Янтарь. Прессованный янтарь Температура плавления янтарной крошки
Термические свойства во многом объясняются его аморфным и полимерным строением. Они определялись путем нагревания янтаря до 800° С в электрической печи в двухкамерном фарфоровом тигле с помощью хромель-алюмелевой термопары. В начале нагревания янтарь мутнеет, а при 125-175° С вспучивается и постепенно размягчается. Это вызывается разрывом наиболее слабых связей в структуре полимера и выделением части летучих компонентов. Самая низкая температура реакции от¬мечена у прозрачного соломенно-желтого янтаря, наиболее высокая - у канифольно-желтого и выветрелого.
При дальнейшем нагревании янтарь плавится: он спо¬койно кипит, выделяя пары с ароматным запахом. В связи с этим в средние века его употребляли для благовонных курений в храмах и церквах. В древней Руси янтарь поэтому называли «морским ладаном». Янтари даже одного месторождения плавятся при разной температуре. Процесс плавления янтаря продолжается до 520- 550° С. Клесовский неизмененный янтарь кончает плавиться при 520- 535° С, выветрелый - при 528- 550° С; неизмененный янтарь Приморского месторождения - при 508- 525° С. При нагревании до 1000° С янтарь почти полностью улетучивается, издавая при этом характерный запах серы и битумов.
При нагревании без доступа воздуха до 140-150° С янтарь делается пластичным. На этом свойстве основаны технологические приемы его обработки - каление и прессование. В ходе первого приема замутненный янтарь становится прозрачным, а в процессе прессования мелкие кусочки янтаря (крошка) переходят в заготовки любой формы.
Янтарь плохо проводит электрический ток, однако при трении о шерстяную ткань он электризуется и продолжительное время сохраняет отрицательные электрические заряды. При этом янтарь притягивает к себе кусочки бумаги, соломинки, волосы. Это свойство присуще всем смолам, но ни одна из них не обладает такой притягательной силой, как янтарь. От янтаря пошло представление об электричестве. В древней Греции в обиходе были ян¬тарные прялки и веретена; электризуясь при трении, они очищали пряжу от различных примесей. Диэлектрическая постоянная янтаря равна 2,863.
Янтарь иод действием ультрафиолетового облучения люминесцирует. Прозрачный янтарь светится бледно-голубым, облачный, бастард и костяной - молочно-белым со слабым голубоватым оттенком. Интенсивность голубого свечения зависит от степени прозрачности янтаря. Чем прозрачнее янтарь, тем гуще в нем цвета люминесценции. Они могут изменяться от светлых и серовато-голубых до фиалковых. Выветрелая корка люминесцирует в коричневых тонах. Возможными причинами люминесценции янтаря являются особенности внутреннего строения и наличие различных примесей. Возбуждению янтаря препятствует воздух в пузырьках янтаря, которые обусловливают его замутненность, а также железо, обычно обнаруживаемое в корочке выветривания. Голубую люминесценцию янтаря усиливает находящийся во включениях битум.
Кроме фотолюминесценции, янтарь обладает трибо- люминесценцией, обнаруживающейся в темноте при растирании янтаря в ступке в виде слабого желтого свечения. Однако у прибалтийского и украинского янтарей это свойство не выражено.
Физические свойства янтаря
Плотность
Плотность янтаря примерно равна плотности морской воды. В пресной воде янтарь тонет, в соленой всплывает. Поэтому-то куски янтаря легко носятся в волнах, не опускаясь на дно. Плотность неизмененных янтарей, определенная путем гидростатического взвешивания в тяжелых жидкостях, изменяется от 1 до 1,18 г/см 3
. Она наибольшая (в среднем 1,14 г/см 3
) в янтарях окрестностей Львова, меньшая (1,1; 1,06) в янтарях Предкарпатья и Куршской косы, наименьшая (1,05; 1,04) в янтарях Клесовского и Приморского месторождений. В измененных (выветрелых) янтарях плотность несколько больше. Так, плотность клесовских янтарей своего максимума (1,08 г/см 3
) достигает в выветрелой корке. Бурая корка выветривания на вишнево-красном янтаре из окрестностей Львова имеет плот-
н отмечена в выветрелых янтарях Предкарпатья. Плотность янтаря зависит в основном от количества в нем элементов-примесей. Так, в янтарях Предкарпатья наибольшая плотность отмечена в образцах с содержанием железа 1%. Однако в янтарях из окрестностей Львова отмечена обратная зависимость. Видимо, повышенную плотность львовских янтарей следует связывать с особым составом смолы, из которой в процессе окаменения (фоссилизации) возник янтарь.
Янтарь порист, что делает его проницаемым для жидких и газообразных веществ. Янтарь
набухает в воде и некоторых органических веществах. Объем его при насыщении жидкостями увеличивается на 8%. Наибольшая степень заполнения пустот достигается при вакуумировании и принудительном насыщении.
Твердость янтаря
Янтарь относится к мягким органическим веществам. Его твердость - 2-2,5 еденицы по шкале Мооса . При измерении на микротвердометре при нагрузке 100 г она колеблется от 16,3 до 38,7 кг/мм 3
. Наименьшие средние значения твердости при этой же нагрузке отмечены для янтарей Куршской косы (26,9 кг/мм2), наибольшие (29,2 кг/мм2) - для янтарей Клесовского месторождения и Язовского проявления. Средняя твердость янтарей Приморского месторождения 28,9 кг/мм 2
. Твердость янтарей последовательно возрастает от непрозрачных через полупрозрачные к прозрачным разностям. Самые твердые - прозрачные янтари. Твердость зависит от многих причин. Главные из них - состав янтаря, содержание в нем элементов-примесей. Чем больше последних, главным образом железа, тем выше твердость. С ростом нагрузки отмечается аномальное увеличение твердости. Это объясняется особенностями внутреннего строения янтарей, в частности их вязкостью. Вязкость балтийского янтаря 5-10-8 пуаз при 200° С. Удельная ударная вязкость 1,12- 2,0 кг/см2.
На степень твердости янтаря влияет его хрупкость. Она характеризуется числом хрупкости - нагрузкой, при которой возникает первая видимая трещина. Неизмененные янтари месторождений и проявлений Прибалтики и Украины имеют число хрупкости более 200 г. Корка выветривания, содержащая по сравнению с неизмененными ян тарями больше химических элементов, характеризуется числом хрупкости 50 г.
Янтари часто трещиноваты. Трещины бывают первичными, закладывающихмися еще в процессе фоссилизации янтаря, и вторичными, возникающими при тектонических напряжениях янтарь-содержащих отложений и в результате окисления янтаря. Трещины иногда залечиваются более поздним янтарем. Как правило, залечивающий янтарь заметно светлее всего куска янтаря.
В янтарях часто наблюдается отдельность. Она связана с формой выделения янтаря, различного рода трещинами и окислением. В кусках с натечно-скорлуповатой и натечно-слоистой структурой она проявляется в раскалывании их на изогнутые пластинки. В трещиноватых кусках, особенно с пересекающейся системой трещин, выколки отдельности имеют вид ромба с неровной поверхностью сто-рон. В выветрелых янтарях отдельность выражается в раскалывании выветрелой части на множество слегка изо¬гнутых пластинок (чешуек).
Янтарь, как аморфное вещество, обычно имеет раковистый и полураковистый излом. У плотных янтарей - прозрачного, бастарда, облачного - излом крупнораковистый, у костяного - плоский, ровный, у пенистого - неровный, землистый, реже занозистый. Плоскость излома редко бывает чистой. Она обычно осложнена различными фигурами, образованными тонкими линиями.
Янтари хорошо принимают полировку. Только после полировки обнаруживается истинная красота камня, ставящая его выше любого из искусственных материалов. По сравнению с необработанным янтарем полированный несколько темнее. Янтарь обладает бальзамирующими свойствами.
Химические свойства
Еще в 1828 г. шведский химик Й. Я. Берцелиус установил, что янтарь состоит из летучего ароматического масла, двух растворимых фракций смолы, янтарной кислоты и 90% нерастворимого остатка. Уже в то время янтарь применялся в медицине, зоологи широко использовали его консервирующие свойства, а ботаники по характеру нерастворимого остатка пытались установить, из какого вида сосны он возник.
Несколько позже в балтийском янтаре - сукцините (от латинского названия сосны, произраставшей в далеком прошлом на территории современной Прибалтики) - обнаружили бициклический спирт борнеол и янтарную кислоту. Различные количества янтарной кислоты содержались не только в неизмененных янтарях, но и в изделиях из них, пролежавших в земле не одно тысячелетие. Попытки выяснить географическую принадлежность та¬кого янтаря послужили важным фактором его дальнейшего изучения еще в прошлом столетии. Оказалось, что янтарная кислота - характерная особенность сукцинита. Этим признаком стали широко пользоваться при определении янтаря из археологических захоронений. По данным немецкого ученого О. Гельма, содержание янтарной кислоты в сукцините колеблется от 3 до 8%: наименьшее - в прозрачном сукцините (3,2-4,5%), наибольшее - в выветрелой поверхностной корке (8,2%). Это позволило О. Гельму установить родину янтаря, обнаруженного при археологических раскопках в Италии.
Оптические свойства
Янтарь оптически изотропен. Показатель преломления неизмененной (центральной) части кусков клесовского янтаря изменяется от 1,539 до 1,542, выветрелой корочки - от 1,545 до 1,540, т. е. в процессе выветривания показатель преломления янтаря увеличивается. В каждом конкретном случае его величина зависит от элементного состава янтаря и степени выветривания. Большинство янтарей слабо анизотропны. Анизотропия связана с напряжениями, возникающими при отвердении и фоссилизации смолы, а также с различными механическими воздействиями, которым янтарь подвергается после своего образования.
Растворимость
Янтарь не растворяется в воде. Частично растворяется в некоторых органических соединениях - спирте (20- 25%), эфире (18-23%), хлороформе (до 20%), льняном масле. Полностью распадается в горячей концентрированной азотной кислоте. В кипящей воде размягчается (при температуре 100° С).
Рентгенограммы янтарей сходны между собой. На них фиксируется основное «гало», максимум интенсивности которого приходится на 0,01 нм, и слабая размытая полоса в интервале 0,25-0,21 нм. Подмечено сходство рентгенограммы янтаря с рентгенограммой органического соединения а-амирина.
Исследование электронного парамагнитного резонанса показало, что в темно-коричневых янтарях парамагнитных центров в 100 раз больше, чем в более светлых разностях. В выветрелой корке по сравнению с неизмененным янтарем (в одном куске) парамагнитных центров меньше.
Инфрокрасный спект
Со временем к изучению янтаря были привлечены инструментальные методы анализа. Выяснилось, что янтари различного возраста (и из разных месторождений) достаточно хорошо диагностируются по ИК-спектрам поглощения. В одних преобладают кислотные функции, в других - эфирные. Например, на ИК-спектрах янтарей из меловых отложений Испании находятся полосы поглощения свободных кислотных групп, а на ИК-спектрах
олигоценовых янтарей такие полосы не выражены, вместо них отчетливо проявились сильные поглощения, отвечающие эфирным группам. Совершенно отсутствуют кислотные функции и у балтийского янтаря.
Метод ИК-спектрометрии позволяет проследить все изменения, которые происходят с янтарем в процессе выветривания. Оказывается, что при этом уменьшается количество связей С=0. Такими спектрами, в частности, характеризуются янтари, извлеченные из могильников тысячелетней давности.
При сравнении ИК-спектров янтаря со спектрами смол современных хвойных была определена ботаническая принадлежность некоторых янтарей. Янтари из нижнемеловых отложений Ливана образовались из смолы араукарии. В меловое время эти деревья занимали обширные пространства в южном полушарии. Они и сейчас дают значительное количество копаловой смолы.
Янтарь с включением (муха)
Янтарная комната (фрагмент) Санкт-Петербург
Янтарь, о.Сахалин
Янтарь - собирательное наименование ископаемых смол, поддающихся механической обработке и применяемых в ювелирном деле; ископаемая смола хвойных деревьев в основном палеогенового периода; иногда термин "янтарь" неоправданно широко применяют к любым ископаемым смолам мел-неогенового возраста, обладающим сходными внешними признаками, но отличающимся от янтаря по химическому составу и строению. Различаются по окраске, прозрачности, наличию пор и составу включений.
Изучение янтаря с помощью электронного микроскопа позволило обнаружить в непрозрачных янтарях множество характерных (зернистых, сфероидальных) структур диаметром 7 нм. и менее, расположенных хаотически или в определенном порядке. В просвечивающем янтаре таких структур очень мало.
В куске янтаря прозрачной обычно бывает та сторона натёка, которая еще в первозданном лесу была обращена к солнцу. В связи с неравномерным прогреванием различных частей смолы прозрачность ее уменьшается от внешних частей к внутренним. Поэтому понятными становятся переходы от прозрачного янтаря к костяному через дымчатый янтарь и бастард. Их можно наблюдать даже в одном куске.
Прозрачность янтаря уменьшается, если в нем есть кусочки коры хвойных, древесной трухи, других растительных остатков, а также комочки грязи, занесенные в смолу ветром или лапками насекомых. Заметно изменяется прозрачность янтаря в процессе выветривания (окисления). При этом поверхность прозрачных кусков мутнеет и превращается в бурую корку, распространяющуюся на глубину до 3 мм. Небольшие кусочки янтаря, окисляясь на всю мощность, делаются совершенно непрозрачными.
Янтарь можно просветлять и окрашивать в различные цвета. Облачный янтарь издавна просветляли кипячением в льняном и сурепном масле. Плиний Старший рекомендовал для этой цели брать жир молодого поросёнка. При кипячении пузырьки в янтаре заполнялись жиром и приобретали способность пропускать свет. Из просветленного янтаря еще в прошлом веке изготовляли очки, призмы, увеличительные и зажигательные стекла. С помощью последних порох вспыхивал быстрее, чем от линз из стекла.
В результате просветления в янтаре часто появляются полукруглые трещины, по внешнему виду напоминающие рыбью чешую. Мастера по обработке янтаря называют такие блещущие «золотом» трещины «солнечными лучами». Замутненный янтарь просветляют также с помощью сухого прокаливания - прогрева кусочков янтаря в песке при температуре свыше 100°С. Способность янтаря окрашиваться была известна еще Плинию Старшему. По его данным, римляне знали способ окраски янтаря в красный цвет. С помощью корня Anchusa tinctoria, морского пурпура и козлиного сала они придавали янтарю вид драгоценного камня и ценили его на вес золота.
Янтарь оптически изотропен. Показатель преломления неизмененной (центральной) части кусков клесовского янтаря изменяется от 1,539 до 1,542, выветрелой корочки - от 1,545 до 1,546, т.е. в процессе выветривания показатель преломления янтаря увеличивается. В каждом конкретном случае его величина зависит от элементного состава янтаря и степени выветривания. Большинство янтарей слабо анизотропны. Анизотропия связана с напряжениями, возникающими при отвердении и фоссилизации смолы, а также с различными механическими воздействиями, которым янтарь подвергается после своего образования.
Янтарь не растворяется в воде. Частично растворяется в некоторых органических соединениях - спирте (20-25%), эфире (18-23%), хлороформе (до 20%), льняном масле. Полностью распадается в горячей концентрированной азотной кислоте. В кипящей воде размягчается (при температуре 100°С).
Рентгенограммы янтарей сходны между собой. На них фиксируется основное «гало», максимум интенсивности которого приходится на 0,01 нм., и слабая размытая полоса в интервале 0,25-0,21 нм. Подмечено сходство рентгенограммы янтаря с рентгенограммой органического соединения α-амирина.
Исследование электронного парамагнитного резонанса показало, что в темно-коричневых янтарях парамагнитных центров в 100 раз больше, чем в более светлых разностях. В выветрелой корке по сравнению с неизмененным янтарем (в одном куске) парамагнитных центров меньше.
Термические свойства янтаря во многом объясняются его аморфным и полимерным строением. Они определялись путем нагревания янтаря до 800°С в электрической печи в двухкамерном фарфоровом тигле с помощью хромель-алюмелевой термопары. В начале нагревания янтарь мутнеет, а при 125-175°С вспучивается и постепенно размягчается. Это вызывается разрывом наиболее слабых связей в структуре полимера и выделением части летучих компонентов. Самая низкая температура реакции отмечена у прозрачного соломенно-жёлтого янтаря, наиболее высокая - у канифольно-жёлтого и выветрелого.
При дальнейшем нагревании янтарь плавится: он спокойно кипит, выделяя пары с ароматным запахом. В связи с этим в средние века его употребляли для благовонных курений в храмах и церквах. В древней Руси янтарь поэтому называли «морским ладаном». Янтари даже одного месторождения плавятся при разной температуре. Процесс плавления янтаря продолжается до 520-550°С. Клесовский неизмененный янтарь кончает плавиться при 520-535°С, выветрелый - при 528-550°С; неизмененный янтарь Приморского месторождения - при 508- 525°С. При нагревании до 1000°С янтарь почти полностью улетучивается, издавая при этом характерный запах серы и
Во все времена жулики всевозможных мастей всучивали доверчивым покупателям украшения с фальшивыми камнями. Янтарь по количеству подделок уверенно занимает одну из лидирующих позиций. То всё же как отличить настоящий янтарь?
В отличие от других самоцветов сымитировать природный янтарь просто. В ход идут всевозможные материалы. Чтобы гарантировать «чистоту» изделия махинаторы помещают внутрь камня насекомое или маленькую рептилию. Чаще всего это говорит о том, что перед вами фикция: насекомое, пытаясь вырваться из плена усиленно било крылышками, они должны быть расправлены, все ножки должны быть целыми. А ящерица вполне могла сбежать. После нескольких сотен лет в камне должен остаться лишь хитиновый каркас букашки.
Что используют для производства «янтаря»?
Поставить на поток изготовление солнечного камня пытались ещё в Древнем Риме. Больше всего в разрешении вопроса, как сделать янтарь, преуспели жители арабских стран. Современная промышленность тоже внесла свою лепту. Для фальшивки применяют материалы, зачастую, не имеющих даже отдалённого сходства с природным камнем.
Янтарь — на украинском языке «бурштын»
Копал
Тоже смола, но натуральный янтарь старше на несколько миллионов лет. Это выделения бобовых и растений, произрастающих в тропиках. Нехитрыми манипуляциями – варка или запекание, копалу придают свойства солнечного камня.
Янтарь неоднороден по своему составу. Основные его компоненты - углерод (примерно 78%), кислород (11%), водород (10%).
Балтийский самоцвет принадлежит к относительно мягким камням: его можно поцарапать ножом. Твердость янтаря по шкале Мооса находится в пределах от 2 до 3. Для сравнения: твердость гипса - 2, кварца - 7, алмаза - 10. Янтарь хрупок, легко разбивается от удара или при падении, но вместе с тем - пластичен. И это очень ценное его качество. Благодаря ему камень хорошо поддается механической обработке. Янтарь можно пилить, резать, сверлить, шлифовать, полировать. При нагревании он сначала размягчает ся, а затем, при температуре 315-350 о С, плавится. Это свойство используют при таких обработках, как каление и прессование.
Янтарь хорошо горит. Это его свойство было отмечено Тацитом (98-й год): "Если вы попробуете испытать свойства янтаря огнем, то обнаружите, что он горит, как факел, и дает насыщенное, сильно ароматичное пламя; затем он застывает, превращаясь в липкое вещество, напоминающее вар или смолу".
Калёный янтарь
Улучшить декоративные качества натуральных кусочков янтаря помогает особая обработка - прокаливание. Для этого янтарь помещают в специальные печи с морским песком и температурой более 200оС. В процессе такой обработки янтарь становится прозрачным. В зависимости от длительности нагревания окраска его постепенно меняется от золотистой до темно-вишневой. При этом внутри камня образуются веерообразные трещинки, они делают камень "искрящимся".
Мутный и полупрозрачный янтарь перед закаливанием предварительно обесцвечивают в специальных автоклавах - выдерживают в течение 15-16 часов под давлением в очищенном азоте при температуре около 250оС.
Прессованный янтарь
При нагревании без доступа воздуха янтарь становится пластичным. Это его свойство используют при обработке прессованием.
Предварительно очищенный от окисленной корочки мелкий янтарь размалывают в порошок и помещают в специальные пресс-формы. Под давлением более 1000 атмосфер при температуре 180-220оС порошок превращается в тягучую массу. После охлаждения она затвердевает в формах различной конфигурации. Добавки специальных красителей и особый режим давления дают возможность получать прессованный янтарь разной окраски и структуры. Используют его и для ювелирных украшений, и в технике - изоляторы разных типов.
Химическая переработка янтаря
Самые мелкие, загрязненные кусочки янтаря и отходы, которые получают при обработке крупных кусков, нагревают в специальных котлах до 350-370оС. Янтарь плавится и под воздействием химических реакций разлагается на более простые вещества: янтарную кислоту (1,2%), янтарное масло (около 15%) и "плавленый янтарь" (около 65% веса исходного сырья).
Янтарную кислоту (в виде кристаллов белого цвета) используют в фармакологии и пищевой промышленности, а также в сельском хозяйстве как хороший стимулятор роста растений.
Янтарное масло употребляют для изготовления лаков, применяют для формовки в литейном деле и как средство для консервации древесины.
"Плавленый янтарь", или янтарная канифоль, пригоден для производства лаков и эмалей, которые используют для покрытия мебели и музыкальных инструментов, при создании типографских красок.
Инструкция
Подделки, не обладающие свойствами янтаря, но с успехом имитирующие его внешне, встречаются очень часто. Отличить натуральный янтарь можно по цвету, по форме и по степени прозрачности. Янтарь бывает трех видов: (в эту категорию входят пенистый и костяной янтарь), полупрозрачный (в этой категории янтаря присутствуют скопления пустот, дающие облачные замутнения) и полностью прозрачный. Подделывают с равным успехом все три категории.
Если натуральный янтарь натереть чистой шерстью, он наэлектризуется и притянет к себе кусочки ниток, пыль, бумагу. С поддельным эффект будет значительно слабее. Имитацию можно определить при помощи соляного раствора, но этот способ подходит только для неоправленного янтаря. Камень кладут в соляной раствор, подделка утонет, а янтарь держится на поверхности. Определяют подлинность при помощи увеличительного стекла, мощность должна быть как минимум десятикратной. Волнистые образования, появляющиеся при спекании частиц, выдают подделку. Таким образом можно отличить янтарь от различного вида полимеров и пластиков.
Значительно сложнее бывает отличить янтарь от копала, с которым они схожи по цвету и форме. Копалом называют применяющуюся в изготовлении лаков ископаемую смолу. При нагревании запах копала неприятен, а янтарь выделяет похожий на гвоздичный аромат. Копал плавится с большей легкостью и не электризуется при трении. По сути своей он является недозрелой смолой, и состав его идентичен натуральному янтарю, но он очень мягок, вмятину на нем можно оставить иногда даже ногтем. Если нанести на камень каплю спирта и поверхность станет липкой - это копал. На копале остаются пятна от ацетона, на янтаре нет. Если же копал обрабатывают в автоклаве, он приобретает все свойства натурального янтаря и отличить подделку еще сложнее.
Прессованный янтарь - еще одна распространенная альтернатива янтарю. Продукт получают путем переработки мелких кусочков янтаря с янтарной мукой при добавлении красителей. При температуре 200-250оС и высоком давлении янтарная крошка плавится и становится однородной массой, сохраняя практически все свойства янтаря. В микроскоп специалисты отмечают изменившуюся форму пузырьков и общий характер структуры, напоминающий теперь мозаику или лоскутное одеяло. Такой янтарь, в отличие от природного, размягчается под действием эфира - поверхность становится липкой. Считается, что после нагревания особая природная последовательность и полярность молекул теряется, а именно она отличается способностью излечивать многие заболевания.