Muitas pedras preciosas podem ser criadas em laboratório e têm um histórico de fabricação mais longo do que o diamante. Este guia de pedras preciosas sintéticas abrange rubis, safiras, esmeraldas, opalas e muitas outras espécies e explica seus processos de fabricação. 

Rubi e Safira

Rubi é óxido de alumínio colorido de vermelho pelo cromo. O rubi sintético é muitas vezes feito simplesmente derretendo o óxido de alumínio que contém um traço de cromo. O cristal resultante tem a mesma estrutura atômica interna do rubi natural, bem como as mesmas propriedades ópticas, dureza e composição química. Na verdade, a única diferença significativa entre este material e o rubi natural é o local de origem, um laboratório, e não nas profundezas da terra.

Rubi e Safira há muito tempo são consideradas duas das gemas mais desejadas e valiosas. O material natural nunca esteve disponível em quantidade suficiente para atender a demanda mundial. Portanto, não é de se surpreender que sua síntese seja 

considerada um objetivo digno. Os primeiros experimentos foram os de Marc Gaudin na França em meados do século 19, embora ele nunca tenha conseguido a criação de corindo com qualidade de gema. Em meados da década de 1880, no entanto, surgiram no mercado de gemas, rubis que inicialmente eram considerados naturais, mas cujo estudo cuidadoso mostrou tratar-se de produtos manufaturados. Muitos desses rubis, conhecidos como “rubis de Genebra”, porque se pensava que eram feitos perto de Genebra, na Suíça, eram vendidos como naturais. Logo após a virada do século, outro tipo de rubi apareceu no mercado. Denominado “rubi reconstruído, ” este material deveria ter sido feito derretendo pedaços de rubi natural. Nos últimos anos, foi demonstrado que esse processo não funcionará, portanto, esses rubis também devem ter sido sintetizados a partir de matérias-primas químicas.

Um processo comercial para a fabricação de rubi foi desenvolvido por Edmund Fremy de Paris. Seus rubis, no entanto, surgiram todos na forma de placas finas. Eles podiam ser fabricados a preços baixos em grande quantidade e eram amplamente vendidos para uso em rolamentos de relógios e instrumentos. Mas eles eram muito finos para fornecer grandes gemas de cores finas. Na última década do século 19, um dos assistentes de Fremy, August Verneuil, desenvolveu uma técnica nova e diferente para sintetizar rubi. O método de Fremy envolveu dissolver óxido de alumínio em um sal fundido e permitir que o rubi cristalizasse a partir da fusão por resfriamento lento. O método de Verneuil já foi descrito.

O rubi pode ser feito adicionando uma pitada de cromo ao óxido de alumínio. Safira em várias cores requer diferentes combinações de óxidos metálicos. É interessante que o projeto básico do forno Verneuil não mudou muito desde o dia em que foi introduzido pela primeira vez em 1904. Os fornos podem ser automatizados para que uma equipe mínima possa operar muitas máquinas. As fábricas na Alemanha, França e Suíça podem conter cerca de 1.000 fornos funcionando ao mesmo tempo, dia e noite. A produção massiva também existe na China, Tailândia e outros lugares. A produção dessas fábricas é medida em toneladas, em vez de quilates, e o custo do corindo sintético bruto pode ser tão baixo quanto alguns centavos por quilate. Os cristais assim produzidos, chamados boules , são cortados em oficinas de produção em massa, às vezes à máquina ou à mão, onde a mão de obra é barata.

Existem outras técnicas para a fabricação de corindo. O rubi para lasers pode ser cultivado “puxando” cristais de um derretimento (método Czochralski), que pode produzir cristais transparentes únicos com centímetros de diâmetro e vários metros de comprimento. Uma versão mais refinada do método de Fremy também é usada de forma limitada. Hoje o método é chamado de fusão de fluxo, e o processo produz rubi de cor fina e límpida, embora seja muito mais caro que o processo de Verneuil. O processo de fluxo para o rubi foi aperfeiçoado décadas atrás por Judith Osmer, mas sua marca registrada do rubi “Ramaura” infelizmente não está mais disponível no mercado.

Safira sintética e rubi aparecem em uma variedade de jóias comerciais, como anéis de classe e jóias de pedras de nascimento. Normalmente um anel vendido como “ alexandrita ” ou “ ametista ”, onde o rótulo inclui as aspas, é uma pedra sintética. A chamada “alexandrita” vendida para turistas de todo o mundo por alguns dólares por pedra, é na verdade corindo sintético que tem uma mudança de cor que lembra a verdadeira alexandrita. O corindo incolor, ou “safira branca”, é fabricado em grandes quantidades para uso como gemas incolores e para rolamentos em medidores elétricos, bem como para uso em aplicações eletrônicas e militares especializadas.

Pedras preciosas de corindo sintético cultivadas pelo método de fusão de chama o rubi estrelado e a safira podem ser feitos adicionando óxido de titânio ao pó de alimentação em um forno Verneuil. À medida que o corindo esfria, o óxido de titânio forma cristais do mineral rutilo dentro do corindo hospedeiro. Os cristais de rutilo são em forma de agulha e orientam-se de acordo com a simetria do corindo, que é hexagonal (seis lados), produzindo uma estrela de seis raios quando cortado em cabochão. A gama de cores do corindo estrela sintética é a mesma das gemas facetadas. O corindo sintético tem características distintivas. O processo Verneuil sempre produz linhas de crescimento curvas, visíveis sob ampliação e com a iluminação correta. Nenhum mineral natural apresenta linhas tão curvas, chamadas estrias, e sua presença é garantia de origem sintética. Outra característica dos sintéticos e do vidro é a presença de bolhas perfeitamente redondas, às vezes com uma pequena cauda, ​​como um girino. Os rubis cultivados em fluxo podem apresentar inclusões características do fluxo.

 

 

Espinélio Sintético

O primeiro espinélio sintético foi produzido acidentalmente quando algum óxido de magnésio foi adicionado ao pó de ração na fabricação de Verneuil corindo sintético. O espinélio não era considerado uma gema especialmente valiosa, no entanto, mais de 20 anos se passaram antes que o espinélio sintético fosse usado comercialmente em quantidade. Espinélios naturais não são comumente encontrados no comércio de gemas, mas espinélios sintéticos são vistos em quase todos os lugares. Essas gemas são amplamente utilizadas para imitar outras gemas consideradas mais desejáveis, como esmeralda, água-marinha e turmalina.

Espinélio sintético é normalmente feito pelo processo de Verneuil, e bocha em uma tremenda variedade de cores ricas podem ser cultivadas. Essas cores são devidas à adição de impurezas químicas porque o espinélio puro, como a safira pura, é incolor. Além disso, o pó de espinélio misturado com óxido de cobalto e fundido em um forno elétrico produz um material denso e azul profundo que se assemelha fortemente ao lápis-lazúli. Um espinélio que se assemelha à pedra da lua foi introduzido em 1957. Alguns espinélios também foram feitos por fusão de fluxo, e esse material pode ser difícil de distinguir como sintético.

Espinélios sintéticos podem não mostrar as linhas curvas de crescimento observadas em Verneuil corindo sintético. Mas eles geralmente podem ser identificados como espinélio (por índice de refração), e as cores das gemas sintéticas geralmente são suficientemente diferentes daquelas das pedras naturais para justificar mais testes.

Quartzo Sintético

O quartzo natural é comum e barato. No entanto, o quartzo sintético pode ser feito em quantidade suficiente e a um custo baixo o suficiente para fazer valer a pena a fabricação de quartzo de gema. Citrino, ou quartzo amarelo, é colorido pelo ferro. A ametista é feita pela adição de impurezas específicas que produzem uma cor acastanhada. Uma tonalidade roxa é criada quando este quartzo é irradiado por uma fonte radioativa. O quartzo incolor é feito em toneladas para uso em aplicações eletrônicas, mas raramente é lapidado como uma gema. O quartzo verde também é fabricado em quantidade limitada. O quartzo é sintetizado pelo método hidrotérmico. Esta é a forma como a maioria dos cristais minerais naturais se formam, em veios e cavidades dentro da terra. Enquanto as soluções naturais são muito diluídas e os cristais minerais podem levar muitos anos para se formar, no laboratório a ação é drasticamente acelerada.

 

Berilo Sintético

Das várias cores de berilo, de longe a mais valiosa é o verde profundo da esmeralda. Experimentos de síntese de esmeralda são conhecidos já em 1848, mas cristais pesando mais de um quilate não puderam ser sintetizados até 1912. Richard Nacken, que também desenvolveu o processo básico de síntese de quartzo, produziu pequenos cristais de esmeralda usando um processo hidrotérmico semelhante ao usado para quartzo. Mais tarde, experimentadores alemães conseguiram cultivar pequenas esmeraldas de cores finas, que foram comercializadas como “Igmerald” pelo conglomerado IG Farbenindustrie já em 1934.

Esmeralda Sintética

Após a Segunda Guerra Mundial, Carroll Chatham de San Francisco introduziu esmeraldas de tamanho grande e cores finas. Estes foram o resultado de pesquisas que datam de 1930 e, aparentemente, foram feitas usando uma técnica de crescimento de fluxo. Esmeraldas sintéticas também foram fabricadas pela Linde Air Products Company, Pierre Gilson de Paris, Zerfass da Alemanha e muitos outros. A esmeralda Linde é cultivada hidrotermicamente usando placas de sementes de berilo incolor. As gemas são cortadas da esmeralda que se acumula acima ou abaixo da placa de sementes, portanto, são necessárias grandes espessuras e são caras para preparar. Grandes cristais de cores soberbas são feitos por Gilson, e aglomerados de cristais sintéticos são frequentemente oferecidos para venda como itens de joalheria.

As esmeraldas sintéticas geralmente podem ser distinguidas das gemas naturais pela presença de inclusões características. As esmeraldas naturais têm tipos específicos de inclusões, que muitas vezes são diagnósticos do país ou mina de origem. Às vezes estão presentes as chamadas inclusões “trifásicas” que consistem em uma cavidade cheia de líquido, com uma bolha de gás e um cristal de cloreto de sódio ou outro sal dentro. As esmeraldas sintéticas geralmente não exibem tais inclusões, mas podem conter pedaços de fluxo ou outras marcações internas características. A detecção sempre requer o uso de um microscópio e, às vezes, instrumentos adicionais de teste gemológico.

Outras gemas sintéticas

Pierre Gilson de Paris apresentou três gemas sintéticas notáveis: opala , turquesa e lápis-lazúli. Sabe-se agora que os flashes de cor na opala preciosa são devidos ao acúmulo regular de camadas de esferas diminutas. Gilson duplicou esse processo em laboratório, e sua opala sintética preta e branca é espetacular e com aparência natural. Testes cuidadosos podem ser necessários para distingui-lo da opala natural.

A turquesa Gilson lembra a melhor turquesa persa. É extremamente uniforme em cor e textura e está disponível em pedras lapidadas ou blocos brutos. Sob o microscópio, essa turquesa consiste em um agregado de pequenas esferas de tamanho uniforme, permitindo que seja facilmente distinguida da turquesa natural.

A alexandrita sintética não é corindo com uma mudança de cor semelhante à alexandrita, mas sim um verdadeiro crisoberilo sintético contendo impurezas adequadas. A mudança de cor é verde para vermelho, lembrando a alexandrita russa. Grandes gemas lapidadas estão disponíveis, mas o custo é alto para uma sintética – na faixa da esmeralda sintética.

O rutilo sintético, quimicamente óxido de titânio, apareceu no mercado em 1948, sob vários nomes comerciais. O rutilo natural é quase sempre opaco ou muito denso, de cor vermelha profunda. O rutilo sintético pode ser feito pelo processo Verneuil em uma variedade de cores, incluindo marrom, amarelo, vermelho e azul. No entanto, pedras completamente incolores não podem ser produzidas e sempre têm um tom de amarelo. As variedades coloridas raramente eram vistas no comércio de gemas. O rutilo é muito macio para ser usado como pedra preciosa (dureza 6-6,5 na escala de Mohs). Mas sua dispersão é cerca de seis vezes maior que a do diamante. O rutilo cortado, portanto, brilha com uma miríade de cores. A tela colorida é tão deslumbrante e de tirar o fôlego que o rutilo lapidado perde credibilidade como o diamante que deveria imitar. Há simplesmente muito fogo para ser “real”. 

Características dos Sintéticos

Cada método de cultivo de cristal é um tanto único e usa equipamentos, produtos químicos, recipientes e assim por diante diferentes. Os cristais naturais também crescem em uma ampla variedade de ambientes físicos e químicos. Todo processo de crescimento de cristal deixa sua marca no cristal em crescimento na forma de zonas de cor, inclusões, formas de superfície e assim por diante. Em qualquer momento durante o crescimento de um cristal, a superfície é característica tanto das condições ambientais quanto do processo de crescimento. À medida que o material é adicionado a essa superfície, a camada recém-adicionada se torna a nova camada mais externa. Podemos dizer, portanto, que o crescimento do cristal é caracterizado por uma sucessão de superfícies, e a história de um cristal é documentada pelo registro de suas superfícies de forma muito análoga aos anéis das árvores. Além disso, os ambientes de crescimento de cristais raramente são absolutamente puros. Contaminantes podem entrar no cristal em crescimento e ficar presos dentro dele; podem ser impurezas químicas ou, às vezes, cristais ou pedaços de substâncias estranhas. Mesmo os tipos de superfícies que ligam o cristal durante o crescimento são característicos do processo de crescimento. Muitas dessas características são visíveis, com iluminação correta, sob um microscópio. A microscopia é,  portanto, sem dúvida, a ferramenta de trabalho mais poderosa para os gemologistas que desejam distinguir entre materiais naturais e sintéticos. Isso é especialmente importante porque a maioria dos materiais homocreate tem propriedades quase idênticas às suas contrapartes naturais ou propriedades dentro da faixa observada para as substâncias naturais. Propriedades facilmente medidas, como índice de refração, gravidade específica, espectro de emissão, sinal óptico, cor uniforme,

Além disso, a gama de materiais e métodos de crescimento usados ​​hoje é tão vasta que é necessária uma experiência considerável para fazer uma identificação positiva. As inclusões de cristais podem ser tão pequenas que são necessárias ampliações de até 50x ou mais para vê-las corretamente; tais inclusões podem ser a única prova de origem natural versus sintética. Algumas pedras preciosas, como a ametista e o citrino, são extremamente difíceis de distinguir, e em alguns casos a identificação é impossível. O valor de uma pedra preciosa no mercado é em grande parte uma função da raridade, uma característica não típica das pedras sintéticas. O mercado expressou grande preocupação com a questão dos sintéticos não detectáveis ​​e seu impacto nos preços das pedras preciosas. Com certeza, as criadas pelo homem não seriam detectáveis , um problema sério se nenhum teste pudesse ser desenvolvido para reconhecê-lo. Deve-se perceber que os interesses pecuniários dirigem todos os mercados. Em outras palavras, você pode ganhar muito mais dinheiro enganando o mercado com uma pedra preciosa recém-criada do que vendendo instrumentos para detectar essas pedras preciosas. 

Segue um breve resumo das características típicas de várias gemas homocriadas e sintéticas produzidas em laboratório. Deve ser lembrado que a sobreposição de características é comum, e características únicas, com poucas exceções notáveis, raramente são suficientes para uma identificação positiva. O crescimento de vapor não é discutido em detalhes porque esse método não é de grande importância para pedras preciosas.

Crescimento de fusão: Algumas técnicas, como Bridgman-Stockbarger, não deixariam praticamente nenhuma característica de identificação. Os cristais de Czochralski e Verneuil, no entanto, têm taxas de crescimento tão rápidas que certas características se tornam aparentes. O crescimento do derretimento é tipificado por superfícies arredondadas versus superfícies planas encontradas em cristais naturais. Estes são observados como linhas fracas (às vezes distintas) visíveis com iluminação correta. Se você quiser ver como são essas chamadas estrias curvas, pegue uma lista telefônica, dobre-a levemente e olhe para o lado com uma lente de aumento de 2x. Esta imagem de uma pilha de linhas paralelas suavemente curvas é muito semelhante à série de bandas paralelas (na verdade, a série de superfícies anteriores do cristal em crescimento) visto na maioria dos cristais de Verneuil. Estrias curvas são uma prova instantânea de origem sintética. Eles nunca são encontrados em cristais naturais. Cristais puxados, no entanto, normalmente não exibem tais características. Em vez disso, podemos encontrar pequenas inclusões metálicas que se separaram do recipiente que foi usado para cultivar o material (por exemplo, platina) e ocasionais bolhas redondas. Bolhas redondas ou bolhas em forma de girino com caudas curvas também são típicas de cristais derretidos e são características de identificação positiva.

Crescimento da solução: Esta é uma área cinzenta real, uma vez que os cristais naturais normalmente crescem em soluções hidrotérmicas. A maior porcentagem de homocriados erroneamente identificados provavelmente se enquadra nesta categoria. Experiência, um bom microscópio de alta potência e uma natureza suspeita provavelmente serão as ferramentas mais úteis de um gemologista. Inclusões multifásicas (gás/líquido) são encontradas tanto em cristais naturais quanto em solução, embora inclusões trifásicas (sólido/líquido/gás) ainda não tenham sido duplicadas em laboratório em número suficiente para criar problemas de identificação.

Crescimento de fluxo: A característica mais comumente observada são as partículas de fluxo presas no cristal sintetizado; estes podem assemelhar-se a migalhas de pão ou cometas, nuvens de partículas semelhantes a poeira, véus retorcidos e assim por diante. Nenhuma característica isolada pode ser diagnosticada em alguns casos. Em vez disso, o gemologista deve confiar na experiência e em um amplo padrão de características para identificação. Mesmo assim, é comum que algumas pedras desafiem a análise. A melhor regra é, na dúvida, não compre. Se você pagar o preço por uma pedra natural de boa qualidade, certifique-se de que isso possa ser comprovado.

Imitações de diamantes

O aparecimento do rutilo no mercado deu início a uma busca por cristais que, quando lapidados, se assemelhassem a diamantes. Havia um problema com o rutilo por causa de sua inevitável cor amarelada. Esse problema foi resolvido com a introdução do titanato de estrôncio em 1955. Intimamente relacionado ao rutilo, a vantagem do titanato de estrôncio era sua cor branca pura, sem coloração amarelada. Sua dureza, porém 6 na escala de Mohs, ainda é muito mole para ser muito útil em anéis. Outra vantagem do titanato de estrôncio é sua dispersão, que, embora muito alta (quatro vezes maior que o diamante), é menor que a do rutilo e, portanto, mais realista. As gemas lapidadas se assemelham muito aos diamantes, principalmente quando adquirem uma leve película oleosa, que reduz ainda mais a dispersão. O titanato de estrôncio não existe como mineral natural.

Essa lacuna de marketing foi preenchida por um material chamado YAG, sigla para Yttrium Aluminum Garnet . YAG faz parte de uma família das chamadas “ granadas ”, assim chamadas porque sua estrutura atômica interna é semelhante à das granadas naturais. Mas aqui a semelhança termina, porque YAG e seus irmãos com químicas de terras raras semelhantes, como GGG (Gadolinium Gallium Garnet), não ocorrem na natureza.

O YAG foi originalmente cultivado para uso em lasers, que ainda é sua principal aplicação. Foi descoberto acidentalmente que, quando cortado corretamente, o YAG se assemelha muito ao diamante lapidado, embora sua dispersão seja relativamente baixa. Além disso, a dureza do YAG é de cerca de 8 na escala de Mohs, portanto, as gemas lapidadas são duráveis ​​e não riscam facilmente. YAG pode ser ricamente colorido por impurezas, e pedras lapidadas podem se assemelhar a esmeralda, kunzita, safira e outras gemas, embora os YAGs sejam muito brilhantes e difíceis de serem substitutos convincentes para a maioria das gemas. O mais novo e mais importante material de imitação de diamante é o óxido de zircônio cúbico, ou “zircônia”. Este material é tão duro quanto o YAG (8,5), mas tem uma dispersão muito maior. De fato, a dispersão da zircônia é um pouco maior que a do diamante, dando um “fogo” extremamente realista às gemas lapidadas. Essas pedras são vivas, duras, e duráveis, e praticamente indistinguível do diamante para o olho destreinado. Pequenas gemas de zircônia em configurações de jóias às vezes apresentam sérios problemas de detecção para o comércio de jóias. A zircônia é vendida por várias dezenas de dólares por quilate ou menos, oferecendo ao consumidor uma pedra com grande parte da beleza do diamante por uma fração do preço do diamante. Outros materiais de gema criados exclusivamente em laboratório incluem niobato de lítio, às vezes vendido como “Linobato”, com dureza Mohs de 6, aluminato de ítrio e tantalato-niobato de potássio, cuja sigla química é KTN. Poucas gemas lapidadas desses materiais apareceram no mercado, mas, se encontradas, podem representar um problema real de detecção para o joalheiro comum. Pequenas gemas de zircônia em configurações de jóias às vezes apresentam sérios problemas de detecção para o comércio de jóias. A zircônia é vendida por várias dezenas de dólares por quilate ou menos, oferecendo ao consumidor uma pedra com grande parte da beleza do diamante por uma fração do preço do diamantes.

Dublês e Trigêmeos

Duplas e trigêmeas são pedras compostas ou montadas , com duas ou três camadas. As possíveis combinações de materiais usados ​​na fabricação dessas gemas são muitas, e você encontrará uma grande variedade de compósitos no comércio de gemas. Normalmente, as pedras compostas são criadas para exibir uma boa cor ou criar uma superfície externa dura . Pedras genuínas raramente são usadas para a parte inferior, embora sejam conhecidos gibões de diamante em safira ou espinélio.

Você verá comumente gibões com tops granada e pavilhões de vidro. A porção granada é tão fina que a cor da pedra é dominada pela cor do vidro, que pode ser azul, verde, rosa, vermelho ou azul esverdeado. Duplas incolores também são feitas, assim como duplas com coroas vazadas, cheias de líquido, cimentadas em bases incolores.

Nos últimos anos, as fábricas criaram duplas com coroas de safira sintética ou espinélio incolores e bases de titanato de estrôncio. Estes funcionaram como imitação de diamante eficazes, em que a base de titanita mais macia forneceu cor de dispersão e o topo mais duro, fornece proteção contra o desgaste.

As esmeraldas soude são feitas cimentando componentes de quartzo incolor ou espinélio sintético, usando um cimento verde para dar cor à gema. Essas pedras são facilmente detectadas se não forem colocadas e vistas de lado.

Outros tipos de dupletos incluem aqueles com tampo de quartzo e base de vidro, ou com tampo de quartzo e base de vidro colorido.

Duplas de opala consistem em fatias de opala montadas em um suporte de ônix, cerâmica ou opala. Um trio de opala tem um topo de quartzo adicionado. Trigêmeos de jadeíta engenhosos foram feitos consistindo em jadeíta translúcida na parte superior e inferior, mas com a parte superior escavada e uma massa do mesmo material cuidadosamente encaixada e colada com um cimento tingido de verde. A pedra resultante às vezes se assemelha ao melhor jade “imperial”.

 

Fonte:  https://www.gemsociety.org/article/understanding-gem-synthetics-treatments-imitations-part-4-synthetic-gemstone-guide/