Приєднуйся

БДМУ в FacebookБДМУ на TwitterБДМУ на YouTube Пдписатись на Новини

Дні народження

6 вересня
Давидова Т.Ф.
Скиданюк Г.Ф.
Шутак Т.В.

8 вересня
Кодіца М.Г.
Томашевська А.Ю.

9 вересня
Власова К.В.
Романюк В.С.

10 вересня
Гудзь Н.А.
Житар О.Ф.
Кармаліта С.О.

11 вересня
Гараздюк І.В.
Кіселиця Г.Г.

12 вересня
Шинкура Л.М.

14 вересня
Боштан С.В.
Верховецька Л.Г.
Гресько М.М.
Залявська О.В.
Мелінті Г.І.
Плегуца О.М.
Скрипник Л.П.
Яринич Ю.М.

15 вересня
Боднарюк О.І.
Роговий Ю.Є.
Юленков М.В.

16 вересня
Луптовіч К.К.
Хитик В.І.
Швигар Л.В.

17 вересня
Бенделик А.Я.
Будаєв Ю.В.
Булик Т.С.
Козловська І.М.
Плешко Т.В.

18 вересня
Бірюкова Т.В.
Мислицький В.Ф.
Чорна С.П.

20 вересня
Задорожний О.Д.
Маринчина М.А.
Ткачук М.П.

21 вересня
Васильєв В.В.
Ткачук О.В.

Ювелірна справа і фізичні властивості матеріалів

П'ятниця, 29 січня 2016 12:05
Ювелірна справа і фізичні властивості матеріалів

Ювелірне мистецтво є одним з найдавніших

і широко розповсюджених видів декоративно-прикладного мистецтва у якому знаходить втілення прагнення до краси, що властиве людині. Ювелірні вироби (від голл. juweell – дорогоцінний камінь) – це прикраси і предмети побуту, що виготовлені зі шляхетних металів у сполученні з дорогоцінними, напівкоштовними каменями, а також художні вироби з недорогоцінних матеріалів, виконані з великою майстерністю. Для ювелірного мистецтва характерне тонке розуміння фізичних властивостей матеріалу. Майстри-ювеліри прагнуть до того, щоб ожив камінь, заграв метал, заблищало скло.

Ювелірне мистецтво виникло ще в далекій давнині. У ХІІ столітті до нашої ери в Древній Греції зародилося мистецтво гліптики – різьблення по каменю. У Древньому Римі великою популярністю користалися різноманітні вироби з дорогоцінними каменями. У всіх видах давньоруського мистецтва здавна використовували золото і срібло.

Шедеври, створені геніальними майстрами – ювелірами всіх часів, - вироби з золота з діамантами, смарагдами, рубінами, сапфірами, перлами, золотий і срібний посуд – прикрашають кращі музеї світу.

За останні роки на ювелірних заводах впроваджена лазерна техніка, що забезпечує якісне зварювання, різання і свердління дорогоцінних металів, збільшився випуск ювелірних виробів з алмазним гравіюванням, емаллю, рельєфним малюнком та ін.

Основними матеріалами для виготовлення ювелірних виробів є благородні і кольорові метали та їх сплави, дорогоцінні, напівкоштовні камені, бурштин, перламутр, синтетичні камені, а також скло, емаль, кістка, ріг і, як не дивно, пап'є-маше та пластмаси.

Благородні метали відрізняються особливою хімічною стійкістю, тягучістю і красивим зовнішнім виглядом. Вони мають щільні кристалічні ґратки, гарний блиск, велику густину, стійкість до атмосферних впливів, а також пластичність. У чистому вигляді ці метали не застосовують для виготовлення виробів, тому що вони порівняно м'які і володіють малою механічною міцністю. Тому використовують сплави благородних металів з іншими металами. У порівнянні з чистим металом сплави володіють кращими механічними властивостями, більш низькою температурою плавлення і визначеним відтінком. Метали, що входять до складу таких сплавів, називають лігатурними.

До благородних металів відносять золото, срібло, платину, а також метали платинової групи (паладій, родій, рутеній, іридій та осмій).

У земній корі золото знаходиться в самородному стані. Самородне золото містить різні домішки – срібло, мідь, залізо та ін. елементи. У чистому вигляді золото володіє приємним яскраво-жовтим кольором. Це важкий, блискучий, м'який метал із густиною 19,3 г/см3, твердість за шкалою Мооса 2,5 (шкала Мооса – це набір еталонних мінералів для визначення відносної твердості методом надряпування. Як еталони прийнято 10 мінералів, розташованих у порядку зростання твердості, найтвердіший алмаз). Температура плавлення хімічно чистого золота – 1046,5 °C. 3олото має найвищі в порівнянні з усіма іншими металами пластичність і ковкість. Воно легко розплющується на найтонші листочки — сусальне золото. 1 г золота можна розплющити в лист площею 1 м².

При виготовленні ювелірних виробів застосовують сплави з визначеною кількістю золота і лігатури, що значно підвищує твердість і міцність сплаву. У залежності від складу сплаву міняються відтінки і колір золота. Кількість чистого золота в сплаві називають пробою. Існує декілька систем проб. Метрична проба - це кількість хімічно чистого золота в 1000 вагових одиниць лігатурного сплаву.

Срібло у самородному вигляді зустрічається рідко. В основному, його добувають зі свинцево-цинкових і мідних руд шляхом їхнього збагачення і спеціальної обробки. Срібло – красивий блискучий, білий, м'який, тягучий метал, стійкий до окислювання, що володіє винятковою відбивальною здатністю. Воно значно легше за золото: густина - 10,5 г/см3, температура плавлення – 961,8°C, твердість за шкалою Мооса – 2,7.

У виробництві ювелірних виробів застосовують, головним чином, срібно-мідний сплав, що містить найчастіше 87,5% срібла і 12,5% міді.

Вироби з низькопробних сплавів відносно швидко покриваються темним нальотом у результаті впливу сірководню, що міститься в повітрі. Столове срібло також швидко тьмяніє під впливом кислот, що містяться в їжі.

Платина у самородному стані зустрічається, головним чином, у вигляді дрібних блискіток у глибинних гірських породах. Платина – сріблясто-білий, важкий, тугоплавкий метал густиною 21,4 г/см3, твердість за шкалою Мооса – 4,3, температура плавлення – 1 768°C. Це дуже стійкий метал, що не окисляється при найвищих температурах.

Використовуються численні сплави платини – з іридієм, родієм, паладієм, сріблом, міддю та деякими іншими металами. У виробництві ювелірних виробів використовують сплав платини 950-ої проби, що містить 95% платини і 5% іридію. Сплави платини застосовують, в основному, для виготовлення оправ для кілець, каблучок та інших виробів при кріпленні діамантів, перлів і фарбованих каменів.

Метали платинової групи зустрічаються при видобутку платини, тісно пов'язані з нею і близькі між собою за властивостями. До них відносять паладій, родій, рутеній, іридій та осмій.

Паладій – метал сріблисто-білого кольору, що за зовнішнім виглядом нагадує платину. Щільність паладію – 12,16 г/см3, твердість за шкалою Мооса – 4,8, температура плавлення – 1 555°C. Паладій має гарну ковкість і тягучість. У ювелірній справі паладій використовують у сплаві з іншими металами.

Родій – метал блідо-блакитного кольору, за зовнішнім виглядом схожий на алюміній. Щільність родію – 12,4 г/см3, твердість за шкалою Мооса – 5,5-6, температура плавлення – 1 963°C. Хімічно стійкий. Застосовується для покриття найтоншим шаром срібних виробів для захисту їх від потемніння, а також виробів і окремих деталей зі сплаву білого золота для збереження блиску.

Рутеній – метал сріблясто-білого кольору, що одержується у процесі переробки й очищення платини. За зовнішнім виглядом подібний до платини. Щільність рутенію – 12,26 г/см3, твердість за шкалою Мооса – 6,5, температура плавлення – 2 334°C. Через крихкість рутеній не застосовується в ювелірній промисловості і лише в незначних кількостях використовується в ювелірній справі в сплавах із платиною.

Іридій зустрічається в платинових рудах, видобувається у процесі переробки й очищення платини. Це тендітний метал сріблисто-сірого кольору, хімічно дуже стійкий (не розчиняється в кислотах і навіть у «царській горілці»), дуже важкий і твердий. Щільність іридію – 22,42 г/см3, твердість за шкалою Мооса – 6,5, температура плавлення – 2 447°C. У ювелірній справі застосовують платиново-іридієвий сплав, що містить 5-10% іридію.

Осмій зустрічається в платинових рудах у вигляді сплавів з іридієм. Це твердий, тугоплавкий, хімічно стійкий метал олов'яно-білого кольору із сіро-блакитним відтінком, найважчий серед металів платинової групи. Щільність осмію – 22,48 г/см3, твердість за шкалою Мооса – 7, температура плавлення – 3033 °C. Сплави осмію рідко застосовують для виготовлення ювелірних виробів.

У ювелірній справі у вигляді сплавів застосовують кольорові метали, що нагадують за зовнішнім виглядом дорогоцінні метали. До кольорових металів відносять мідь, цинк, нікель, олово, свинець, кадмій, хром та алюміній.

Мідь застосовують як лігатурний матеріал у сплавах із золотом. Додавання цинку в сплави робить їх більш світлими і знижує температуру плавлення. Нікель широко використовують для покриття виробів з інших металів з метою захисту від корозії. Олово широко застосовують для пайки, покриття інших металів і виробів з них з метою захисту від корозії, а також у різних сплавах. Алюміній широко використовують при виробництві різних прикрас (брошки, браслети, ланцюжки та ін.) і предметів побуту. Хром має значний опір до механічного зносу. Використовують його для покриття тонким шаром (хромування) металевих ювелірних виробів з метою підвищення зносостійкості, опору корозії, одержання стійкої відбивальної поверхні, додання красивого зовнішнього вигляду. Кадмій – м'який, тягучий, ковкий метал сріблясто-білого кольору, що застосовується для виготовлення золотих і срібних сплавів, а також для покриття поверхні металевих поверхонь з метою запобігання корозії.

Сплави кольорових металів, що за зовнішнім виглядом нагадують золото і срібло, використовують для виготовлення недорогих особистих прикрас, предметів сервіровки столу. Основні сплави: латунь – сплав міді з цинком (40-50%), має красивий жовтий колір, подібний до кольору золота; томпак – сплав міді з цинком (10-12%).

Дорогоцінні метали широко застосовують у медицині, зокрема для виготовлення інструментів, деталей приладів, протезів, а також різних препаратів, головним чином на основі срібла.

Застосування в медицині також знайшла антимікробна дія срібла. Постійне зростання алергічних ускладнень, фармакотоксичних ефектів, розвиток імунодепресивних станів, дисбактеріозу та грибкових інфекцій після тривалої терапії хіміотерапевтичними засобами, а також еволюція антибіотикорезистентних мікроорганізмів викликало поновлення інтересу до розробки та вивчення нових перспективних протимікробних лікарських засобів серед наноматеріалів, зокрема тих, що містять срібло.

Інтерес до цього металу пояснюється не тільки його високою антимікробною активністю відносно багатьох збудників інфекційних захворювань, але й тим, що резистентність мікроорганізмів до срібла розвивається досить повільно. Саме ця властивість зумовлює перевагу срібла над багатьма сучасними хіміотерапевтичними засобами, застосовуваними з лікувально-профілактичною метою. І хоча різні препарати на основі колоїдного срібла успішно застосовують у медицині з початку XIX століття, розробка нових методів синтезу високостабільних наночастинок срібла з метою створення на їх основі нових препаратів з антимікробною дією є актуальною.

Дорогоцінні метали застосовують при променевій терапії (голки з радіоактивного золота для руйнування злоякісних пухлин), а також у препаратах, що підвищують захисні властивості організму. Сполуки золота входять до складу деяких медичних препаратів, які використовуються для лікування ряду захворювань (туберкульозу, ревматоїдних артритів та ін).

Значні кількості золота споживає стоматологія: коронки та зубні протези виготовляють із сплавів золота з сріблом, міддю, нікелем, платиною, цинком. Такі сплави поєднують корозійну стійкість з високими механічними властивостями.

Використовується в медицині і платина. Вона не піддається окисленню при контакті з кров'ю, має прекрасні електропровідні властивості і сумісна з людськими тканинами. Завдяки цим властивостям платина використовується для електронних стимуляторів серця. В даний час багато тисяч людей живі і здорові завдяки електронним стимуляторам серця. Цим людям платина врятувала життя.

Сплави платини з іридієм, паладієм і золотом майже незамінні при виготовленні голок для шприців.

Ювелірні камені класифікують за їх відносною цінністю на дорогоцінні, напівкоштовні і виробні. Дорогоцінні і напівкоштовні камені звичайно прозорі, виробні – непрозорі кольорові мінерали, придатні тільки для шліфування. Дорогоцінні камені (алмаз, рубін, смарагд, сапфір) рідко зустрічаються в природі. Напівкоштовні камені (аквамарин, александрит, турмалін, гранат, аметист, опал, бірюза, топаз, бурштин та ін.) поширені частіше, оправляють їх звичайно золотом, сріблом і мельхіором, а також використовують у каменерізних виробах. До виробних каменів відносять агат, лазурит, нефрит, онікс, яшму, малахіт та ін.

Цінність ювелірних каменів визначається їхніми властивостями: твердістю, спайністю, щільністю, кольором, прозорістю, блиском, хімічною стійкістю. Багато властивостей ювелірних каменів обумовлені умовами утворення цих мінералів і їхньою внутрішньою структурою. Існує два типи будови речовин: кристалічний й аморфний. Структура ювелірних каменів, в основному, кристалічна, тому за складом вони однорідні, але фізичні властивості їх нерівнозначні у всіх напрямках, тобто характеризуються анізотропією.

Перше місце в ряді дорогоцінних каменів за вартістю займає алмаз. Він має виняткову твердість, високе світлозаломлення, сильну дисперсію і яскравий блиск. З усіх дорогоцінних каменів алмаз має найбільш простий хімічний склад і являє собою кристалічний вуглець. У ньому часто є домішки (головним чином окис заліза), що надають алмазу жовтуватий відтінок і знижують його цінність. Діаманти по вазі умовно поділяють на дрібні (до 0,29 карата) і великі (від 0,30 карата). Дрібні діаманти в залежності від прозорості, кількості, характеру і місцезнаходження наявних у них дефектів поділяють на 8 груп (великі – на 11 груп).

Рубін і сапфір є різновидом корунду. Розмаїтість і краса забарвлення корундів, їхня висока твердість (9 за шкалою Мооса) перетворюють мінерали цього виду в дорогоцінні камені, ідеальні у всіх відносинах. Найбільш коштовними вважаються рубіни, забарвлені окисом хрому в червоний колір. Особливо цінуються рубіни кольору «голубиної крові» (червоного кольору зі ліловим відтінком). Сапфірами називають різновиди корунду, найчастіше синього кольору. Зелені, рожеві, чорні й інші відтінки сапфірів називають фантазійними. Смарагд – це різновид берилу зеленого кольору. Найбільшу цінність представляють смарагди густо-зеленого кольору, що не містять включень і тріщин. Смарагд, на відміну від інших зелених каменів, зберігає забарвлення при штучному освітленні.

Перли - це органічні відкладення різних молюсків у раковинах. Вони характеризуються невеликою твердістю (2,5-4 за шкалою Мооса), а отже, недовговічні і вимагають обережного поводження з ним. Перли піддаються впливу кислот і навіть природних виділень людської шкіри, тому не слід мити руки, не знявши попередньо перстень з перлиною, тому що перли можуть забруднитися і відновити їхній первісний вид майже неможливо. Разом з тим краса перлів незаперечна. Перли бувають округлими, овальними; рожевого, жовтого, сірого, червонуватого, фіолетового і чорного кольорів.

Аквамарин – це голубий берил різних відтінків, твердістю 7,5–8. Олександрит є найбільш коштовним різновидом хризоберилу. Це рідкий блакитнувато-зелений камінь (при штучному освітленні фіолетово-малинового кольору), твердістю 8,5. Турмалін перевершує більшість ювелірних каменів за розмаїтістю забарвлень. Найбільше застосування мають турмаліни рожево-червоного чи рожевого кольорів. Твердість турмаліну – 7,0-7,5. Гранат являє собою групу мінералів складного хімічного складу. У ювелірній справі широко використовують вогненно-червоні, малинові, сизо-червоні і смарагдово зелені різновиди гранатів. Твердість граната – 7,0-7,5. Аметист є різновидом кварцу фіолетового кольору різних відтінків. Особливо цінуються аметисти густо-фіолетового кольору. Аметисти при штучному освітленні набувають сіруватого відтінку. Твердість аметиста – 7.

Опал – це тендітний, що легко дряпається прозорий камінь аморфної структури, що складає з кремнезему, твердістю 6-6,5. Виділяються кілька різновидів опала: білий, чорний, вогненний. Бірюза є непрозорим мінералом групи фосфатів небесно-голубого кольору. Твердість бірюзи – 6. Хімічно бірюза нестійка: вона легко усмоктує пари, поглинає вологу, тому перед миттям рук варто знімати персні з бірюзою, щоб уберегти її від забруднення і дії води. Топаз – це фторсилікат алюмінію. Топази бувають безбарвними, жовтими різних відтінків, блакитними. Вони характеризуються високою твердістю – 8. Топази відмінно поліруються, здобуваючи сліпучий блиск.

Бурштин являє собою викопну смолу. Колір бурштину жовтий – від світлих до коричневих відтінків. Бурштин набагато м'якший, ніж багато ювелірних каменів: його твердість усього близько 2,5.

Виробні камені підрозділяють на тверді (твердість 5,5-7) – родоніт, яшма, агат, лазурит, нефрит; середньої твердості (3,0-4,0) – малахіт, мармур; м'які – гіпс, селеніт.

Серед синтетичних аналогів дорогоцінних каменів особливе місце займає рубін. Це перший кристал, що почали штучно вирощувати в промислових масштабах понад 80 років тому. У ювелірних виробах використовують переважно синтетичні корунди червоного (рубіни) і синього (сапфіри) кольорів, що, як природні, можуть бути зірчастими, з ефектом астеризму. В даний час у ювелірній промисловості використовуються крім синтетичних корундів такі види синтетичних каменів: смарагди, аметисти, опали, бірюзу, фіаніти. Перспективними також є отримані в 70-х рр. ХХ ст. синтетичні камені: олександрит, лазурит, турмалін, шляхетний жадеїт, малахіт та ін.

Дорогоцінні камені і мінерали знайшли практичне застосування в сучасній медицині - для виготовлення інструментів та лікарських засобів.

Алмаз у медицині задіяний у приладах для внутріпорожнинних досліджень. У ході обробки каменю утворюється алмазний порошок, який використовується як абразив. Скальпелі з алмазним напиленням застосовуються при надточних операціях, наприклад, у нейрохірургії.

Сапфір використовують у лазерній терапії. Недавні дослідження показали, що застосування профільованого сапфіру істотно підвищує ефективність фотодинамічної протипухлинної терапії. Сапфіри входять до складу деяких лікарських препаратів для зміцнення кісткової системи. У список послуг багатьох стоматологічних клінік зараз входить установка брекетів зі штучного сапфіру.

Рубінові лазери, які застосовуються в хірургії, працюють у безперервному або імпульсному режимі. Вони сильно нагрівають тканину, що дозволяє здійснити її різання і вапоризацію (випаровування). Найчастіше така техніка застосовується в косметології для усунення дефектів шкіри, епіляції і виведення татуювань.

Сучасна медицина використовує як природні, так і культивовані перли. Їх піддають обробці і розмелюють. Порошок з перлів - цінне джерело кальцію для потреб фармацевтичної промисловості. У косметиці перли додають у пудри і креми для обличчя. Крім того, вони входить до складу ряду медичних препаратів від остеопорозу, карієсу, пародонтозу.

З бурштину отримують бурштинову кислоту - вітамін D3. Бурштинова кислота є ефективним антистресовим і протизапальним засобом, благотворно впливає на роботу нирок і кишківника. Препарати на основі бурштинової кислоти мають антивірусну дію. Вона підвищує активність клітинного дихання, зміцнює імунітет і оберігає від різних токсичних отруєнь, наприклад, алкогольного.

Турмалін успішно застосовують у медичних приладах. П'єзоелектричні властивості турмаліну використовують для синтезу негативних іонів. Наприклад, при створенні приладів для іонізації повітря.

Матеріали підготували: співробітники кафедри біологічної фізики та медичної інформатики Орися Микитюк, Володимир Федів, Олена Олар.

Прочитано 1347 разів