sloučeniny se uplatňují
v neonovém osvětlení a ve speciální keramice ( kelímky ) – v tomto případě se jedná
o ohnivzdorný oxid berylnatý.
Využívá se také pro tzv. beryliovou keramiku. Beryliová keramika má
vysokou tepelnou vodivost, vynikající elektroizolační vlastnosti, které se v maximální
míře využívají při výrobě výkonových elektronek a speciálních polovodičových prvků.
Omezujícím faktorem je vysoká jedovatost a cena této keramiky. Lidé, kteří jako
první pracovali na výrobě syntetických drahokamových odrůd berylu zemřeli na tzv.
beryliózu – otravu beryliem.
12
Jan Helebrant
Technické využití drahých kamenů
3.5 Turmalín
3.5.1 Vlastnosti:
Název turmalín pochází ze singhalského slova „turamali“,
což značí kámen, který přitahuje popel. Krystaluje v trigonální
(klencové) soustavě, má tvrdost T= 7-7,5 a hustotu 3–3,2g/cm3.
Turmalín je chemicky velmi složitý a variabilní zásaditý
borokřemičitan celé řady prvků, zejména hliníku, železa, hořčíku,
vápníku a alkalických kovů, např. lithia, sodíku a draslíku.
V malých podílech přistupují i další prvky. Složení kolísá
v důsledku vzájemné mísivosti. V souvislosti s touto proměnlivostí Turmalín,
je turmalín barevně rozmanitější než kterékoliv jiné drahé kameny.
ideální krystal
(viz str. 26/8)
Pro strukturu turmalínu je charakteristickým motivem šestičlenný
kruh tetraedrů v polární orientaci, tj. s jednou plochou přibližně ve společné rovině,
kolmé k vertikále a s „vrcholy“ mířícími vzhůru, tj. v kladném směru s c0 . Vnější
kationty typu Al a Mg mají koordinaci oktaedrickou, B má koordinaci trojčetnou
planární, kolmou k c0. Velký kationt je obklopen devíti O a jedním (OH). Turmalín
krystaluje ve štíhlých sloupcích s trojúhelníkovým průřezem Barvy turmalínů jsou
velmi různé podle chemického složení. Nejobecnější odrůdou turmalínu je černý
skoryl, bohatý železem, a v klenotnictví používaný jen občas. Naopak nejvzácnější je
bezbarvý achroit , který pro svou bezvýraznost nepřichází jako drahý kámen
prakticky v úvahu. Turmalíny s převahou hořčíku bývají hnědé (dravit), s podstatnými
podíly lithia růžové (rubelit) nebo modré (indigolit), jejich směsi s hořečnatými
sloučeninami zelené.
Turmalín však bývá i nejpestřejším drahým kamenem, protože na jediném
krystalu se mohou barvy velmi nápaditě střídat. Toto střídání barev v pruzích
označujeme jako zonálnost. Barva krystalu může být v různých směrech různá.
Tento jev nazýváme pleochroismus. Turmalín mívá ze všech drahých kamenů
pleochroismus nejintenzivnější. Na mnoha průhledných turmalínech jej můžeme
pozorovat pouhým okem.
3.5.2 Výskyt
Nejbohatší naleziště drahokamových odrůd turmalínu jsou v pegmatitech
Severní Ameriky. Dokonalé sloupcovité krystaly rubelitu byly známé zejména
z okrsku Pala v oblasti San Diego a z pohoří Mesa Grande v Kalifornii, další naleziště
jsou na Madagaskaru, Uralu, Srí Lance, Mosambiku a v Barmě. U nás se lithné
turmalíny nachází na záp.Moravě: Rožná u Bystřice n. Pernšt., Puklice a Jeclov u
Jihlavy, Dobrá Voda u Velkého Meziříčí, v Čechách u Sušice; skoryly pak v Dolních
Borech a Cyrilově u Velkého Meziříčí a u Písku.
13
Jan Helebrant
Technické využití drahých kamenů
3.5.3 Technické využití
Do Evropy turmalín přivezli holandští mořeplavci v roce 1703 ze Srí Lanky
jako načervenalý kámen, nacházený na Dálném východě v bohatých náplavech.
Vynikal zvláštní vlastností. Při rozpálení nad ohněm přitahoval částečky popela
(zahřátím byla vzbuzena polární elektřina). Každý sloupcovitý krystal turmalínu se
zahříváním nebo stlačením stává na jednom konci kladně, na druhém záporně
nabitý. Jedná se o pyroelektrické a piezoelektrické vlastnosti turmalínu.Tyto
vlastnosti nejsou u nerostů obvyklé. Pólovou odlišnost krystalů způsobuje zvláštní
nesouměrné uspořádání stavebních částic v krystalech turmalínu podle osy.
Turmalín také ve směru kolmém k svislé ose silně pohlcuje procházející
světlo, ve směru svislé osy nikoli. Tento jev je nazýván dvojbarevnost neboli
dichroismus. Lze ho pozorovat u průsvitných a průhledných krystalů, u černě
zbarvených turmalínů jen v tenkých řezech. Destičky z turmalínu se používají jako
polarizační filtry. Vyrábějí se z nich tzv. turmalínové klíšťky, zvláště dříve používané
v klenotnictví k určování některých drahých kamenů.
Dále se používá v radiotechnice. Z téhož důvodu nachází turmalín uplatnění i
v ultrazvukové technice a při stabilizaci nosné frekvence rozhlasových přijímačů.
3.6 Zirkon
3.6.1 Vlastnosti
Název zirkon je odvozen z arabských slov zar = zlato a gun = barva.
Krystaluje v čtverečné soustavě. Chemicky se jedná o ZrSiO4 s častými příměsemi
jiných prvků, zejména železa, hořčíku, hliníku, stroncia, hafnia, tantalu atd. Barva
hnědá, červenohnědá, žlutohnědá, vzácněji je zelenavý, nebo čirý; má diamantový
lesk. Má tvrdost 7 – 8, hustotu 4,7g/cm3.
Struktura zirkonu má nezávislé tetraedry SiO4 spojené prostřednictvím atomů
Zr mezi osmi O, čtyři bližší a čtyři vzdálenější. Krystaly zirkonu jsou obvykle
sloupcovité s jednoduchými krystalovými tvary čtverečné soustavy.
Krásné průhledné krystaly jasných barev a vysokého třpytu byly známy už ve
starověku a oblibu si získaly především v Asii, ovšem většinou se neodlišovaly od
ostatních drahých kamenů, které byly rozdělovány hlavně podle barev.
Hyacint je červenooranžová odrůda zirkonu, zvlášť oblíbená v 15. a 16. století
a také v třicátých letech 19. století. Zářivá barva tohoto drahokamu vynikne při
briliantovém brusu, kdy se uplatní nápadný třpyt. Jargon (žargon) je žlutý zirkon
rovněž diamantového lesku, který byl dlouho nazýván siamský diamant a za diamant
byl také považován. V náplavech Srí Lanky, blízko města Mátara se nacházejí čiré
zirkony, nazývané podle místa nálezu mátara-diamanty. Starlit ( jako hvězda jiskřící )
je patrně nejkrásnější odrůdou zirkonu. Má sytě modré nebo modrozelené zbarvení,
které bývá přírodní, ale lze ho dosáhnout i termochemickou reakcí hyacintů
z Kambodže. Tyto starlity byly zvlášť oblíbené v 19. století, ale jejich krásně modrá
barva časem mizí(viz str. 26/3).
14
Jan Helebrant
Technické využití drahých kamenů
3.6.2 Výskyt
Zirkon je častá akcesorická (vedlejší, přídavná ) součást vyvřelých hornin
Krystaly zirkonu jsou zpravidla drobné, v průměru mívají pouze několik milimetrů. Jen
vyjímečně se vyskytují exempláře o hmotnosti několika desítek karátů. Nejznámější
české zirkony jsou z Jizerské louky, z pyropových štěrků na úpatí Českého
středohoří a z náplavů Otavy(velikost 3-10mm).
Nejvýznamnější naleziště
drahokamových zirkonů jsou v náplavech Srí Lanky a Thajska( Mongka ). Menší
naleziště jsou Mias na Uralu, Cerro de Caldos v Brazílii a Henderson Co. V Severní
Karolíně. Pro technické účely se zirkon těží především v Indii ( Travancore ), Austrálii
a Brazílii. Evropské výskyty, jako jsou Pfitsch v Tyrolsku nebo Langesundfjord
v Norsku, nemají velký význam.
3.6.3 Technické využití
Zirkon obsahuje 67,1% ZrO2 a tím patří mezi hlavní suroviny pro získávání
oxidu zirkoničitého, zirkonia, a přidruženého hafnia. Přímé použití má zirkon pro
výrobu žáruvzdorných materiálů, jako kalicí látka v glazurách, při tavení speciálních
skel aj.
Zirkonium se využívá při konstrukci jaderných reaktorů, v moderní metalurgii, v
ocelářství – slitiny zirkonia s křemíkem a železem, v elektrotechnice – do elektronek,
v optoelektronice – snímací elektronky ve speciálních kamerách, při přípravě
bleskového světla a pro fotografování.
Některé sloučeniny a slitiny zirkonia se užívají pro jejich vysokou teplotu tání
a chemickou odolnost.Vyrábějí se z nich keramické kelímky, smalty, dále jsou
důležité ve sklářství, při výrobě chirurgických nástrojů atd. Nacházejí uplatnění i ve
spalovacích komorách raket.
Hafnia obsahuje zirkon obsahuje někdy až kolem 4% a je tak jediným zdrojem
tohoto dalšího vzácného kovu, užívaného zatím jen ve slaboproudém
elektrotechnickém průmyslu.
3.7 Křemen
3.7.1 Vlastnosti
Název křemen je slovanského původu, je znám i u
jiných slovanských jazyků a
původně byl odvozen
z latinského slova crystallus = čirý, použitého v novověku
k obecnému označení geometrických tvarů, které omezují
krystalované nerosty. Chemicky je křemen SiO2, nejčastěji
krystaluje v trigonální soustavě, má tvrdost 7 a hustotu
2,65g/cm3.
Stavební jednotkou struktur modifikací SiO2 je skupina
Křemen,ideální krystal
(viz str.26/8)
15
Jan Helebrant
Technické využití drahých kamenů
čtyř kyslíkových iontů nejtěsněji směstnaných, takže jejich středy leží ve vrcholech
tetraedru. Mezi čtyřmi kyslíky je malá tetraedrická dutina, obsazená kationtem Si4+,
který sytí jen jednu valenci každého kyslíku tetraedrické skupiny, takže tetraedry se
mohou navzájem spojovat svými vrcholy ( společnými kyslíky různými způsoby.
Příklady vidíme nejen ve strukturách různých modifikací SiO2, ale zejména u
křemičitanů.
Bezvodý oxid křemičitý SiO2 má několik modifikací s různou strukturou:
křemen nižší ( α křemen ) trigonální a nad 573oC, křemen vyšší ( β křemen )
hexagonální; tridymit nižší kosočtverečný, pseudohexagonální, při suchém zahřívání
nad 870 oC
se mění na vyšší hexagonální; cristobalit nižší tetragonální,
pseudokubický, při suchém zahřívání nad 1470 oC se mění na vyšší krychlový. Těžké
modifikace vyrobené za vysokých teplot a tlaků a později nalezené v přírodě, coesit a
stišovit s rutilovou strukturou. Nižší α křemen nazýváme prostě křemen.
3.7.2 Výskyt
Křemen je jeden z nejhojnějších nerostů zemské kůry a účastní se plnými 12%
samostatně na jejím složení. Vedle toho je něco přes 47% oxidu křemičitého
obsaženo v nejrůznějších solích – křemičitanech, které jsou hlavními horninotvornými
nerosty.
Čirá odrůda křemene se nazývá křišťál a její název pochází z latinského slova
crystallus, stejně jako slovo křemen. Římané mluvili o zkamenělém ledu, když měli
na mysli nádherné sloupce křišťálu z alpských nalezišť. Domnívali se, a tvrdil to
rozvážně sám římský přírodovědec Plinius Starší, že čiré, chladné a dokonale
utvářené krystaly křišťálu vznikají vysoko v horách, kde panuje věčný sníh a led,
takže led tam zmrzne tak silně, že jeho krystaly ani v nejsilnějším žáru neroztají.
Křemen je špatným vodičem tepla. I toto věděli již staří Římané a bohatí patriciové
měli ve svých domech velké křišťálové koule, čočky nebo i přírodní krystaly o které si
v horkém létě chladili ruce. A tato vlastnost křemene, že je stále chladný, se využívá i
dnes pro základní určení jeho pravosti od skleněných imitací.Ve starověku zapalovali
křemennými čočkami, jimiž procházel sluneční paprsek, slavnostní ohně a obdobně
vypalovali hnisající rány.
Známá naleziště jsou v Alpách, Hot Springs v Arkansasu- USA, Brazílie, býv.
SSSR- Ural, Japonsko, Austrálie, Barma, a Madagaskar, kde byly nalezeny krystaly
s několikametrovým obvodem kolem hranolových ploch. Barevné odrůdy křemene
jsou mnohem vzácnější a nikdy nebyly nalézány v takových rozměrech ani množství
jako např. křišťály.Je to například fialový ametyst, růžový růženín, kouřově hnědá
záhněda, černý morion a žlutý citrín.
Fialové zbarvení ametystu je způsobeno nepatrnou příměsí železa a vzniká i
radioaktivním ozářením. Ametyst ztrácí zahříváním svou typickou barvu, nejprve
zežloutne a při teplotě 575 oC se stane mléčně bílým. Jeho barva vybledne časem i
na denním světle. Váže se k němu mnoho pověr, vesměs zdůrazňujících jeho
magické vlastnosti. Dokonce i jeho jméno je svázáno s jednou z těchto pověr – a
metistos znamená řecky ne opilý, střízlivý. Z toho je zřejmé, že ametyst měl
v dřívějších dobách chránit před opilstvím. Ametysty se nacházejí hlavně v Brazílii,
USA, Indie, Uralu, Srí Lanky, Japonska a z Afriky. U nás jsou známé lokality jako
Kozákov, Hostákov, na Slovensku Banská Štiavnica a další.
16
Jan Helebrant
Technické využití drahých kamenů
Citrín je křemen zabarvený oxidem železitým na nejrůznější odstíny žluté – od
bledé, citrónové,která mu dala jméno, až po sytě oranžovou a hnědožlutou. V přírodě
se nevyskytují příliš často – proto jsou vzácné a často napodobované, obvykle
vypalováním hojnějších ametystů a záhněd.Zahřátím brazilských ametystů na 470 oC
lze získat světle žluté citríny vyžíháním na 550- 560 oC tmavě žluté a červenohnědé.
Některé záhnědy dávají citrínovou barvu již při 300- 400 oC. Nejkrásnější citríny se
dovážejí z Brazílie a Uralu. Vyskytují se však také na Madagaskaru, v USA, ve
Španělsku a ve Skotsku. Přírodní citríny jeví znatelný dichroismus.
Záhněda je krystalová odrůda křemene, význačná kouřově hnědou až
černohnědou barvou v různých tónech. Černá, téměř neprůsvitná odrůda záhnědy se
nazývá morion. Zbarvení je způsobeno nejspíše uvolněním křemíku při radioaktivním
ozáření. Opatrným vypálením na 300-400 oC se toto zbarvení ztrácí. Proslulá
naleziště záhněd jsou ve Švýcarsku,dále na Urale, v Brazílii, na Madagaskaru a
v Coloradu. U nás nacházíme záhnědy v Dolních Borech u Velkého Meziříčí a na
Českomoravské vrchovině, pěkné jsou v Cínovci a na Kozákově.Z Cínovce pochází i
pěkné moriony.
Nejoblíbenější kusovou odrůdou křemene je růženín s příjemnou růžovou
barvou často s odstínem do fialova. Jeho zbarvení je způsobeno malou příměsí
manganu a mizí při zahřátí na 575 oC. Také na vzduchu po delší době barva
zešedne. Kusové růženíny lze sbírat v Dolních Borech, dříve byly nalézány i
v pegmatitech u Písku. V krystalech byl růženín nalezen zatím jen v Brazílii. Odtud a
z Madagaskaru pocházejí nejkrásnější růženíny. Bývá též v pegmatitových žílách
v Bavorsku a na Urale.
Z kusových odrůd křemene dále zaslouží zmínku mléčný a hlavně železitý
křemen. Kusový železitý křemen je znám z ložisek železných rud u Hořovic a
Rokycan. Zvláštností je avanturín. Jde o kusový křemen s hojnými šupinkami slíd
nebo hematitu, což zvyšuje jeho třpyt. Velké oblibě se těšil v Číně zelený avanturín,
který tam byl ceněn jako tzv. císařský kámen „Yü“. Avanturín je hojný na Uralu ( okolí
Miasu ), na Sibiři, v Tibetu, v Indii a v Evropě ve Štýrsku(viz str.26/3).
3.7.3 Technické využití
Křemen má velmi široké použití v technice. Kromě nízké tepelné vodivosti má
křemen, konkrétně křišťál také vynikající optické vlastnosti. Vyrábí se z něj křemenné
filtry, optické hranoly a čočky používané dnes v nejrůznějších oborech lidské činnosti
– do polarizačních mikroskopů k určování nerostů, ve spektroskopii, do
hvězdářských dalekohledů apod. Umělé krystaly křišťálu se dnes používají výhradně
pro potřeby technické praxe, která vyžaduje nejen dokonale čistý materiál, ale
především jednotlivé, nezdvojčatělé krystaly (monokrystaly). Tento požadavek
nebývá u přírodních krystalů, které jsou jinak pro klenotnické účely naprosto vhodné,
téměř nikdy splněn. Většina z nich jsou totiž zdvojčatělé. Křemen vyniká také
v pružnosti. Proto se z něho vyrábí speciální křemenná vlákna, která v poslední době
nacházejí uplatnění v nejjemnějších měřicích přístrojích- např. v torzních vahách.
Větší čiré krystaly křemene se používají na výrobu piezoelektrických destiček (viz
str.29/obr.4). Z jeho početných krystalových modifikací se nejčastěji jako
piezoelektrikum používají monokrystaly nízkoteplotního α-křemene. Piezoelektrické
vlastnosti krystalů se v technice používají už mnoho let. Jejich nejznámější použití
jsou přenosky v gramofonech, které mění mechanické pohyby jehly na gramofonové
desce v elektrický proud, který se potom zesiluje a přenáší do reproduktoru. Na
17
Jan Helebrant
Technické využití drahých kamenů
podobném principu se piezoelektrické vlastnosti krystalů užívají v ultrazvukové
hydroakustice, defektoskopii, při studiu vlastností plynů, kapalin a pevných těles, při
měření tlaku a vibrací a při zhotovování stabilizátorů a filtrů rádiových frekvencí
v radiotechnice (viz obrazová příloha).Technické požadavky na piezokrystaly jsou velice
vysoké; požaduje se, aby krystal obsahoval úsek velký aspoň 12x12x1,5mm bez
jakýchkoliv defektů, prasklinek, vrostlic atd.
Protože se v přírodních krystalech málokdy podaří najít podobné
kousky,používají se v technice stále častěji syntetické krystaly.
18
Jan Helebrant
Technické využití drahých kamenů
4. Výroba umělých drahých kamenů
Kapitola o umělých drahých kamenech je jednou z nejmladších v nauce o drahých
kamenech. Většina drahých kamenů vzniká díky geologickým procesům
probíhajícím v zemské kůře za vysokých teplot a tlaků. Aby minerál mohl utvořit
pěkný krystal, potřebuje kromě základních geologických podmínek i volný prostor ke
svému růstu. Avšak horniny jsou obvykle kompaktní a minerály, které v nich vznikají,
mají nepravidelný tvar. Průhledné, tvarem téměř ideální krystaly drahokamů se tvoří
v puklinách a jiných dutých prostorách zemské kůry.
Při umělém pěstování krystalů v přístrojích se vytvářejí tytéž fyzikálně
chemické podmínky, které jsou charakteristické pro přírodní procesy. Do technického
jazyka přešly dokonce i některé termíny, které odedávna používali geologové
mineralogové, například „hydrotermální podmínky“.
Nyní se na celém světě uměle vyrábí velké množství minerálů zejména proto,
že celá řada přírodních nalezišť je už vyčerpána. Další příčinou je okolnost, že kvalita
přírodních krystalů neodpovídá vždycky technickým požadavkům – přírodní krystaly
bývají malé, s prasklinami, vrostlicemi, anebo jsou příliš drahé. V některých
případech si technika žádá dokonce krystaly minerálů, které v přírodě neexistují, a
nezbývá nic jiného, než je uměle zhotovit.
S prvními pokusy o umělé získání minerálů začali lidé už velmi dávno. Už ve
středověku se alchymisté s pomocí kamene mudrců pokoušeli přeměnit jednoduché
látky v drahé kameny a drahé kovy. Ale to všechno byly pokusy s nevhodným
prostředím, neboť alchymisté neměli představu o zákonitostech struktury látek.
Úspěch se dostavil teprve tehdy, když byl dostatečně prozkoumán proces vzniku
minerálů. Nyní existuje celá řada způsobů, jak krystaly uměle vypěstovat. Výchozí
látka může být pevná,rozpuštěná nebo roztavená, může být dokonce i v plynném
stavu. Z více než 3000 minerálů, které v přírodě existují, se synteticky podařilo získat
už několik set, z niž mnohé úspěšně nahradily přírodní.
První úspěchy ve výrobě drahých kamenů byly převratným objevem, uvážíme-li že
se náhle naskytla možnost uměle vyrábět i některé nejvzácnější drahé kameny (např.
rubíny a safíry) z poměrně levných a snadno dostupných surovin. Tak například
vyrobení syntetického rubínu nebo safíru stojí jen několik desítek korun, kdežto tytéž
drahé kameny přirozeného původu mohou stát daleko více. Nové poznatky vědy
umožnily konečně to, o čem dávno snili a oč se marně pokoušeli středověcí
alchymisté.
19
Jan Helebrant
Technické využití drahých kamenů
4.1 Diamant
Syntéza diamantu byla odedávna lákavým problémem. I dnes, kdy je úspěšně
vyřešena, není ještě v tom stupni vývoje, aby plně uspokojila potřebu diamantů pro
technické účely, tím méně pak pro účely klenotnické.
Připojený diagram ukazuje, jak problematická je syntéza diamantu.
Transformace šesterečného uhlíku (grafitu) na krychlový diamant probíhá totiž za
extrémě vysokých teplot a tlaků.
Teplotně tlakový diagram stability polymorfních modifikací uhlíku C. Plnou čarou jsou
zakresleny bezpečně známé hranice polí stability jednotlivých modifikací, čárkovaně
hranice známé nepřesně nebo hranice předpokládané.
Snahy o syntézu diamantu byly dlouho bezúspěšné. Zdá se, že jako první
dospěl k cíli Angličan J. B. Hannay roku 1880. Pracoval s bombami zhotovenými
svinutím a skováním speciálního železa, protože při výrobě diamantu je nutný vysoký
tlak. Bomby byly naplněny směsí parafínového a kostního oleje, alkalického kovu
(lithia) a sazí. Když bomby vyžíhal, nalezl v některých krystalky diamantu vzniklé ze
sazí. Jinak připravil diamanty Francouz Moissan roku 1892. Rozpouštěl uhlík
v roztaveném železe a taveninu prudce ochlazoval. Železo se při tuhnutí smršťuje,
čímž vzniká vysoký tlak. Za těchto podmínek přimíšený uhlík vykrystaloval někdy
v podobě drobných diamantů. Nadějné byly i pokusy Rakušana českého původu
Karabáčka, který úsilí o přípravu diamantů věnoval celý svůj majetek. Jeho
postupům, z nichž jeden je založen na krystalizaci ze směsi roztaveného kovu a
křemičitanu při teplotě 1000 oC a tlaku až 1500 MPa, věnovala velkou pozornost
německá firma Leuna-Werke (viz str.25/4).
Podmínky pro ekonomicky výhodnou přípravu diamantů jsou nejen
vědecky ale i technicky neobyčejně náročné. Je nutné, aby se pracovní tlak
pohyboval kolem 6000-10 000 MPa a teplota mezi 1500-2000oC. Také musí být
k dispozici katalyzátory a krystalizační zárodky. Hromadná výroba diamantů byla
konečně vyřešena až r. 1955 ve Švédsku a v USA a později i v jiných zemích ( např.
v tehdejší SSSR a ČSSR). Krystaly syntetických diamantů mají tvar krychle nebo
osmistěnu. Tvrdostí přírodní diamant dokonce převyšují. Výroba kvalitativně vysoce
20
Jan Helebrant
Technické využití drahých kamenů
ceněných syntetických diamantů je tak drahá, že se pro klenotnické účely nevyplatí.
Takové diamanty by byly dražší, než diamanty přírodní. Za nadějnou je pokládána
metoda pěstování diamantů za současného vytváření grafitu a diamantu za teploty
1000 až 1200 oC z uhlíkatého plynu (CH4 nebo CI4). Potom se grafit spaluje ve
vodíkovém prostředí a za tlaku 5x105 až 20x105 Pa se získá čistý diamant.
Dnes průmyslově vyráběné diamanty jsou zatím velmi drobné a používají se
pro technické účely. Jejich výroba kryje především potřeby vrtné techniky a brusných
prostředků.
4.2 Korund
Výroba syntetického korund se podařila nejdříve a dodnes patří mezi
nejrozšířenější. Poprvé byl vyroben Francouzem Gaudinem v roce roku 1837. Od
těch dob se tímto problémem zabývali četní badatelé a podařilo se jim vyrobit korund
různým způsobem. Po Gaudinově úspěchu zůstávaly však pokusy o syntézu větších
korundových krystalů po řadu let bezúspěšné, i když se mnohým badatelům v tomto
období zdařila syntéza droboučkých shluků krystalů pomocí nejrůznějších metod.
Roku 1882 se na trhu objevily tzv. ženevské nebo švýcarské rubíny Švýcara
Dienera Wyse. Byly prý vyráběny stavováním drobných úlomků přírodních rubínů.
Od roku 1895 se pak začaly prodávat tzv. rekonstruované rubíny Francouze
Michauda. Mezitím, roku 1877, uveřejnil svou práci o rubínu další Francouz E.
Frémy, kterým počíná historie skutečných syntetických korundů. Nejdříve se svým
žákem Feilem připravoval korundy
z roztaveného hlinitanu olovnatého, který
reagoval se stěnou šamotového kelímku za vzniku krystalů rubínu. Později
s Verneuilem tavil oxid hlinitý s fluoridy a dichromanem draselným. Největší získané
krystaly rubínu dosáhly váhy desetiny gramu. Jejich kvalita byla však taková, že jen
zkušení odborníci je dovedli rozeznat od přírodních rubínů. Tuto svoji metodu
uveřejnil Frémy roku 1891. Je zajímavé, že jeho rubíny vykazují krystalové tvary
naprosto shodné s rubíny přírodními. Shodné jsou i všechny optické vlastnosti. Jak
známo, pochází krásná červená barva rubínu od příměsi chromu; u Frémyho rubínu
je barvivem chrom z dichromanu.
Koncem minulého století se používal práškový hliník k redukci různých oxidů.
Přitom bylo zjištěno, že rozžhaví-li se tento hliník zápalkou z oxidu barnatého, dojde
za určitých podmínek k prudké reakci. Hliník redukuje oxid barnatý, a sám se oxiduje
na oxid hlinitý. Tak se vytváří korund, který při použití oxidu chromitého dostane
červenou barvu.
Později se tímto procesem získaly i krystaly dosti velké i pěkně rubínově
zbarvené. O jejich kvalitě se dozvídáme z přednášky prof. Vrby z roku 1907. I jemu
byly tenkrát předloženy jako našemu tehdejšímu největšímu znalci drahých
kamenů.Hustota, tvrdost i lom světla plně odpovídaly přírodnímu rubínu. Při bedlivém
prozkoumání pod mikroskopem bylo však zjištěno v jednom z obou kamenů několik
drobných dutinek seskupených v chomáčky, jaké se nikdy nevyskytují v přírodních
kamenech, a které prokazují vznik z roztavené hmoty. V druhém kameni byly
šmouhy, opět dokazující vznik z taveniny.
Roku 1900 vystavil Paguier v Paříži umělé rubíny, které se barvou i leskem
vyrovnaly nejskvostnějším rubínům přírodním. Zároveň také většinou také
nevykazovaly znaky svědčící o jejich umělé výrobě. Vzbudily mimořádnou pozornost
a bylo záhadou, jak byly vyrobeny. V Paříži se v té době již zmíněné rekonstruované
rubíny. Převládal tedy názor, že jde o kameny vyrobené touto metodou. Vědělo se
21
Jan Helebrant
Technické využití drahých kamenů
však, že surovina těchto kamenů nemá podobu krystalů, ale kapek. Z toho bylo
možno naopak usuzovat, že byly vyrobeny nějakou novou, dosud zcela neznámou
metodou. Zároveň s rubíny se v Paříži objevily i umělé safíry. Většina z nich však
byla pouze safírovým sklem snadno rozeznatelným od přírodních kamenů.
Neobvyklý tvar suroviny nových umělých korundů tedy prozrazoval, že byly
vyrobeny metodou zcela odlišnou od všech předchozích metod. Byla to metoda
Verneuilova, dnes všeobecně používaná jak k výrobě šperkových kamenů, tak i
k výrobě většiny kamenů technických.
Francouzi A. Verneuilovi se podařilo, díky předchozím zkušenostem při práci
s Frémym a zkušenostem celé předchozí francouzské školy, vyřešit problém syntézy
korundu skutečně geniálním způsobem. Stalo se tak již v r. 1891 ve spolupráci
s Paguierem, pozdějším pořadatelem zmíněné výstavy. Princip Verneuilovy metody
můžeme definovat jako postupnou krystalizaci z taveniny bez použití kelímku. Při
krystalizaci je tavenina na povrchu rostoucího kamene stále doplňována, takže se
nevytvářejí krystalové plochy. Výchozí látka, jemně práškovitý oxid hlinitý se připraví
vyžíháním hlinitoamonného kamence (síranu). Získaný oxid propadává hořákem, taví
se a padá na krystalový zárodek. Syntetický korund tedy narůstá obdobně jako
krápník- stalagmit. Jeho rozměry jsou dány pracovními podmínkami, zejména
velikostí plamene (viz str.29/obr.5).
Od r.1902, kdy byl postup zveřejněn, rostly požadavky na syntetické korundy
zcela překvapivě. Výroba a výzkum v tomto oboru se přirozeně soustřeďovaly na
místa a státy s nejlepšími ekonomickými prostředky, tj. s levnými zdroji kyslíku a
vodíku. V první fázi přicházela do úvahy pouze místa s levnou elektrickou energií pro
elektrolýzu vody. Ve Francii to byly zejména Savojské Alpy. Odtud se zásluhou
jednoho z Verneuilových žáků rozšířila i do přilehlého Švýcarska. Velice brzy nato
byla Verneuilova metoda v rámci licence převedena do Německa. To již šlo o období
těsně před 1. světovou válkou, kdy strategický význam syntetického korundu rostl.
V dalším rozšíření této metody na jiné státy hrály hlavní roli opět strategické a
ekonomické důvody. Francie byla obsazena Německem, Švýcarsko obklíčeno, ale
potřeba ložisek do palubních přístrojů (leteckých a lodních) rostla. Byla zavedena
výroba v Anglii, USA a v tehdejším SSSR, později i u nás v Benátkách nad Jizerou.
Korundy vyráběné Verneuilovou metodou mohou mít nejrůznější barvy,
dosažené přidáním různých příměsí. Oxid nikelnatý barví žlutě, chromitý červeně,
železnato-železitý modře atd. Kameny vyhovují účelům šperkařským a jsou vhodné i
pro většinu technických použití. Pro některé technické účely se však se však korund
vyrábí i jinou cestou. Jde buď o některé speciální účely, nebo naopak o
nejjednodušší a nejméně náročnou výrobu korundu jako brusiva (abraziva). K tomuto
účelu se vyrábí v elektrických pecích z bauxitu jako tzv. elektrit (u nás v ČR firma
Electrite, Benátky nad Jizerou) .
4.3 Křemen
Syntetická výroba křišťálu slouží výhradně technické praxi. Ta vyžaduje
dokonale čistý materiál a ideálně dokonalou vnitřní stavbu krystalu. Není daleko
doba, kdy přírodní naleziště takových krystalů křišťálu budou vyčerpána. Je proto
pochopitelné, že výzkumu syntézy křemene je věnována velká pozornost.
K šperkovým účelům se vyrábí ametysty a citríny. Ty ale nebývají příliš časté a jedná
se spíše o výjimku.
22
Jan Helebrant
Technické využití drahých kamenů
Umělé krystaly křišťálu se získávají v hydrotermálních podmínkách, za nichž
vznikají krystaly z „horké vody“. Krystaly rostou ve zvláštních válcovitých nádobách –
autoklávech, vysokých několik metrů (viz obrazová příloha). Autoklávy jsou vyrobeny
z vysoce kvalitní nerezové oceli. To proto, aby se v autoklávu nemohla vytvořit rez,
která, kdyby se dostala do rostoucího krystalu, by mohla způsobit různé nežádoucí
kazy. Ve spodní části válce (autoklávu) je umístěn křemenný písek, kterým prosakuje
voda s přídavkem alkálií. Proces probíhá při teplotě několika set stupňů Celsia a za
vysokého tlaku. Za těchto podmínek se oxid křemičitý ve vodě rozpouští a vytváří
nasycený roztok, který omývá malý zárodečný krystal křemene umístěný v horní části
autoklávu. Krystal roste několik měsíců, ve zvláštních případech i několik let.
Technologické požadavky jsou při tomto procesu dost náročné: teplotní režim se
například nesmí změnit během celé doby růstu krystalu ani o setinu stupně.
V takových podmínkách se dají vypěstovat krystaly křišťálu o hmotnosti až 15 kg.
Současná spotřeba syntetických krystalů křišťálu je ve všech technicky
vyspělých státech mimořádně vysoká. Pouze v USA se např. v roce 1976 spotřeba
křemenných krystalů pohybovala okolo 3000 tun ročně, což tehdy odpovídalo ceně
18 milionů dolarů. Podobně velká spotřeba byla i v tehdejším SSSR.
4.4 Beryl – smaragd
První zmínky o syntéze smaragdu jsou z poloviny 19. století. Francouz J. J.
Ebelman získal prý roztavením berylu s kyselinou boritou a malým množstvím oxidu
chromitého jehlice smaragdu. Skutečná syntéza smaragdu se však zdařila až
koncem 20. let 20.století v Německu. Roku 1942 byla prozrazena a smaragdy se
začaly vyrábět i jinde. Metoda byla zveřejněna teprve 1960 H. Espigem v tehdejší
NDR. Princip spočívá v tom, že se oxid křemičitý, berylnatý a hlinitý smísí
v příslušném poměru a taví. Jako barvicí příměs se používá chroman lithný.
Syntetické smaragdy se používají výhradně pro šperkařské účely. U nás se
průmyslově nevyrábí a nikdy se nevyráběly.
Následujících šest drahých kamenů se až na rutil ( Titania) a moissanit vůbec
nevyskytuje přírodě. Používají se jako náhražky diamantu, dále v optice, vojenství
atd.(viz str.25/5,10,11).
4.5 Zirkonia
Má chemický vzorec ZrO2.Y2O3 , tvrdost 8,5 a hustotu 5,7. Krystaluje v krychlové
soustavě. Kámen je bezbarvý, průhledný s pestře hrajícím barevným jiskřením a
diamantovým leskem.
4.6 YAG
Zkratka anglického yttrium aluminium garnet = ytritohlinitý granát. Má vzorec
Y3Al5O12, tvrdost 8, hustotu 4,57 a krystaluje v krychlové soustavě. Je bezbarvý,
velmi pestrobarevně jiskří. Průhledný, diamantově lesklý. Optické vlastnosti jsou
vynikající. Na mezinárodních trzích se prodává pod různými jmény, např. jako astrolit
nebo kosmolit. V přírodě se nevyskytuje.
23
Jan Helebrant
Technické využití drahých kamenů
4.7 Fabulit
Chemicky SrTiO3. Má tvrdost 6-6,5, hustotu 3,2-3,4. Krystaluje v krychlové soustavě.
Je bezbarvý, průhledný, barevně jiskří, má diamantový lesk.
4.8 Titania
Má vzorec TiO2, tvrdost 6 a hustotu 4,2-4,3 a krystaluje v čtverečné soustavě. Je
bezbarvý, průhledný s velmi pestrobarevným jiskřením, má diamantový lesk. Titania
je obchodní název pro syntetický rutil americké výroby. Rutil se jinak vyskytuje i
v přírodě. Ve výrobě rutilu zaujímá jedno z prvních míst tehdejší ČSSR. Jeho první
krystaly byly u nás vyrobeny roku 1942 V. Přistoupilem Verneuilovou metodou. Rok
nato bylo nutno pokusy přerušit. Do konce války byla výroba zastavena a mezitím
byla syntéza rutilu vyřešena i v USA.
4.9 Galliant
Chemicky Gd3Ga5O12, má tvrdost 6-6,5 a hustotu 7,05. Je bezbarvý se zcela
nepatrným nahnědlým nádechem, průhledný, diamantově lesklý, dvojlomný.
Krystaluje v čtverečné soustavě.
4.10 Moissanit
V přírodě byl objeven nejprve (roku 1895) v těsné blízkosti železného
meteoritu nalezeném v americkém Ďáblově kaňonu. Název dostal podle nálezce
Henriho Moissana. Moissan, pozdější držitel Nobelovy ceny, zjistil, že nový nerost,
chemicky karbid křemíku krystalující v šesterečné soustavě se tvrdostí blíží
diamantu. Šťastný nálezce však na svém nálezu rozhodně významně nezbohatl.
První nález totiž tvořily jen drobné černé modře prosvítající tabulky. Pár dalších
vzorků se našlo také u sibiřské řeky Viljuj, něco dokonce i u nás v ČR komínové
brekcii u Starého u Třebenic.
Moissanit tvoří drobné tabulky, je šedozelený či modrozelený, silně kovově až
téměř kovově lesklý. T = 9,5, hustota = 3,22 g×cm-3. Vzácná akcesorie kimberlitů,
vulkanických brekcií, meteoritů a aluvií.
Nerost se brzy podařilo vyrobit synteticky a moissanit se uchytil v průmyslu.
Nejprve byl používán jako brusný prášek zvaný karborundum. V šedesátých letech
se pak krystaly syntetického moissanitu začaly používat v počítačovém průmyslu,
hlavně díky jejich vynikajícím polovodivým vlastnostem. Dále se používá na výrobu
speciálních keramických materiálů, řezných nástrojů a speciálních ložisek. O mnoho
let později se na trh dostal i šperkařský moissanit – od diamantu skoro k nerozeznání
- slabě nažloutlý nádherný kámen. Používá se také jako náhražka diamantu a ani
mnohé testery ho od diamantu nerozeznají (viz str.28/obr.7).
24
Jan Helebrant
Technické využití drahých kamenů
5. Všeobecné porovnání vlastností syntetických a
přírodních drahých kamenů
Rozlišování přírodních a syntetických drahých kamenů je velmi důležité hlavně ve
šperkařství, protože syntetické kameny bývají zpravidla mnohem levnější.
Všude tam, kde máme podezření na umělý drahý kámen, musíme si uvědomit, že
syntetické kameny mohou napodobovat jednak nerosty téhož chemického složení,
jednak nerosty sice obdobné barvy, avšak jiného chemického složení. V prvním
případě může být ověření velmi obtížné, v druhém je poměrně snadnější s použitím
nám již známých metod.
Rozlišování pravých a syntetických rubínů a safírů je mnohdy dost nesnadné,
protože syntetické a přírodní rubíny a safíry mají tytéž fyzikální a chemické vlastnosti.
Je proto třeba zjistit pod mikroskopem způsob růstu krystalů podle růstových
vrstviček. Přírodní krystaly jsou tvořeny vrstvami v krystalových rovinách, vrstvy
syntetických korundů jsou obloukovité. Přírodní kameny obsahují mikroskopické
vyrostlice a uzavřeniny, které nejsou v syntetických kamenech běžné. Pokud jsou,
bývají rozptýleny nepravidelně. V syntetických kamenech se naopak spíše vyskytují
bublinky plynu. Syntetické korundy napodobující kameny jiného složení se určují
snadněji.
Při rozlišování syntetických smaragdů od přírodních je nutno vycházet z jiných
kritérií než u korundů. Syntetické smaragdy utvářejí totiž plochami omezené krystaly,
nikoliv hruštičky. Přírůstkové vrstvy mají proto shodné s kameny přírodními. Jsou
však rozlišitelné charakteristickými vrostlicemi a jejich orientací do podoby tzv.
praporů, stejně jako odlišnou luminiscencí v ultrafialovém záření.
25
Jan Helebrant
Technické využití drahých kamenů
6. Závěr
Drahé kameny, ať přírodní nebo syntetické, se staly nedílnou součástí našeho
života. Mají široké spektrum použití v mnoha oborech vědy i průmyslu a umožnily
vznik nových technologií, bez kterých by nebyl možný tak rychlý technický pokrok.
Bez těchto „kamenů“ by nebyl možný tak intenzivní rozvoj mikroelektroniky,
výpočetní a komunikační techniky, která je základem rozvoje dalších oborů. Drahé
kameny jsou od pradávna předmětem lidské marnivosti a touhy po krásných věcech.
Různé šperky, přívěšky a brože obsahující drahokamy, hrajícími různými barvami, a
většinou vysoké ceny, zdobily nejvyšší vrstvy společnosti od nepaměti.
26
Jan Helebrant
Technické využití drahých kamenů
7. Použitá literatura:
1.Jan H. Bernard, Rudolf Rost a kol.
Encyklopedický přehled minerálů – Academia , Praha 1992
2.Jaroslav Bauer, František Tvrz
Minerály- barevný průvodce – Artia , Praha 1988
3.Vitalij J. Sobolevskij, Vladimír Bouška
Klenoty přírody – drahé kovy, kameny, šperky- Lidové nakladatelství, Praha 1990
4.Vladimír Bouška, Jiří Kouřimský
Drahé kameny kolem nás - Státní pedagogické nakladatelství, Praha 1979
5.Vladimír Bouška, Jiří Kouřimský
Atlas drahých kamenů - Státní pedagogické nakladatelství, Praha 1985
6.František Slavík, Jiří Novák, Jaroslav Kokta
Mineralogie - Academia , nakladatelství ČSAV, Praha 1974
7.Ing. Dr. Jiří Trůneček
Radiotechnika od A do Z - Nakladatelství Jos. Hokr v Praze 1940, 2. vydání
8.Encyklopedie Diderot – verze 2002
9.AEU – Journal of Asia Electronics Union 6/1984 - Dempa Publications Inc.
Tokyo ,Japonsko
10. Rupert Hochleitner
Kapesní atlas – Drahokamy a šperkové kameny
– nakladatelství Slovart, Praha 1995
11. Internet
27
Jan Helebrant
Technické využití drahých kamenů
28
Jan Helebrant
Technické využití drahých kamenů
Obr. 4
Obr. 5
29
Jan Helebrant
Technické využití drahých kamenů
Obr. 6
Obr.7
Diagram tepelné vodivosti v pro různé materiály používané ve šperkařské praxi.
30
Jan Helebrant
Technické využití drahých kamenů
Stupnice tvrdosti
Mohsova
stupnice
Typický
materiál
1
mastek
2
sůl
kamenná
(halit)
3
kalcit
4
5
fluorit
apatit
6
živec
7
křemen
8
9
topaz
korund
10
diamant
grafit,
alabastr,
křemelina
kaolinit,
galenit,
slída,
(nehty)
mramor,
serpentin
aragonit,
dolomit
asbest,
opál,
okenní
sklo
magnetit,
achát,
pyrit,
(nožířská
ocel)
pazourek,
olivín,
andalusit,
turmalín
smirek
safír,
karbid
křemíku,
karbid
wolframu
Mohsova stupnice tvrdosti minerálů
F. Mohse byl profesorem mineralogie ve Vídni a podle jeho stupnice se
všechny minerály dělí na deset skupin s tvrdostí od 1 do 10. Stupnice je ale pouze
srovnávací a nevystihuje poměry mezi tvrdostmi jednotlivých minerálů.
31
Jan Helebrant
Technické využití drahých kamenů
krystal berylu (akvamarín)
turmalín - rubelit
32