Рассмотрим теперь, как растут кристаллы. Для большей наглядности сравним рост кристалла с постепенным ростом какого-нибудь сооружения из кирпичей. Вот перед нами незаконченная кладка. Если рассматривать каждый кирпич как элементарную ячейку кристалла, то возникает вопрос: куда лучше положить следующий кирпич? Вот здесь-то и выступают на сцену особенности энергетики кристалла. Кирпичик, положенный сверху, на 1-й испытывает притяжение только снизу; Если же положить рядом со вторым, то он будет притягиваться с 2 сторон, а если положить рядом с 3-м, то он будет притягиваться с трех сторон. Как известно, при переходе из жидкого состояния в твердое выделяется энергия  - теплота плавления или кристаллизации. Количества энергии, выделяющегося в случаях 1, 2 и 3, относятся между собой, как 0,06:0,18:0,87. Следовательно первый способ кладки является энергетически наименее выгодным. Из механики мы знаем, что для большей устойчивости системы ее потенциальная энергия уменьшается значительно меньше, чем при укладке по 3-ему способу. Поэтому сначала достраивается ряд, потом вся плоскость и только потом начинается укладка новой плоскости. Кристалл растет слоями: пока один слой не достроен, следующий строиться не начинается. Требование минимума потенциальной энергии выражается также в том, что поверхностная энергия кристалла (поверхностное натяжение в расчете на единицу площади) принимает минимально значение. Если обломать углы кристалла, то он "залечит свои раны" и снова примет свойственную данному веществу форму. Впрочем, идеальная форма кристалла, отвечающая минимуму потенциальной энергии, представляет собой идеальный случай. В природных условиях такая форма обычно искажается из-за примесей и соседства других кристаллов. В металлах это особенно резко выражается и приводит к образованию мозаичной структуры поликристалла. 

Существуют десятки различных способов выращивания кристаллов из растворов и расплавов, из паров (посмотреть опыт) и твёрдых тел. Но и до сих пор ещё не удалось получить в лаборатории некоторые вещества в виде больших кристаллов.

Образование минералов из природных растворов и расплавов исключительно сложно. В природе действуют одновременно десятки и сотни различных причин, в лабораториях же мы имеем дело с упрощенными явлениями, с идеальными условиями. В своих опытах мы не точно повторяем природ­ные условия, а лишь грубо приближаемся к ним.

Далеко не всегда удаётся воспроизвести в лабораториях те силы, которые действуют при росте кристаллов в природных условиях. Мы ещё не умеем создавать такие колоссальные давления и такие высокие температуры, как в глубинах земли. Правда, в самые последние годы проводились опыты кристаллизации при взрывах. В момент взрыва развиваются давления порядка 50 000 атмосфер и температуры до 30 000 градусов, но... взрыв длится всего лишь тысячные доли секунды!

Учёные всего мира ищут способы получения больших кристаллов алмаза - самого дорогого из драгоценных камней и самого твёрдого из всех минералов на Земле, имеющего колоссальное значение в технике. Известно, что если нагреть алмаз без доступа воздуха до двух тысяч градусов, он переходит в гра­фит. Заманчиво осуществить обратное превращение, то есть получить из графита алмаз. Для этого нужна не только высокая температура, но и громадные давления. И всё же такие опыты удаются.

Основатель Харьковского университета, известный русский обществен­ный деятель В. Н. Каразин в сороковых годах XIX века, первый получил алмаз при сжигании угля. В 1893 году внимание всего мира привлекло сообщение французского химика Муассапа о том, что он получил кристаллики алмаза величиной в десятые доли миллиметра. Муассан нагревал до 2-3 тысяч градусов расплав железа, насыщенный графитом, а затем выливал получившееся углеродистое железо в ледяную воду. На поверхности слитка при этом образовывалась корка, сдавливавшая внутреннюю часть.

А так как при затвердевании чугун увеличивается в объёме, внутри застывающего слитка получались громадные давления. При таких условиях углерод, насыщающий железо, может частично выкристаллизоваться в виде алмазов.

Не известно, были ли кристаллики Муассана действительно алмазами. Возможно, что это были кристаллики карбидов, то есть соединения металла с углеродом. Во всяком случае, повторить опыты Муассана до сих пор никому не удалось.

Советский физик О. И. Лейпунский в 1939 году теоретически рас­считал, что для перехода графита в алмаз нужно осуществить колоссальное давление порядка 45-60 тысяч атмосфер и одновременный на­грев до 1300-1700° С.

В самые недавние годы удалось искусственно получить мелкие кри­сталлики алмаза путём реакций в закрытых стальных «бомбах» при очень высоких температурах и давлениях. Но эти крохотные искусственные кристал­лики ещё не могут заменить естественный алмаз в технике, хотя бы потому, что изготовление их обходится весьма дорого.

В 1954 году в США была создана аппаратура, которая выдерживает в течение некоторого времени температуру около 2800° С при давлении более 100 000 атмосфер. В опытах с этой аппаратурой удалось получить кристаллы алмаза длиной до полутора миллиметров.

На сегодняшний день задача искусственного получения технического алмаза решена.

Громадный интерес представляет задача создания искусственных кри­сталлов кварца, так как эти кристаллы исключительно широко применяются в технике.

Промышленности требуются кристаллы кварца и флюорита, слюды и дра­гоценных камней, прозрачных кристаллов и кристаллов с особыми электрическими свойствами. Нужно научиться дёшево и просто выращивать любые кристаллы. Предстоит ещё очень много работы, чтобы разгадать тайны процесса роста кристаллов и научиться получать кристаллы, нужные для на­уки и техники.

 ЖЕМЧУГ

Поскольку высококачественный жемчуг высоко ценился на протяжении столетий, издавна предпринимались попытки имитировать его. Наиболее успешный способ был предложен в 1656 г. французским цветоводом Жакином и с тех пор применяется почти непрерывно. Из легкоплавкого опалесцирующего прозрачного стекла изготовляют небольшие ПОЛЫЕ шарики. На внутреннюю поверхность этих шариков наносят пергаментный клей, удерживающий "жемчужную эссенцию" (essence d'orient),жемчужина в разрезе

 которая изготовляется из серебристой чешуи уклеек - небольших рыбок, живущих в Сене и других реках Европы. После того как этот состав высохнет, полость шариков заполняют горячим воском, опалисцирующим стеклом или песком, чтобы придать им необходимые твердость и вес (который, тем не менее, не превышает 1,55). Такие имитации называются бургиньонским жемчугом.

Другим видом поддельного жемчуга, более обычным в наши дни, являются ЯДРА, покрытые иризирующим материалом. Ядра могут быть изготовлены из стекла, перламутра, целлулоида, пластмассы или других веществ; оболочка также может быть представлена различными материалами. Так, нанесение жемчужной эссенции в виде эмали дает лучший эффект, чем при изготовлении полых жемчужин. Хорошие результаты дает ритмическое многослойное наложение состава, приготовленного на основежемчужинки желатина. Наиболее дешевые разновидности поддельных жемчужин получают, просто погружая ядра в раствор целлюлозы. Однако, как бы хороша ни была такая имитация, она легко истирается при ношении. Для изготовления ядер розовых жемчужин, которые не иризируют, используют коралл. Иногда имитируют черный жемчуг, вырезая ядра из черного минерала гематита. Плотность таких жемчужин колеблется от 2,33 до 3,18 в зависимости от исходного материала. Возможно использование в качестве ядра опаловидного стекла и алебастра (римский жемчуг), а также гипса-селенита (атласский жемчуг). 

Имитациями жемчуга для изготовления брошей, серег или браслетов могут служить РАКОВИНЫ брюхоногих моллюсков вида Turbo petholatus; этот материал называют "раковиной" (shell) или оперкулумом - "китайским кошачьим глазом", несмотря на то, что он не обладает переливчатостью. Указанный моллюск обитает в теплых морях к северу от побережья Австралии. Створки раковин имеют округлую или овальную форму и диаметр от 12 до 25 мм. Верхняя их поверхность выпуклая, фарфоровидная, причем верхушка окрашена в зеленый цвет, переходящий в желтый и белый на одной стороне и в красноватый и темно-коричневый - на другой. Основание створки плоское, покрытое кожицей и несет спиральные линии роста. Эти образования почти нацело состоят из карбоната кальция и содержат менее 1% конхиолина и воды. Обликом и формой она напоминает блистер. (см. ниже). Плотность их колеблется от 2,70 до 2,76, а твердость равна 3,5 по шкале Мооса.

В других имитациях используются части раковин улиток ("антильский жемчуг"), двустворчатых моллюсков ("такарский жемчуг" из Японии) или зубов морской коровы ("дюгоневый жемчуг"). Встречаются на рынке и имитации, сделанные целиком из искусственных материалов.

К имитациям относится, строго говоря, и культивированный БЛИСТЕР-жемчуг ("японский жемчуг") из Австралии: ведь это не настоящий культивированный жемчуг. Такой блистер состоит всего лишь из тонкостенной перламутровой (перламутр от нем. "мать жемчуга") оболочки, а все остальные его части изготовлены техническим путем. Он получается следующим способом: сначала к внутренней стенке раковины моллюска прикрепляют ядро из глины или синтетической смолы, а после того как оно покроется тонкой перламутровой оболочкой, блистер удаляют из раковины (просверливая створку снаружи, вследствие чего моллюск погибает), ядро вырезают из оболочки и заменяют его перламутровой полусферой. Получают подобные блистеры в Австралии, а обрабатывают - в Японии.

ЛАЗУРИТ

В начале 1976 г. под названием "созданный лазурит" (created lazurite) на зарубежные рынки начал поступать материал, полученный во Франции фирмой П. Жильсона. Способ производства этого продукта остается неизвестным, но свойства его по сравнению с природным минералом были освещены в ряде работ. По данным, приведенным в этих работах, лазурит Жильсона обладает фиолетово-синим цветом, идентичным высоким сортам природного лазурита, стеклянным блеском (в отличие от воскового блеска природного лазурита) и полируется несколько лучше природных образцов. Под увеличением видно, что он состоит из агрегата удлиненных частиц с закругленными концами, что отличает его от обычно пятнистых природных образований. Материал изобилует металлическими выделениями, призванными имитировать включения пирита, в нем наблюдаются также растянутые белые хлопья и пятна, не похожие на светлые включения карбонатов в природном лазурите. Коэффициент теплопроводности значительно ниже, чем у природного лазурита, поэтому синтетический материал на ощупь теплее, чем природный. Кроме того, в нем наблюдается отдельность, в то время как природный лазурит имеет массивную текстуру.

В свете мощной лампы накаливания новый материал не просвечивает, тогда как отличительным признаком многих образцов природного минерала является просвечивание в тонком сколе (тень от образца на белой бумаге окружена тонкой синей каймой). Твердость лазурита Жильсона 4,5 по шкале Мооса против 5,5 у природного лазурита. Это проявляется в том, что синтетический материал оставляет на фарфоре густо-синюю черту (черта природного лазурита много слабее), а в процессе царапания ощущается запах сероводорода. Плотность его колеблется от 2,33 до 2,53 г/см3 против 2,5 - 2,96 г/см3 у ювелирноподелочных разностей природного лазурита, а пористость достигает 5,7% (пористость же природного камня практически нулевая).

Методом рентгеновской дифракции было определено, что лазурит Жильсона представлен аморфным веществом и содержит примесь минералов группы содалита - нозеана; обнаружены также следы SiO2, CaCO3 и железа (менее 1%), т. е. это вещество значительно отличается от природного лазурита. Все это позволяет считать лазурит Жильсона не синтетическим аналогом природного минерала, а всего лишь искусной его имитацией.