همه چیز درباره زمرد مصنوعی؛ از روش‌های ساخت تا تفاوت زمرد آزمایشگاهی با طبیعی

زمرد سنگی قیمتی و باارزش از ماده معدنی بریل با مقدار کمی کروم و گاهی وانادیوم و آهن به رنگ سبز است. ارزش بالای زمرد و رنگ بسیار زیبای آن، باعث شده است که بسیاری افراد به دنبال تولید زمرد مصنوعی باشند. زمردهای واقعی نسبت به نمونه‌های مصنوعی شیری، رنگ و مات‌ترند. زمردهای مصنوعی از خصوصیات فیزیکی زمردهای طبیعی برخوردارند، اما شفافیت بیشتری دارند و قیمت آنها کمتر از یک دهم قیمت زمرد طبیعی است. در ادامه در بلاگ جواهرات شرافت به بررسی انواع روش ساخت زمرد مصنوعی خواهیم پرداخت.

زمرد مصنوعی چیست؟

زمرد مصنوعی یا زمرد لابراتواری، سنگی قیمتی‌ است که در شرایط کنترل‌شده آزمایشگاهی و با همان ترکیب شیمیایی و ساختار کریستالی زمرد طبیعی ساخته می‌شود. این سنگ‌ها سختی ۷.۵ تا ۸ در مقیاس موس دارند، اما مانند زمرد طبیعی شکننده هستند. تفاوت اصلی آن‌ها با زمرد طبیعی در نحوه رشدشان است؛ زمرد طبیعی تحت نیروهای طبیعی زمین شکل می‌گیرد، در حالی که زمرد مصنوعی در آزمایشگاه و با روش‌های شیمیایی تولید می‌شود. زمرد آزمایشگاهی واقعی و قابل اعتماد است و خواص شیمیایی، ظاهری و نوری مشابه زمرد طبیعی دارد، بنابراین به هیچ وجه بدلی محسوب نمی‌شود.

روش‌های ساخت زمرد مصنوعی (فلاکس و هیدروترمال)

زمردهای مصنوعی که توسط بشر ساخته شده‌اند، به دو روش تولید می‌شوند:

• روش فلاکس
• روش هیدروترمال

زمرد مصنوعی یا لابراتواری در آزمایشگاه با شبیه‌سازی شرایط طبیعی ساخته می‌شود. این سنگ‌ها ترکیب شیمیایی، ساختار کریستالی و خواص نوری مشابه زمرد طبیعی دارند، اما به جای رشد تحت نیروهای طبیعی زمین، در محیط کنترل‌شده آزمایشگاهی شکل می‌گیرند. تولید زمرد مصنوعی فرآیندی پیچیده، پرهزینه و زمان‌بر است و بازده آن محدود است. اگرچه زمرد آزمایشگاهی واقعی و قابل اعتماد است، اما ارزش آن معمولاً کمتر از زمرد طبیعی است. پیش از بررسی روش ساخت زمرد مصنوعی به دو سبک مختلف، تفاوت‌های آن را در یک نگاه بررسی می‌کنیم.

ساخت زمرد مصنوعی به روش فلاکس

ژاک ژوزف ابلمن، شیمی‌دان فرانسوی، در سال ۱۸۴۸ پایه‌گذار روش فلاکس برای سنتز زمرد بود، اما حدود صد سال بعد، کارول چاتام توانست این روش را به تولید صنعتی برساند. او در سال ۱۹۳۵ نخستین زمرد مصنوعی واقعی را ساخت که امروزه در موزه اسمیتسونیان نگهداری می‌شود. چاتام برای تولید زمرد مصنوعی از حلال شیمیایی فلاکس استفاده کرد که ترکیبی از اکسیدهای لیتیوم، مولیبدن و وانادیوم بود.

مواد اولیه زمرد در این محلول مذاب حل شده و سپس روی یک دانه بریل یا زمرد طبیعی کریستال‌سازی می‌شدند. در ابتدا زمردهای تولیدی کوچک و محدود بودند، اما با اصلاح روش در اواخر دهه ۱۹۴۰، کیفیت و اندازه افزایش یافت. از ویژگی‌های زمرد مصنوعی چاتام، می‌توان به موارد ذیل اشاره کرد:

• رنگ سبز عمیق و جذاب است، مشابه بهترین زمردهای طبیعی؛
• دوام و استحکام بیشتری نسبت به زمرد طبیعی؛
• فاقد نقص‌های ساختاری و ترک‌های معمول در زمردهای طبیعی.

ساخت زمرد مصنوعی به روش هیدروترمال

روش هیدروترمال مانند روش فلاکس از انواع روش ساخت زمرد مصنوعی است. در این روش نیز از بریل بی‌رنگ برای تولید زمرد مصنوعی استفاده می‌شود. پدیدآورندگان روش هیدروترمال، برای ساخت زمردهای مصنوعی IG Farben ،Nacken ،Tairus و … هستند؛ اما اولین محصول تجاری رضایت بخش، محصول Johann Lechleitner از اینسبروک اتریش بود که در دهه 1960 به بازار عرضه شد.

امروزه این روش از انواع روش ساخت زمرد مصنوعی، برای ایجاد زمردهای مصنوعی به طور گسترده‌ای استفاده می‌شود. روش هیدروترمال شامل حل مواد تشکیل دهنده کریستال در محلول اسیدی آب و مواد شیمیایی در دما و فشارهای بالا است، در حالی که تبلور در یک محفظه خنک‌کننده در راکتور اتفاق می‌افتد. نسخه‌های اولیه زمردهای تولید شده به روش هیدروترمال با نام‌های Emerita و Symerald شناخته می‌شوند.

در روش هیدروترمال، یک دانه بریل در یک ظرف مهر و موم شده قرار می‌گیرد. ظرف با آب بسیار خالص پر می‌شود. ماده تشکیل دهنده‌ی حاوی زمرد خرد شده و سایر ترکیبات مانند وانادیوم و کروم به محیط هیدروترمال وارد و یک بار الکتریکی برای یونیزه شدن محیط از درون محفظه عبور داده می‌شود.

سپس واحد به آرامی در اتوکلاو گرم می‌شود. با ایجاد گرما و فشار در محیط مهر و موم شده تا حدود 1800 درجه فارنهایت و 800psi، محیط به تعادل رسیده و فرآیند ساخت مولکولی آغاز می‌شود. طی این فرآیند، زمرد مصنوعی تشکیل می‌شود. این بلورها با سرعت تقریبی 0.15 میلی‌متر در روز رشد می‌کنند، بنابراین تشکیل یک کریستال بزرگ هفته‌های زیادی طول می‌کشد.

تفاوت زمرد طبیعی و زمرد لابراتواری از نظر شفافیت، قیمت و دوام

تشکیل زمرد طبیعی در اعماق زمین، فرآیندی بسیار طولانی است که به میلیون‌ها سال زمان، فشار و دمای خاص و حضور عناصر شیمیایی معین نیاز دارد. در مقابل، زمردهای آزمایشگاهی در محیطی کنترل‌شده و با همان ترکیب شیمیایی، طی مدت زمانی بسیار کوتاه‌تر ساخته می‌شوند. این تفاوت در زمان و شرایط، باعث می‌شود هزینه تولید زمرد آزمایشگاهی به‌مراتب کمتر از استخراج زمرد طبیعی باشد.

از نظر ظاهری، زمردهای آزمایشگاهی به حدی شبیه زمرد طبیعی هستند که تشخیص تفاوت آن‌ها برای چشم غیرمسلح تقریباً غیرممکن است. حتی افراد باتجربه نیز تنها با ابزارهای بزرگنمایی حرفه‌ای قادر به شناسایی تفاوت‌ها هستند. این زمردها معمولاً شفاف‌تر، تمیزتر و دارای رنگی یکنواخت و اشباع هستند، زیرا در محیطی غنی از کروم و تحت شرایط پایدار رشد می‌کنند.

زمردهای طبیعیِ با شفافیت بالا بسیار نادرند و اغلب برای افزایش زیبایی و ارزش، تحت عملیات بهسازی و درمان قرار می‌گیرند. در مقابل، زمردهای آزمایشگاهی بدون هیچ‌گونه عملیات حرارتی، رنگ‌آمیزی یا تابش تولید می‌شوند و به‌صورت طبیعی شفاف و خوش‌رنگ هستند. همین موضوع باعث می‌شود اختلاف قیمت میان یک زمرد طبیعی مرغوب و نمونه آزمایشگاهی مشابه، حتی به ده‌ها هزار دلار در هر قیراط برسد.

از نظر دوام، زمردهای آزمایشگاهی معمولاً ترک‌ها و شکستگی‌های کمتری دارند و در برابر فشار، شوک حرارتی و تمیزکننده‌های اولتراسونیک مقاوم‌تر هستند. همچنین برخلاف باور عمومی، این زمردها نه‌تنها زیبایی کمتری ندارند، بلکه به دلیل رنگ یکنواخت و شفافیت بالا، در بسیاری از موارد از نمونه‌های طبیعی زیباتر نیز هستند. در جدول زیر به‌طور کامل تفاوت نمونه زمرد اصلی از مصنوعی را تبیین خواهیم کرد.

همان‌طور که بیان شد، زمرد آزمایشگاهی سنگی است که از نظر خواص فیزیکی، شیمیایی و نوری با زمرد طبیعی یکسان بوده و تنها تفاوت آن در محل و مدت زمان شکل‌گیری است. این زمردها گزینه‌ای زیبا و اقتصادی برای افرادی هستند که به دنبال کیفیت بالا بدون آسیب به منابع طبیعی می‌باشند.

بیشتر بخوانید: راهنمای خرید انگشتر زمرد

آیا زمرد مصنوعی می‌ارزد؟ تفاوت با سنگ‌های بدل چیست؟

زمرد مصنوعی از نظر علمی همان زمرد است؛ یعنی ترکیب، ساختار کریستالی و خواص نوری آن با زمرد طبیعی یکسان است، فقط به‌جای دل زمین، در آزمایشگاه رشد کرده است. نتیجه این می‌شود که معمولاً سنگی شفاف‌تر، یک‌دست‌تر و اصطلاحاً «پاک‌تر» به دست می‌آید که قیمتش هم بسیار پایین‌تر از زمرد طبیعی هم‌سطح است.

تفاوت آن با بدل‌ اینجاست که بدل‌ها فقط شبیه زمرد به‌نظر می‌رسند، اما از نظر ترکیب، سختی و ارزش، ربطی به زمرد ندارند. زمرد لابراتواری واقعاً زمرد است و اگر رنگ سبز عمیق، شفافیت بالا و بودجه منطقی می‌خواهید، انتخاب بهتری محسوب می‌شود؛ فقط حتماً از فروشگاه معتبر و با شناسنامه تهیه کنید.

سخن پایانی

زمردهایی که به‌صورت مصنوعی ساخته می‌شوند، معمولاً باکیفیت هستند و نسبت به نمونه طبیعی مشابه که درمان نشده است، قیمت بسیار پایین‌تری دارند. از آنجایی که شناسایی زمردهای مصنوعی از نمونه‌های طبیعی یا حتی شناسایی روش تهیه زمردها تنها توسط گوهرشناسان امکان‌پذیر است، بنابراین بهترین راه برای خرید آگاهانه و مطمئن جواهرات اصل زمرد، خرید از فروشگاه‌های معتبر است. ما در جواهرات شرافت نمونه‌های اصل زمرد را از بهترین معادن دنیا گرد هم آورده‌ایم تا متناسب با نیازتان انتخاب کنید. پس اگر خواهان خرید انگشتر زمرد هستید و می‌خواهید نمونه‌های بی‌بدیل مردانه و زنانه آن را به‌صورت مجزا ببینید، روی انگشتر زمرد زنانه یا انگشتر زمرد مردانه کلیک کنید تا یکجا نمونه‌های منحصربه‌فرد ما را مشاهده کنید.

منبع ++