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早在1882年人们就开始了水热法合成晶体的研究。
最早获得成功的是合成水晶。
二十世纪上叶，由于军工产品的需要，水热法合成水晶投入了大批量的生产。
随后，水热法合成红宝石于1943年由Laubengayer和Weitz首先获得成功，Ervin 和Osborn进一步完善了这一技术。
祖母绿的水热法合成是由澳大利亚的Johann Lechleitner在1960年研究成功的。
到九十年代，原苏联新西伯利亚合成出了海蓝宝石。
随后，红色绿柱石等其它颜色绿柱石及合成刚玉也纷纷面市。
一、水热法的原理、合成装置和方法特点：1、基本原理水热法是利用高温高压的水溶液使那些在大气条件下不溶或难溶的的物质溶解，或反应生成该物质的溶解产物，通过控制高压釜内溶液的温差使产生对流以形成过饱和状态而析出生长晶体的方法。
自然界热液成矿就是在一定的温度和压力下，成矿热液中成矿物质从溶液中析出的过程。
水热法合成宝石就是模拟自然界热液成矿过程中晶体的生长。
2、合成装置水热法合成宝石采用的主要装置为高压釜，在高压釜内悬挂种晶，并充填矿化剂。
高压釜为可承高温高压的钢制釜体。
水热法采用的高压釜一般可承受11000C的温度和109Pa的压力，具有可靠的密封系统和防爆装置。
因为具潜在的爆炸危险，故又名“炸弹”（bomb）。
高压釜的直径与高度比有一定的要求，对内径为100-120mm的高压釜来说，内径与高度比以1：16为宜。
高度太小或太大都不便控制温度的分布。
由于内部要装酸、碱性的强腐蚀性溶液，当温度和压力较高时，在高压釜内要装有耐腐蚀的贵金属内衬，如铂金或黄金内衬，以防矿化剂与釜体材料发生反应。
也可利用在晶体生长过程中釜壁上自然形成的保护层来防止进一步的腐蚀和污染。
如合成水晶时，由于溶液中的SiO2与Na2O和釜体中的铁能反应生成一种在该体系内稳定的化合物，即硅酸铁钠（锥辉石NaFeSi2O6 acmite）附着于容器内壁，从而起到保护层的作用。
矿化剂指的是水热法生长晶体时采用的溶剂。
水热法合成祖母绿的工艺流程
水热合成法合成宝石是发生在一个密闭空间的机器里面，这个代表性的装置就是就是用特种钢制作而成的高压釜。
水热合成法实则就是利用溶液达到一定的过饱和度，从而结晶和生长晶体，整体的环境就是在高温高压的环境下，而晶体的生长就是利用溶液温差水热法。
是不是觉得很复杂听不懂，起初其实我也是很困惑，我想起了高中化学老师的传教。
简单的举个例子来说，你往热水不断的加盐，加盐的同时进行搅拌，一直到最后盐不在融化就可以了。
然后将溶液和未融化的盐分开，然后在这个溶液里面悬挂一块食盐，随着温度的下降你会发现食盐的块度在增加。
进行到了这里恭喜你学会了初阶版的水热合成法。
但是实际的水热合成宝石的操作肯定不是这么简单的几句话就能搞定的，这样说也是为了说得更加明白。
真实的情况就更加的复杂，合成的温度的把控，压力的把控，酸碱度的把控等等都是一个问题。
涉及到水热法的宝石还是有很多的，红宝石，蓝宝石，祖母绿。
还有水晶等等，以上这些都是能够进行水热法合成的。
天然祖母绿与合成祖母绿的区别
祖母绿以苍翠的绿色受到人们的珍爱，它的稀少昂贵，使人们历经近百年的研究，合成了多种人造祖母绿及仿制品。
合成祖母绿目前用助熔剂生长法和水热法合成的祖母绿，因生长环境与天然祖母绿相似，所以物理化学特性也相似。
区别在于合成祖母绿颜色浓艳，有较强的红色荧光，查尔西滤色镜下呈现鲜明的红色，但更主要的区别是包裹体：天然祖母绿具有特殊的三相包体及阳起石、云母包体。
而合成祖母绿的包体是云团状不透明白色未熔化的熔质包体、银白色不透明三角形铂片包体、柱状硅敏石包体。
此外，合成祖母绿折光率和密度均较天然祖母绿稍低，但不能做为识别依据，因为天然祖母绿的折光率也随颜色不同而变化。
天然祖母绿与合成祖母绿的区别大多数需要在实验室内进行，总结一下它们的区别主要有以下这些：1、天然祖母绿的折光率一般在1.57-1.59之间，而合成祖母绿往往折光率较低，一般小于1.57，但有例外的情况。
2、天然祖母绿的比重较大，一般大于2.7，而熔融法合成的祖母绿，比重只有2.65-2.66左右。
但要注意的是，水热合成的祖母绿也有比重较高的。
3、天然祖母绿大多会有瑕疵及三相包裹体，针状、柱状、粒状的结晶矿物包裹体等合成的祖母绿则往往比较干净，水热法合成的祖母绿包裹体，呈“窗纱状”，熔融法合成的祖母绿的包裹体呈面包屑状。
天然与合成祖母绿的包裹体特征不同。
4、天然祖母绿在紫外线下反应比较迟钝，或呈暗红色，而合成祖母绿则往往发强红色荧光。
做此项测试时一般应与标准样进行对照。
祖母绿鉴赏祖母绿作为5月份的诞生石，是幸运与幸福的象征，古人甚至还认为佩戴祖母绿的人会有超自然的先知能力，可是人思想聪慧并防止疾病侵扰。
同时，祖母绿意味着春天的来临，象征着忠诚、仁慈、善良和幸福。
它是最古老的宝石之一，从史前时期至今，一直视为珍贵的宝石品种。
古希腊人称它为“发光的宝石”。
我国明清两代帝王尤喜欢祖母绿。
祖母绿是属于绿柱石族中最为重要和名贵的品种，居绿色宝石之首，同钻石、红宝石、蓝宝石和金绿猫眼一起被列为“五大珍宝之一”。
祖母绿的名称来自古波斯语Erzurum译音，她青翠悦目的颜色让世人着迷，她代表着自然的美景和生命的意蕴，是人类信心永恒不朽的象征。
1.祖母绿的成分祖母绿是一种含铍铝的硅酸盐，其分子式为Be3Al2[Si6O18]，属于绿柱石家族中最“高贵”的一员。
属六方晶系。
晶体单形为六方柱、六方双锥，多呈长方柱状。
集合体呈粒状、块状等。
翠绿色，玻璃光泽，透明至半透明。
折光率1.564-1.602，双折射率0.005-0.009，多色性不明显。
非均质体。
硬度7.5，密度2.63-2.90 克/立方厘米。
解理不完全，贝壳状断口。
具脆性。
X射线照射下，祖母绿发很弱的纯红色荧光。
2.祖母绿的天然特性祖母绿为铍铝硅酸盐，常含有铬、结晶水、铁等，还有钒、镍、铋、锰等微量元素。
祖母绿多为上升的熔岩与变质岩形成，所以矿脉多在伟晶岩附近发现，祖母绿的物理特性，特别是密度及多色性，因产地的不同而有差异。
天然祖母绿的硬度不算高，为7.5~8。
天然祖母绿的密度因产地不同而有差异，其大小受自身碱金属含量越高，密度也就越大，一般是2.6~2.9克/立方厘米，如巴西祖母绿的密度为 2.68~2.7克/立方厘米。
祖母绿的折射率通常为1.570~1.600，双折射率0.006~0.009，色散为0.014，抛光面为玻璃光泽，透明度差者为油脂光泽，呈透明至半透明。
天然祖母绿和合成祖母绿在紫外荧光下，一般可能不显荧光。
水热法法合成宝石水热法宝石合成工艺摘要：宝石以其炫目美丽、坚硬、稀少而备受世人瞩目。
随着社会的发展人们对宝石的喜爱和需求日益增大。
宝石除了可以作为钻戒、耳坠、手链等饰品外，工业上是金刚石的最优替代品运用于彩电、手表等电子产品中，然而自然界里的宝石毕竟很有限，价格也昂贵，于是宝石的人工合成就开始兴起，人工合成宝石也开始商业化。
怎么样才能找到合适的合成工艺，合成优质且低成本的宝石呢？这就成了人工宝石合成产业的关键所在。
目前人们合成宝石的工艺主要有焰熔法、助熔剂法、水热法、提拉法等，以下我将主要介绍一下宝石的合成工艺及其特点、还有它的商业前景。
关键词：人工宝石、宝石合成工艺、水热法、商业前景一、宝石种类以及人工宝石背景宝石概念种类：宝石是岩石中最美丽而贵重的一类石。
它们颜色鲜艳，质地晶莹，光泽灿烂，坚硬耐久，同时赋存稀少，是可以制作首饰等用途的天然矿物晶体，如钻石、水晶、祖母绿、红宝石、蓝宝石和金绿宝石（变石、猫眼）等；也有少数是天然单矿物集合体，如冰彩玉髓、欧泊。
还有少数几种有机质材料，如琥珀、珍珠、珊瑚、煤精和象牙，也包括在广义的宝石之内。
广义的概念宝石和玉石不分，泛指宝石，指的是色彩瑰丽、坚硬耐久、稀少，并可琢磨、雕刻成首饰和工艺品的矿物或岩石，包括天然的和人工合成的，也包括部分有机材料。
狭义的概念有宝石和玉石之分，宝石指的是色彩瑰丽、晶莹剔透、坚硬耐久、稀少，并可琢磨成宝石首饰的单晶体或双晶，包括天然的和人工合成的，如钻石、蓝宝石等；而玉石是指色彩瑰丽、坚硬耐久、稀少，并可琢磨、雕刻成首饰和工艺品的矿物集合体或岩石，如翡翠、软玉、独山玉、岫玉等，同样既包括天然的，又包括人工合成的。
石的一些特性:宝石均为单晶体、颜色具有均匀单一性、多呈透明体、有光泽、密度变化具有很小范围性、良好的导热性、体积相对要小，重量也轻、硬而脆。
人工宝石的合成背景刚玉是最早合成并进行商业化生产的一类宝石，它发展的同时也带动了其他宝石的发展。
天然祖母绿和水热法合成祖母绿的拉曼光谱分析曹盼;康亚楠;祖恩东【摘要】水热法合成祖母绿的化学成分、晶体结构和宝石学性质与天然祖母绿相似,常规宝石学检测项无法有效区分.合成祖母绿的生长环境比天然祖母绿理想,其晶格应力较小,相应的声子寿命较长,对应的拉曼谱峰线宽较窄,因此拉曼光谱半高宽可提供祖母绿是天然或合成的信息.本论文使用德国布鲁克Senterra型激光拉曼光谱仪进行测试分析,发现天然祖母绿的半高宽均在8.5 cm-1以上,而水热法合成祖母绿均在8.5 cm-1以下.【期刊名称】《光散射学报》【年(卷),期】2016(028)001【总页数】3页(P42-44)【关键词】祖母绿;合成祖母绿;水热法;拉曼光谱【作者】曹盼;康亚楠;祖恩东【作者单位】昆明理工大学材料科学与工程学院,昆明 650093;昆明理工大学材料科学与工程学院,昆明 650093;昆明理工大学材料科学与工程学院,昆明 650093【正文语种】中文【中图分类】P575.4祖母绿属于贵重宝石，在珠宝市场广受大众喜爱，但其形成环境复杂，量少而需求大。
随着合成技术的提高，水热法合成祖母绿因成本低，生长时间短，被大量投放于珠宝市场。
孙主[1]对俄罗斯水热法合成祖母绿样品测试，发现俄罗斯水热法合成祖母绿以低碱、富Fe与Cr为特征，红外吸收光谱特征峰出现在4052 cm-1附近。
石国华[2]对桂林水热法合成祖母绿的化学成分分析，发现桂林水热法合成祖母绿以低碱贫Fe为特征，并含一定量的Cl。
李娅莉[3]对天然祖母绿与合成祖母绿的颜色进行研究，发现天然祖母绿与合成祖母绿的视觉透过率、兴奋纯度、主波长和可见光吸收光谱等方面的差别较大。
半高宽为峰高一半处的峰宽值，即通过峰高的中点作平行于峰底的直线，此直线与峰两侧交点的距离。
合成祖母绿的生长环境比天然祖母绿理想，其晶格应力较小，相应的声子寿命较长，对应的拉曼谱峰线宽较窄，可为祖母绿是天然或合成提供信息[4]。
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合成祖母绿鉴别------元实珠宝培训中心整理天然祖母绿由于产量稀少，因此价格非常昂贵，这促使人们设法利用现代科学技术和方法来合成它。
至今为止．人们已能用三种方法合成祖母绿，即助熔剂生长法、水热法和镀层法(实际上就是水热法)。
吉尔森助熔剂法合成祖母绿是于1964年开始商业生产的合成祖母绿方法。
吉尔森以绿柱石块为原料，用酸性钼酸锂作助熔剂，采用固定的籽晶技术生长祖母绿。
籽晶选用合成祖母绿切片，每个月晶体可生长约1mm厚。
由于使用了籽晶生长技术，晶体的质量均匀，单晶的尺寸较大：曾生长出14mm×2Omm的大晶体和18ct重的祖母绿刻面宝石。
助溶剂法合成的祖母绿内部可见助溶剂残片、平直状或六边形色带。
水热法合成祖母绿是一种非限制性的晶体生长方法。
其原理是将生长晶体的原料溶解在高温高压水溶液环境中，采取适当措施使之达到饱和并在籽晶片上结晶。
水热法合成祖母绿透明，颜色均匀，呈艳绿或微带蓝或黄的绿色。
在暗处放在黑色底板上用强光照射泛红光。
内部洁净，没有助熔剂生长法合成祖母绿那种烟雾状熔剂包裹体和气-液包裹体。
用10倍放大镜可观察到在一个层面上展布的众多小点或钉状物。
偶尔还能见到颜色深浅不同，但平直展布的仔晶夹层。
在高倍放大镜下，可见定向平行排列的管状包裹体和由柱状硅铍石与液体构成的钉状包裹体。
镀层法又称覆膜祖母绿。
是将打磨成型的浅色绿柱石放进水热法合成祖母绿的溶液里，使绿柱石表面附生一层厚度约0.5mm的祖母绿外壳。
这种涂层绿柱石放进水里可见棱角处颜色较深。
对于镀层祖母绿，由于它是用水热法在绿柱石宝石之上镀上一层祖母绿而成，因此，除了表面具典型的网状裂纹外，其内部还具典型的绿柱石包裹体特征，因而不难将它们鉴别开来。
另外，在涂层与绿柱石结合处，可见交织的网状裂纹。
另外，绿柱石内部一般比较洁净，包裹体类型与天然祖母绿有所差异。
由于合成祖母绿与天然祖母绿的物理化学特征相似，因而难以用测定物理化学特征的方法来鉴别它。
祖母绿的合成和优化处理原理方法及对应的鉴定特征祖母绿是一种宝石，也叫绿柱石。
它的成分是铬铝硅酸盐，通常呈现出绿色到深绿色的颜色。
鉴定真假祖母绿的特征主要有以下几个方面：外观特征、物理性质、化学性质以及镜像特征等。
首先，祖母绿的外观特征是最容易辨别的。
真正的祖母绿通常呈现出浓烈的绿色或蓝绿色，颜色一致且透明度高。
伪造的祖母绿可能颜色不一致，有残缺的斑点或颗粒状物质。
其次，祖母绿的物理性质可以用来鉴定真假。
真正的祖母绿的硬度较低，一般在7.5到8之间，容易被金刀或其他金属划痕。
而伪造的祖母绿使用的是合成材料，硬度可能更高，难以被划痕。
化学性质也是鉴定祖母绿真伪的重要方法之一。
真正的祖母绿在热水或有机溶剂中不溶解，而伪造的祖母绿可能会溶解或变色。
另外，镜像特征也是鉴定祖母绿真伪的重要依据。
在显微镜下观察，真正的祖母绿会出现细小的纤维状气泡或液滴，而伪造的祖母绿则没有这些特征。
祖母绿的合成是通过模拟地球上形成宝石的自然环境来进行的。
目前，主要有两种合成方法：水热法和熔炼法。
水热法是最常用的合成方法之一。
它模拟了地球内部高温高压的条件，在水热环境下，将铝、硅和铬等元素溶解在热液中，在适当的温度和压力下，通过控制结晶过程，形成祖母绿的结晶体。
熔炼法是另一种常用的合成方法。
它是通过将铝、硅和铬等元素以粉末形式混合，并在高温下熔炼，在适当的条件下，形成祖母绿的晶体。
在祖母绿的优化处理方面，常见的方法包括染色、热处理和辐射处理等。
这些处理方法旨在提高祖母绿的颜色饱和度和透明度，使其更具吸引力和价值。
染色是最常见的优化处理方法之一。
通过将无色或浅色的祖母绿浸入染料溶液中，使其吸收染料颜色，从而改变原有的颜色。
热处理是另一种常用的优化处理方法。
通过将祖母绿加热到适当的温度，不仅可以提高其颜色饱和度，还可以减少或消除原有的内部裂纹和不良区域。
辐射处理是一种比较复杂的优化处理方法。
通过暴露祖母绿于人工辐射源，例如X射线或电子束，可以改变其原子结构，从而改变其颜色和透明度。
水热法的应用与发展一、本文概述1、水热法的定义与基本原理水热法，也称为水热合成法或水热处理技术，是一种利用高温高压水溶液环境进行化学反应和材料合成的方法。
该方法起源于地质学中关于矿物形成的研究，后逐渐发展并应用于材料科学领域。
水热法的基本原理在于，当水在密闭环境中被加热至临界点以上时，其物理和化学性质会发生显著变化，如密度降低、离子积增大、溶解度提高等，这些变化为化学反应和材料合成提供了独特的条件。
在水热反应中，水既是溶剂又是传递压力的媒介，同时也是化学反应的参与者或催化剂。
通过控制反应温度、压力、溶液组成、pH值等因素，可以实现对反应过程的有效调控，从而合成出具有特定组成、结构和性能的材料。
水热法还具有设备简单、能耗低、原料来源广泛、环境友好等优点，因此在新能源、环保、化工等领域具有广泛的应用前景。
随着科学技术的不断发展，水热法的研究和应用也在不断深入。
例如，通过引入模板剂、表面活性剂等手段，可以实现材料形貌和结构的精确调控；通过与其他合成方法相结合，可以拓展水热法的应用范围和提高合成效率。
未来，随着对水热法反应机理和合成规律的深入研究，以及新型反应器和技术的不断开发，水热法将在材料科学领域发挥更大的作用，为人类社会的可持续发展做出更大贡献。
2、水热法的发展历程及重要性水热法，作为一种在特定温度和压力条件下，利用水溶液中的化学反应来合成材料的方法，自其诞生以来，在材料科学领域就扮演了举足轻重的角色。
其发展历程可追溯至19世纪中叶，当时科学家们开始探索高温高压环境下，水溶液中的无机化学反应。
然而，受限于当时的技术条件，水热法的研究进展缓慢。
直到20世纪初，随着高温高压实验技术的突破，水热法开始展现出其独特的优势和应用潜力。
研究者们发现，通过精确控制反应条件，水热法能够合成出一系列在常规条件下难以获得的材料，如氧化物、硫化物、氮化物等。
这些材料在催化、电子、光学等领域有着广泛的应用前景。
进入21世纪，随着科学技术的飞速发展，水热法的研究和应用迎来了新的高峰。
当今，在高新技术材料领域中，人工晶体作为一种特种功能材料，在材料学、光学、光电子、医疗生物领域有着广泛的作用。
用于人工晶体生长的方法有多种，如：物理气相沉淀、水热法、低温溶液生长、籽晶提拉、坩埚下降等。
其中水热法晶体生长可以使晶体在非受限的条件下充分生长，可以长出形态各异、结晶完好的晶体而受到广泛应用。
水热法可用于生长各种大的人工晶体，制备超细、无团聚或少团聚、结晶完好的微晶[1]。
适合生长熔点较高，具有包晶反应或非同成分融化，而在常温下又不溶解各种溶剂或溶解后即分解，不能再结晶的晶体材料。
与其他的合成方法相比，水热法合成的晶体具有纯度高、缺陷少，热应力小质量好等特点。
近年来随着科学技术的不断发展，水热法合成技术得到广泛应用，该技术已成功地应用于人工水晶的合成、陶瓷粉末材料的制备和人工宝石的合成等领域。
1水热法晶体生长的基本原理及影响因素1.1晶体生长的基本原理水热法又称热液法，晶体的热液生长是一种在高温高压下过饱和溶液中进行结晶的方法。
它实质上是一种相变过程，即生长基元从周围环境中不断地通过界面而进入晶格座位的过程，水热条件下的晶体生长是在密闭很好的高温高压水溶液中进行的。
利用釜内上下部分的溶液之间存在的温度差，使釜内溶液产生强烈对流，从而将高温区的饱和溶液放入带有籽晶的低温区，形成过饱和溶液。
根据经典的晶体生长理论，水热条件下晶体生长包括以下步骤：（1）营养料在水热介质里溶解，以离子、分子团的形式进入溶液（溶解阶段）；（2）由于体系中存在十分有效的热对流及溶解区和生长之间的浓度差，这些离子、分子或离子团被输运到生长区（输运阶段）；（3）离子、分子或离子团在生长界面上吸附、分解与脱附；（4）吸附物质在界面上的运动；（5）结晶（3、4、5统称为结晶阶段）。
同时利用水热法生长人工晶体时由于采用的主要是溶解—再结晶机理，因此用于晶体生长的各种化合物在水溶液中的溶解度是采用水热法进行晶体生长时必须首先考虑的。
俄罗斯水热法合成祖母绿的宝石学特征研究
孙主;李娅莉
【期刊名称】《宝石和宝石学杂志》
【年(卷),期】2010(012)001
【摘要】俄罗斯水热法合成祖母绿是珠宝界较关注的产品.选用5粒俄罗斯水热法合成祖母绿样品进行了常规宝石学特征测试、电子探针成分分析、红外吸收光谱和紫外-可见吸收光谱测定.结果表明,俄罗斯水热法合成祖母绿样品以低碱、富Fe与Cr为特征,折射率和相对密度明显偏高,红外吸收光谱特征峰出现在4 052 cm-1附近;俄罗斯水热法合成祖母绿样品的致色元素为Cr与Fe .同时,对比分析了俄罗斯、桂林水热法合成祖母绿样品和天然祖母绿样品的宝石学特征.
【总页数】6页(P12-15,42,后插5)
【作者】孙主;李娅莉
【作者单位】中山大学地球科学系,广东,广州,510275;中国地质大学珠宝学院,湖北,武汉,430074
【正文语种】中文
【中图分类】TS93
【相关文献】
1.俄罗斯富铁型水热法合成祖母绿特征研究 [J], 邵慧娟;亓利剑;钟倩;周彦
2.桂林新型水热法合成祖母绿的宝石学特征 [J], 陈振强;张本宏;等
3.天然祖母绿和水热法合成祖母绿的拉曼光谱分析 [J], 曹盼;康亚楠;祖恩东
4.阿富汗潘杰希尔祖母绿的宝石学特征及颜色成因 [J], 游云;余晓艳;郭鸿舒
5.巴基斯坦祖母绿的宝石学特征 [J], 郭鸿舒;余晓艳;韩浩宇
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