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Le tecnologie(e le scienze) delle gemme artificiali


Trattamenti
La conoscenza di un gemmologo permette di individuare l’eventuale presenza di un trattamento su una gemma. Esistono vari tipi di trattamenti, che possono incidere in maniera diversa sul valore di una gemma. 

I principali tipi di trattamenti sono: 
trattamento termico
trattamento per irraggiamento 
trattamento per impregnazione

Trattamento Termico
Il trattamento termico avviene attraverso un processo di riscaldamento e può provocare in una gemma un cambiamento di colore. E’ un processo complesso durante il quale si verificano modificazioni di tipo chimico e strutturale. Le temperature e la durata del trattamento dipendono dal tipo di gemma e il risultato si raggiunge più facilmente in alcune gemme (come nell'eliminazione della tonalità verdastra dell'acquamarina), ma meno in altre. 

Questo trattamento, spesso non dichiarato, è tollerato e riproduce o intensifica un fenomeno naturale senza alcuna immissione di sostanze estranee alla gemma. 

Le principali gemme che ricevono tale trattamento sono: rubino, zaffiro, tanzanite, acquamarina e citrino. 


I materiali e i loro mutamenti : 
Berillo, varietà acquamarina è possibile ottenere una colorazione da verde a blu.
Corindone blu (zaffiro) è possibile ottenere una colorazione blu più scura, oppure blu più chiara.
Corindone incolore è possibile ottenere una colorazione giallo, verde o blu.
Corindone rosso (rubino) è possibile ottenere una colorazione da porpora o brunastro a rosso.
Quarzo viola (ametista) incolore, giallo, bruno, verde o lattiginoso.
Tormalina da blu o blu-verdastro a verde; da rosso a rosso più chiaro o incolore.
Zircone è possibile ottenere da bruno a rossastro, incolore, o blu; da verde a blu o giallo.
Zoisite -Tanzanite è possibile ottenere da verde a viola scuro-blu.




Trattamento Per Irraggiamento

Le gemme attraverso questo processo sono esposte a diversi tipi di radiazioni (naturali o artificiali) che agendo sulla struttura sia cristallina, ne modificano il colore. Le radiazioni naturali presenti nella crosta terrestre possono impiegare milioni di anni per ottenere tale effetto, mentre quelle artificiali impiegano solo poche ore. Un esempio tipico è rappresentato dal diamante. È infatti possibile ottenere attraverso questo trattamento cristalli di tutti i colori o sfumature di colore presenti nel diamante. 
Molti cambiamenti possono venire annullati o modificati col trattamento termico.

Trattamento Per Impregnazione
Questo trattamento viene spesso utilizzato per materiali fratturati o porosi, in quanto in grado di assorbire e trattenere qualsiasi tipo di sostanza sia essa costituita da cera, paraffina, sostanze plastiche oppure olio. 

Il trattamento per impregnazione avviene normalmente sottovuoto per permettere alla sostanza impregnante di penetrare nella gemma. 

Un esempio tipico è l’oliatura nello smeraldo, trattamento utilizzato per rendere meno evidenti le fratture utilizzando olio di cedro o olio di palma.

Quando arte e scienza si incontrano 
Metodi di sintesi

“Quando scienza e arte si incontrano, sempre più impercettibile è il confine tra uomo e natura”. 
Dimenticate ogni metodo industriale che sforna centinaia di cristalli tutti uguali, perfetti e anonimi: pensate invece alle gemme create come opere d'arte, uniche e originali. 

La natura rimane sempre la grande, indiscussa maestra, ma l'ingegno di tanti uomini che hanno dedicato anni della loro vita in studi e ricerche, ha reso possibile ricreare la calda bellezza delle gemme più amate. 

Un prodotto sintetico, dunque é un materiale creato dall’uomo in laboratorio che possiede le stesse caratteristiche chimico-fisiche del corrispondente naturale. L’identificazione di un prodotto sintetico, pertanto, risulterà di difficile individuazione; soltanto lo studio delle inclusioni tipiche di un minerale naturale potrà aiutare un gemmologo nella diagnosi di una gemma. 

Fino alla fine del XIX secolo le paste vitree (opache, scoperte dagli antichi Egizi) e il vetro (trasparente) sono stati gli unici prodotti di sintesi umana usati in gioielleria al posto delle pietre naturali.
Le gemme sintetiche non sono imitazioni ma riproduzioni delle gemme naturali, rispetto alle quali differiscono per l'origine ma non per le proprietà chimico-fisiche. Il loro valore è ridotto in quanto la loro produzione può essere riproducibile su grande scala

Metodo Verneuil
La prima sintesi artificiale di una gemma avvenne ad opera del francese Auguste Verneuil che nel 1902 brevettò un metodo per la produzione artificiale di corindone rosso (rubino). Il metodo consiste nel fondere una polvere finissima della stessa composizione della gemma che si vuole ottenere attraverso una fiamma di ossidrogeno a 2000 °C, che cade depositandosi più in basso su un portacampione freddo in costante rotazione. Il raffreddamento del materiale porta alla formazione del cristallo seppure in una forma inusuale in natura, quella di un bastoncello (detto boule) di pochi centimetri di diametro e 5–10 cm di lunghezza. Da allora lo sviluppo delle tecniche di sintesi è stato costante: il metodo di Verneuil fu ad esempio in seguito adattato allo spinello e nel 1947 al rutilo. Le gemme prodotte da boules sono riconoscibili anche dopo il taglio per le loro linee curve di accrescimento interne visibili al microscopio

Metodo Kashan 
Il metodo Kashan si basa sulla miscela dei componenti della gemma con un prodotto chimico a basso punto di fusione che non reagisce con questi ultimi, ma ne facilita il moto e quindi l'interazione con conseguente crescita dei cristalli. Una volta raffreddata la miscela il solvente libero viene eliminato tramite azione di opportuni acidi, eccetto quello rimasto intrappolato come bolla nel reticolo cristallino, responsabile dello scarto di fabbricazione. Si tratta del metodo di elezione per la produzione dei rubini usati in gioielleria, che arrivano anche fino a dieci carati di dimensione.
Una variante del metodo è stata usata da Chatham per ottenere smeraldi e berilli da una miscela di ossidi di silicio, berillo e alluminio, addizionata con un 1-2% di ossido di cromo e dispersa in molibdato di litio che funge da solvente. Si ottengono aggregati anche fino a 1000 carati di peso, anche se a volte inquinati da inclusioni di fenacite (silicato di berillio).

Metodo idrotermico

Creato nel 1905 dal torinese Giorgio Spezia per sintetizzare il quarzo, esso è propriamente un metodo di accrescimento ed ha subito numerose evoluzioni. Nel metodo la miscela di partenza è posta in un'autoclave riempita d'acqua dove, sottoposta ad altre pressioni, si omogeneizza. In cima all'autoclave, a temperatura leggermente più bassa del resto, si trovano appesi a gancetti di platino dei dischetti di minerale che si accrescono con lentezza, originando gemme di altissima qualità. Con metodi idrotermici il francese Gilson ha ottenuto opali, turchesi e smeraldi mentre nel caso della variante di Lechleitner i dischetti sono di berillio e la miscela a base di berillio, cromo e vanadio, produce nell'arco di un anno a 600-800 °C e 1200 atmosfere degli smeraldi di alta qualità.




Oggi non è ancora possibile creare gemme che siano perfettamente uguali a quelle naturali. Una gemma sintetica infatti vista al microscopio a 20-30 ingrandimenti presenta difetti del tutto diversi dalle impurezze naturali che caratterizzano i minerali naturali.







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