Kaip sintetinami rubinai ir safyrai?

Rubinai ir safyrai yra skirtingos mineralinio korundo, dar žinomo kaip aliuminio oksidas, atmainos. Aliuminio oksidas yra labai paplitęs, sudarantis daugiau nei 15% žemės plutos, tačiau dažniausiai jis yra nešvarus ir atrodo kaip nepermatoma uoliena. Kai korundas yra labai grynas, jis yra skaidrus ir laikomas brangakmeniu. Raudoni korundai vadinami rubinais, o visos kitos spalvos (dažniausiai mėlyna) – safyru. Korundas vertinamas iš dalies dėl ypatingo kietumo – vienintelis natūraliai pasitaikantis didesnio kietumo mineralas yra deimantas. Rubinas gali subraižyti praktiškai bet ką, išskyrus deimantą.

Sintetinė rubino ir kitų korundų gamyba prasidėjo 1837 m., kai chemikas Gaudinas pagamino pirmuosius sintetinius rubinus, sulydydamas chromą (pigmentą) su aliuminio oksidu aukštoje temperatūroje aplinkoje, kurioje yra deguonies. 1847 m. Edelmanas susintetino baltąjį safyrą, lydydamas aliuminio oksidą boro rūgštyje. 1877 metais Frenikas ir Freilis susintetino korundo kristalus, iš kurių buvo galima išpjauti mažus akmenėlius. Tačiau tik 1903 m. Frimy ir Auguste’as Verneuil’as pristatė Verneuil procesą, dar vadinamą liepsnos sinteze, skirtą masinei rubino ir safyro gamybai. Verneuil procesas leidžia sukurti daug didesnius ir nepriekaištingesnius rubinus, nei galėtų pagaminti gamta.

Pagrindinis Verneuil proceso principas susideda iš labai išgryninto (>99.9995 %) aliuminio oksido miltelių lydymo naudojant 2000 °C (3600 °F) deguonies vandenilio liepsną, todėl lašeliai lėtai kaupiasi ant rutulio (cilindrinio kristalo). Vidutinis komercinis rutulys, pagamintas naudojant šį procesą, yra 13 mm (0.5 colio) skersmens, 25–50 mm (1–2 colių) ilgio ir sveria apie 125 karatus (25 g). Jis bus parduodamas nuo 1 USD (USD) iki 200 USD už karatą. Kad Verneuil procesas vyktų sklandžiai, turi būti įvykdytos kelios sąlygos: liepsnos temperatūra negali būti daug aukštesnė už minimalią lydymosi temperatūrą, rutulio ir jo pagrindo sąlyčio plotas turi būti kuo mažesnis ir visada išlaikyti ištirpusį produktą. toje pačioje deguonies vandenilio liepsnos dalyje.