Реферат материаловедение тема янтарь. Вострецов Александр Реферат материаловедение тема янтарь 2. Реферат Материаловедение
 Скачать 4.99 Mb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ <<РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТА (МИИТ)>> РЕФЕРАТ «Материаловедение» «Тема» янтарь Выполнил Студент группы ТЭЛу-211: Вострецов А.Э. Проверил Преподаватель: Голицына А.Е. Москва Содержание Введение . Происхождение янтаря . Добыча и месторождения янтаря . Состав и свойства янтаря . Включения в янтаре . Морфология кусков янтаря . Применение янтаря Заключение Список использованных источников Введение С незапамятных времен люди знают и любят янтарь. По выражению А. Е. Ферсмана, «янтарь проходит сверкающим самоцветом через все века и народы вплоть до наших дней». Просверленные кусочки желтого камня постоянно обнаруживают при раскопках стоянок древних людей. За три с половиной тысячелетия до нашей эры украшения из янтаря носили фараоны и жрецы Египта. Кочевые народы - гунны и скифы - пользовались янтарем как меновой единицей. Интерес к янтарю знал периоды не только подъема, но и спада: янтарь ценили то на вес золота, то на вес серебра, а то пользовались им как топливом. У янтаря много названий. Древние греки именовали его электроном (от звезды Электра в созвездии Тельца). Их потомки ныне вложили другой смысл в название камня и нарекли его «вероника», т. е. носитель победы. Турки дали имя «кехрибар» (похититель соломы), финны - «мерикиви» (камень моря). Созвучны русское, литовское, латвийское и венгерское названия янтаря: «янтарь», «гинтарас», «дзинтарс», «иянта». У немцев- «бернштейн», по-видимому, от немецкого слова «бреннен» - гореть. Отсюда, вероятно, и пошел термин «бурштын» - так называют янтарь на Украине и в Польше. Под именем «камень-алатырь», «латырь-камень» он воспет в русских народных сказаниях и былинах. Слово «янтарь» звучит и в мужском имени Гинтарис, и в названиях поселка Янтарный и фирменного поезда «Янтарь». И берег, на который седые волны Балтики выносят этот самоцвет, мы называем янтарным. В янтаре нет блеска бриллиантов и красоты изумруда, но вот уже много тысячелетий люди любят его за ясность и простоту. Какой только окраски он не бывает: то чистый, прозрачный, как застывший мед, то белый, как слоновая кость. Он играет и переливается всеми цветами радуги и этим напоминает море с его многоцветной гаммой красок. Однако в каждом из оттенков таится золотистый цвет, отчего янтарь кажется удивительно теплым и солнечным. Янтарь иногда называют «кусочком солнца на ладони». Изделия из янтаря, удивительного дара природы, воспитывают чувство прекрасного. 1. Происхождение янтаря Современная теория о происхождении янтаря Как же образовался янтарь? Когда-то, примерно 50 млн. лет назад, задолго до появления человека, на территории нынешней Швеции и части Балтийского моря располагалась суша. Климат этого времени был гумидным. Первоначальным актом в образовании янтаря явилось обильное выделение смолы из хвойных. Причины его самые разнообразные. Главной следует считать резкое потепление климата. Сосны были чувствительны и к внешним воздействиям. Во время гроз, ураганов и им подобных явлений они выделяли смолу-живицу, имевшую защитную функцию: быстро затвердевая, живица засыхала на пораженном участке, предохраняя дерево от заражения через рану. Основная масса смолы вытекала из деревьев, сломанных при весенних буреломах. Не менее обильно истекала смола, когда разные вредители леса грызли, прокалывали и долбили кору. Деревья вынуждены были залечивать нанесенные им раны. Густая клейкая смола образовывала на деревьях желваки, сгустки, гроздья, капли, которые, не выдержав собственного веса, падали на землю. Иногда процесс смоловыделения прерывался и через некоторое время возобновлялся, что способствовало образованию многослойных выделений смолы. На смолу садились насекомые и приклеивались. Не в силах высвободиться из липкой массы, они навечно оставались в ней. Падали на землю или умирали на корню и от старости сосны, содержавшие значительное количество смолы не только на поверхности, но и в середине дерева. Смолопродуктивность сосен в основном зависит от их способности выделять смолу, что, в свою очередь, обусловлено характером протекающих в дереве физиологических процессов. Предполагают, что смолоносные системы сосен, росших 50 млн. лет назад, и современных хвойных различаются: в далеком прошлом были больше смоляные карманы. Поэтому истечение смолы из сосен могло происходить и в обычных условиях. Нарушение последних приводило к увеличению или уменьшению выходов живицы. Согласно наблюдениям у современных хвойных смола выделяется интенсивнее по направлению к югу, т. е., чем выше температура, тем больше выход живицы. Этому процессу также благоприятствует повышенная влажность воздуха и оптимальная для сосен влажность почвы. В тропиках Юго-Восточной Азии произрастает огромное (диаметр 15 м) даммаровое дерево (Dammara australis). Ствол дерева сплошь покрыт темной смолой. Желтоватой смолой покрыта даже почва, иногда на довольно значительных глубинах. В литературе описан кусок даммаровой смолы весом 20 кг. На втором этапе происходило захоронение смолы в лесных почвах. Оно сопровождалось рядом физико-химических превращений смолы, характер которых в значительной степени зависел от того, в какие условия эта смола попадала. В сухой, хорошо аэрируемой почве смола преобразовывалась при участии кислорода. Устойчивость смолы повышалась, увеличивалась ее твердость. В заболоченных участках, в анаэробной обстановке, смола сохраняла свою хрупкость. Третий этап в образовании отмечен размывом, переносом и отложением ископаемых смол в водный бассейн. Условия, благоприятные для возникновения и накопления янтаря, связаны с геохимической и гидродинамической спецификой бассейна. Превращение смолы в янтарь идет при участии кислородсодержащих, обогащенных калием щелочных иловых вод, которые при взаимодействии со смолой способствуют появлению в ней янтарной кислоты и ее эфиров. На заключительных стадиях этого процесса формируется не только янтарь, но и глауконит - минерал, постоянно сопровождающий скопления янтаря. В итоге описанных превращений ископаемая смола заметно уплотнилась, растворимость ее уменьшилась, твердость, температура плавления и вязкость увеличились. Малые молекулы, входящие в состав ископаемой смолы, объединились в одну макромолекулу. Так сформировалось прочное высокомолекулярное соединение со свойствами современного янтаря. Первым ученым, взявшимся доказать, что янтарь - это окаменевшая смола деревьев, был римский писатель Плиний Старший. Он обратил внимание на смоляной запах и коптящее пламя, выделявшиеся при горении янтаря, а также на то, что в прозрачном янтаре нередко попадаются застывшие насекомые и частицы растений. Позже немецкие ученые пытались оспорить этот вывод. Так, например, известный естествоиспытатель Георг Агрикола (XVI век) доказывал, что янтарь образуется в недрах Земли из жидкого битуминозного вещества, которое, вытекая на ее поверхность, застывает. В начале XVIII века бытовала гипотеза о том, что янтарь произошел от соединения нефти с минеральными кислотами. В Древней Руси хорошо знали янтарь. Его называли алатырь или латырь-камень и приписывали ему чудодейственную силу. М. В. Ломоносов в своих трудах "Первые основания горной науки" (1742 г.) и "Слово о рождении металлов от трясения земли" (1757 г.) привел новые аргументы в пользу органического происхождения янтаря. Сегодня общепризнанно, что балтийский янтарь (международный минералогический термин - сукцинит) - это застывшая смола деревьев, преимущественно хвойных, которые произрастали на обширной территории южной части Скандинавского полуострова и прилегающих к нему областях в границах современного Балтийского моря. Примерно 45-50 млн. лет назад в этих краях произошло значительное потепление и увлажнение климата, что благоприятствовало пышной растительности. Наряду с широколиственными липами, кленами, дубами, каштанами были широко распространены лавровые и миртовые деревья, а также пальмы и лианы. Изменение климата вызвало обильное смолоистечение деревьев. Смола окислялась кислородом воздуха, покрывалась толстой темно-бурой коркой и в таком виде накапливалась в почве "янтарного леса". Реки и ручьи постепенно вымывали затвердевшие комья смолы из земли и сносили их в устье большой реки, впадавшей в древнее море на территории современного Калининградского полуострова. Так образовалось крупнейшее в мире Пальмникенское месторождение янтаря. Около двух миллионов лет назад огромный ледник передвинул слои земли, включая и янтареносные отложения эоценового периода, к подножию Карпат, вследствие чего образовались вторичные (четвертичные) отложения янтаря. И сейчас янтарь находят на всем огромном пространстве, которое когда-то занимал ледник. 2. Добыча и месторождения янтаряМногогранный земной шар со своими огромными континентами сохранил большие запасы янтаря, которые на сегодняшний день активно добываются и используются как в декоративной сфере, так и в промышленной. Месторождения этого чудесного камня обнаружены в Польше, Белорусии, на Украине, Азербайджане, Румынии, Мексике, Доминиканской Республике, Бирме, Японии, Италии, США, на Сахалине, Франции, ФРГ, в Архангельской области, а также на побережной зоне Аравийского полуострова. В районе поселка Янтарный расположилось одно из наиболее крупных мировых месторождений янтаря. Это поселок Пальмникенское, на территории которого добывают около 90 % мировых запасов янтаря. Залежи янтаря находящиеся на глубине до пятидесяти метров, как правило, представляют собой пласты толщиной около двенадцати метров. Уходя далеко вглубь моря этот пласт со временем вымывается водой, что приводит к всплытию янтаря на поверхность из-за своей относительной легкости. Калининградская область имеет свою историю добычи этого чудесного камня. Добыча янтаря в старые времена проходила здесь путем обычного подбирания камней с берега. Позже люди стали мастерить небольшие сооружения напоминающие современные шахты. Данные шахты помогли наладить производство янтаря в более крупных объемах, нежели это было раньше. На подобных шахтах они выкапывали из основания береговой линии небольшие пласты янтаря. Впоследствии люди придумали другие более совершенные методы добывания этого красивого камня, которые облегчили весь процесс в целом и облегчили трудовую долю:- Выкалывание - на небольшой глубине была возможность подхватить куски янтаря при помощи острых пик Черпание - все, что было необходимо для данного метода - лодка и сачок. При помощи сачка вылавливали плавающие куски янтаря. Калининградский янтарный комбинат на протяжении пятидесяти последних лет расположился на на залежах янтарного месторождения. Именно здесь производство янтаря имеет свою целесообразность. Можно сказать, что данный комбинат - это своего рода уникальное место, где происходит как добыча янтаря, так и его переработка. Производство янтаря имело и имеет здесь большой успех. Добыча янтаря в балтийском регионе обогатилась новой техникой и современным технологиями с приходом сороковых годов. Именно с этого промежутка времени процесс добычи этого камня стал более совершенным и был разделен на несколько этапов, которые сделали процесс добычи обработки янтаря более простым. В первую очередь выкапывался карьер, который в последующем планировалось использовать на протяжении следующих тридцати лет. Затем происходило следующее: Землеройные машины снимали несколько десятков земного слоя.- Мощные гидромониторы размывали горные породы.- Землесосы откачивали породы. Затем в ход вступали электропоезда, на которые янтарная порода загружалась при помощи экскаваторов “голубая земля”. Данная процедура не являлась основной, функцией которой являлось перевозка янтаря от места добычи до места переработки. На эстакаде порода измельчалась, а затем отправлялась на фабрику по ее дальнейшему обогащению. Здесь уже разделяли собственно сам и пласты пустой породы. На сегодняшний день, с приходом более совершенной техники, применяется более совершенная схема по добыче янтаря. Производство янтаря в последние годы стало весьма прибыльным делом, которое базируется в декоративной, ювелирной, а также промышленной среде. В природе янтарь встречается в виде аморфных тел различной формы и размеров. Вес янтаря, встречающегося в природе, может быть от долей граммов до нескольких килограммов. В Калининградском музее янтаря есть самородок, вес которого достигает 4280 грамм. А самый большой в мире янтарь весом 15 кг 250 грамм находится в музее естественной истории в Лондоне. Единственное в мире предприятие по добыче янтаря (открытым способом в карьерах сильной водяной струёй размывают янтареносную, так называемую «голубую землю») находится в поселке Янтарном, который находится в Калининградской области России. Разработка этого месторождения началась в 1872 году. Балтийский янтарь называется сукцинит, месторождение в Калининградской области дает ежегодно по 100-700 тонн янатря-сырца. Месторождения янтаря располагаются в морских и прибрежно-морских россыпях. Янтарь вымывается морскими волнами из глины, находящейся в недрах земли, куски янтаря выбрасываются на берег. Известен такой факт, что в 1862 году в районе поселка Янтарный на берегу после шторма нашли две тонны янтаря, а в 1914 году на пляжи Солнечногорска выбросило 870 кг янтаря за сутки. За год в Калининградской области по усредненным данным выносится до 38 тонн янтаря, но основная добыча янтаря ведется промышленным способом. Такие известные исследователи как Г. Агрикола, А. Аурифабер, А. Кирхер и другие относят основные месторождения янтаря к жидким битумам, выделяющимся из разломов земной коры и твердеющих на воздухе. Структурное расположение месторождений янтаря по земному шару заставляет задуматься об истинности существующих гипотез. Дело в том, что месторождение янтароносных пород по земле располагается в виде своеобразной сетки из прямолинейных и криволинейных линий, которые имеются на всех континентах и связаны между собой. Ресурсы янтаря еще далеко не исчерпаны, есть много районов, которые ждут своих исследователей. Древнейший и самый примитивный способ добычи - ручной сбор на пляжах и отмелях, куда янтарь выбрасывало море. Именно такой способ являлся основным в античную и средневековые эпохи. По данным С.С. Савкевича за последние три тысячелетия на побережье Балтийского моря собрали около 60 тысяч тонн минерала. С 14 в. получил распространение другой, не менее примитивный способ добычи - ловля большими сачками на шести, восьмиметровых шестах. (Заходили в воду или выходили в море на лодках и вылавливали водоросли с запутавшимся в нем янтарем). Несколько позже стали практиковать вычерпывание янтаря непосредственно со дна моря с помощью специальных приспособлений: багров, клещей, скребков. Черпание обычно производилось с лодки и в спокойную погоду. Первые упоминания о добыче янтаря на берегу относятся к середине 16 в. Этот способ так же не отличался сложностью. Производили своеобразное боронение прибрежной зоны. Разрыхленная земля перемешивалась с водой, на поверхность ее всплывал янтарь, который и собирали. С середины 17 в. предпринимались попытки выкапывать янтарь из береговых обрывов. В 1871 г. заложили первую шахту в районе нынешнего поселка Синявино глубиной около 30 м в целях промышленной добычи янтаря. Шахту закрыли из-за нерентабельности и опасности проведения работ через семь лет. К началу 20 в. подземная разработка стала не выгодна. Более производительной оказалась добыча с помощью открытых горных выработок, начатая в первой половине 19 в. На побережье закладывали небольшие карьеры 30 х 30 м, пласты пустой породы срывали, вскрывая «голубую землю». В 1912 г. в удалении от моря для открытой разработки был заложен крупный карьер в районе поселка Пальмникенен (современный поселок Янтарный). Перед Второй мировой войной на этом месторождении добывали около 400 тонн янтаря-сырца в год. Перерабатывали его на Кенигсбергской янтарной мануфактуре и других предприятиях Восточной Пруссии. Карьер исчерпал себя только в 70-е г. 20 в. История янтарного промысла на Балтике насчитывает несколько тысячелетий. Промышленная добыча янтаря Первоначально вскрышные породы разрабатывались экскаваторным способом и по железнодорожной ветке отправлялись в отвал. После двух крупных оползней грунта в 1957 и 1958 г. когда на дно карьера обрушилось около полумиллиона тонн земли, из строя оказалась выведена почти вся транспортная система, засыпано все оборудование, был введен принцип гидромеханизации. Мощный гидромонитор размывает верхний слой пустых пород, превращая их в пульпу, которая землесосом перекачивается в море. Тонкий слой пустой породы в полтора - два метра, покрывающий «голубую землю» снимается многоковшовым экскаватором и доставляется на обогатительную фабрику. Пульпа с янтарем по трубопроводу с помощью землесосной установки также поступает на обогатительную фабрику. На фабрике размытая водой «голубая земля» проходит через решетку с отверстиями диаметром 5 см, где рабочие отбирают самые крупные куски минерала, далее через сито с отверстиями по 2 мм, через которые большая часть растворенной в воде пустой породы уходит в отходы. Оставшийся материал пропускается через систему дуговых сит, где происходит его первичная промывка и обезвоживание. Затем в сепараторе, в специальном растворе с плотностью выше, чем у янтаря, масса расслаивается, тяжелые частицы оседают на дно, мелкий янтарь с кусочками древесины всплывает на поверхность. Далее повторная промывка и просушка в калориферных печах. В основном отделенный от примесей, янтарь доставляют на грохот - систему расположенных одно над другим и движущихся в противоположных направлениях сит с отверстиями разных диаметров. В результате вибрации янтарь просеивается и разделяется на три фракции в зависимости от размера. 3. Состав и свойства янтаря Янтарь различается по форме, цвету и степени прозрачности. Форма кусочка янтаря определялась тем, откуда истекала смола-живица. Это происходило или внутри, или на поверхности ствола поврежденного дерева. При обильном выделении смола стекала в виде капель, сосулек, натеков. В коллекции Калининградского музея янтаря самая большая капля имеет в диаметре чуть больше 5 см. Но известны и гораздо более крупные - размером с гусиное яйцо. Длина натеков в виде сосулек - 10-12 см. Небольшие линзовидные и серповидные камушки рождались, видимо, в "смоляных карманах", которые образовывались в полостях между годичными кольцами деревьев. На застывших здесь янтариках часто видны следы древесной ткани. Расположение смолы между стволом и корой приводило к образованию подкорковых форм. На них прекрасно видна фактура древесины или коры. Куски, возникшие в больших подкорковых полостях, достигают веса двух килограммов. Еще более крупные образцы янтаря рождались там, где была большая открытая рана на стволе дерева. Смола истекала длительное время и скапливалась в грунте. Самый большой из известных образцов сукцинита хранится в Берлине и весит 9 кг 750 г. Российский гигант из собрания Калининградского музея существенно меньше - 4 кг 280 г. Интенсивность окраски, степень прозрачности или непрозрачности самоцвета в значительной мере зависят от микроскопических пустот, которые есть в каждом камне, от их количества, размеров и размещения. Различают следующие разновидности янтаря: прозрачный, в котором присутствуют единичные пустотки:  полупрозрачный, или просвечивающийся, в котором находятся большие скопления пустоток, приводящие к замутнениям (облачный, бастард):  непрозрачный (костяной и пенистый), в котором количество пустоток может достигать 900 000 на 1 куб. мм..:  Природа одарила янтарь невероятным богатством красок. Здесь и ярко-желтые, и красноватые, напоминающие язычок пламени, и "медовые" камни. Есть "облачные" - они словно затуманены перистыми облаками. Встречаются удивительно красивые янтари голубых и зеленоватых оттенков. (2)Химический состав янтаряЯнтарь - высокомолекулярное соединение органических кислот, содержащее в среднем 79% углерода, 10,5 % водорода, 10,5 % кислорода. Его формула C10 H16 О4. В 100 г янтаря находится 81 г углерода, 7,3 г водорода, 6,34 г кислорода, немного серы, азота и минеральных веществ. Количественные соотношения между отдельными элементами в янтаре подвержены колебаниям. Они непостоянны не только для янтаря одного месторождения или проявления, но даже для янтаря одного куска. Непостоянство состава не позволяет относить янтарь к минералам. Термин «янтарь» следует считать собирательным для целого ряда ископаемых смол. Характерным представителем этого ряда является сукцинит. С ним обычно отождествляется высококачественный янтарь. После сжигания янтаря остается зола. Зольность балтийского сукцинита небольшая - 0,2 %, бастарда и костяного - 0,8 %. Зольность украинского (клесовского) Янтаря достигает 8,7 %. Значительное количество золы в янтарях указывает на заметное содержание в них механической примеси минеральных веществ. В процессе выветривания в янтарях становится больше кислорода, а содержание остальных компонентов уменьшается. В янтарях в виде примесей (от следов до 3 %) обнаружено 24 химических элемента (Y, V, Мn, Сu, Ti, Zr, AI, Si, Mg, Са, Fe, Nb, Р, РЬ, Zn, Сг, Ва, Со, Na, Sr, Si, Sn, Мо, Yb). Из них 17 найдено в неизмененных янтарях Клесовского месторождения, 12 - в янтарях Пляжевого участка Приморского месторождения, 11 и 13 - соответственно в янтарях Куршской Косы и Предкарпатья. Наименьшее Количество химических элементов находится в прозрачных Янтарях. Из перечисленных элементов в неизмененных янтарях постоянно присутствуют AI, Si, Ti, Са, Fe, Mg, Сu, в выветрелых - только первые пять элементов. Окраска янтаря В группе камней-самоцветов янтарь по красоте расцветки занимает одно из первых мест. Палитра янтаря содержит все цвета радуги. Преобладает желтый, золотисто-желтый, отсюда термин «янтарный цвет». Он характерен для меда, соков, плодов и т. д. Особую группу составляют малопригодные для поделок янтари серого цвета. В Прибалтике, как и в другой местности, цветные разности янтаря имеют свои названия, наиболее распространен сукцинит - желтый, оранжевый, красноватый, белый, цвета слоновой кости с высоким содержанием янтарной кислоты. Наиболее близки к сукциниту янтари с побережья Северного моря, из районов Киева и Харькова, Предкарпатья и Карпат. Янтарь из окрестностей Киева по своему сходству с балтийским сукцинитом иногда называют киевским сукцинитом. Под Гданьском распространен геданит (от латинского Геданум - Гданьск) - желтый, винно-желтый и грязно-желтый янтарь, намного уступающий по твердости сукциниту. Глессит (от древнегреческого «глессум» - янтарь) - красно-бурый, бурый и черно-белый янтарь, содержащий очень мало примесей; При выветривании он превращается в белую мучнистую массу. Одноцветный янтарь встречается редко. Каждый кусочек имеет множество оттенков, постепенно переходящих один в другой. Поэтому кажется, что янтарь впитал в себя все краски создавшей его природы. Он то прозрачен с едва уловимой желтизной, то зеленоват, словно морская волна, выбросившая его на берег, то закатно-красен, то голубоват, как небо в легкой дымке облаков. В янтаре можно найти все краски душистых цветов. В литературе указывается, что янтарь насчитывает 200 и даже 350 оттенков, однако точное число их восстановить трудно, возможно и больше. Первичная окраска обусловлена тремя факторами: структурным, рассеиванием белого света в янтаре, различными включениями; вторичная - процессами выветривания янтаря. Структурный фактор главный. Так, свойственная янтарю желтая окраска вызвана группой С=О, занимающей определенное положение в молекуле янтаря. Желтые янтари имеют богатую гамму оттенков, особенно выделяется золотистый. Вариации окраски и сочетание различных оттенков желтого цвета в одном куске зависят от исходного состава живицы, последующих условий ее захоронения и превращения. Этим, а также механической примесью пирита объясняются зеленые оттенки в янтаре. Необычным составом живицы обусловлен и красный цвет янтаря Украины. Голубая окраска (от бледно- и небесно-голубой до васильково-синей) вызвана рассеиванием белого света в среде с мелкими частицами, какой и является янтарь. Возникновение розовой окраски следует связывать с разным режимом кислорода в процессе превращения смолы в янтарь. В восстановительных условиях могли сформироваться зеленые янтари, а при повышении парциального давления кислорода - янтари розовой окраски. Из посторонних веществ, играющих роль хромофоров, следует отметить в первую очередь ионы трехвалентного железа. Они способствуют возникновению зеленовато-желтой окраски. В белых с синеватым отливом янтарях повышено количество титана. В ряде случаев окраска янтаря зависит от существенной примеси в нем некоторых минералов. Белая и серая окраски обусловлены пелитоморфным кальцитом, зеленая - пиритом, серая - глинистыми минералами, красноватая - минералами, близкими по составу к гетиту и гематиту. Коричневую и черную окраски янтарь приобретает вследствие значительного содержания в нем темного битуминозного вещества или бурых растительных остатков. В процессе выветривания янтарь, как правило, приобретает более интенсивную (красновато-бурую, коричневатую) окраску. Янтарь оптически изотропен 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 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) . Термические свойства янтаря 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. Самая низкая температура реакции отмечена у прозрачного соломенно-желтого янтаря наиболее высокая - у канифольно-желтого и выветрелого. При дальнейшем нагревании янтарь плавиться: 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 назвали «морским ладаном». 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) переходя т в заготовки любой формы. Электропроводность янтаря 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 янтарные прялки и веретена; электризуясь при трении, они очищали пряжу от различных примесей. Диэлектрическая постоянная янтаря равна 2,863. Янтарь люминесцирует. Янтарь под 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. Кроме фотолюминесценции, янтарь обладает триболюминесценцией, обнаруживающейся в темноте при растирании янтаря в ступке в виде слабого желтого свечения. Однако у прибалтийского и украинского янтарем это свойство не выражено. Плотность янтаря 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/см3. Пористость янтаря 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 балла по шкале Мооса. При измерении на микротвердометре при нагрузке 100 г она колеблется от 16,3 до 38,7 кг/мм3. 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. На степень твердости янтаря влияет его хрупкость. Она характеризуется числом хрупкости - нагрузкой, при которой возникает первая видимая трещина. 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. Окисление янтаря При продолжительном пребывании на воздухе поверхность янтаря изменяется. Если разломить или распилить кусок янтаря, то можно увидеть, что поверхность его окрашена более интенсивно, чем центральная часть. На воздухе янтарь окисляется сравнительно быстро. Это хорошо заметно на отполированных поверхностях образцов. Уже через год они меняли свой цвет. Светлый янтарь желтел, со временем желтизна распространялась в глубину куска. В трещиноватых участках этот процесс идет полнее, чем в сплошном куске, и заканчивается образованием корочки окисления (выветривания), часто разбитой тонкими трещинами на разновеликие полигональные участки. 4. Включения в янтаре Янтарь обладает удивительным свойством, в нем десятки миллионов лет без внешних изменений сохраняются мелкие животные, особенно насекомые и паукообразные, а также растительные остатки, которые получили название инклюзов, то есть включений. Они встречаются довольно редко. Ученые подсчитали, что не более 10 % прозрачного камня содержат включения. Янтари с инклюзами во все времена имели большую ценность. Еще Аристотель упоминал о них в своих работах. Уже в Древнем Риме научились делать их ловкие подделки, которые были разоблачены исследователями только в XIX в. Инклюзы нередко хранились в сокровищницах монархов. Огромное собрание янтаря с разнообразными животными включениями принадлежало польскому королю Августу II Сильному (1670-1733 гг.). Самая большая довоенная коллекция находилось в Кёнигсберге и насчитывала около 100 тысяч единиц. В Калиниградском музее хранится более 3000 образцов янтаря с включениями. Они исследованы специалистами Палеонтологического института РАН В.В. Жерихиным, И.Д. Сукачевой, А.Г. Пономаренко, В.Г. Ковалевым, К.Ю. Еськовым и сотрудником Зоологического института РАН А.Р. Манукяном. Включения встречаются исключительно в наружных выделениях живицы - сосульках и натеках. Попадание и сохранение насекомого в янтаре не в последнюю очередь было обусловлено размерами и вязкостью выделенной живицы. Прилипшие к ее поверхности мухи, комары, муравьи, жуки, пауки заливались вторым и третьим натеком. Более крупные насекомые, не говоря уже о земноводных, вырывались из смоляного плена, оставляя некоторые части своего тела, чаще всего конечности. Когда-то в коллекции Кёнигсбергского университета находилась маленькая ящерица. В последние годы обнаружено несколько подобных экземпляров, которые имеют разную степень сохранности. В коллекции Калининградского музея около 90 % животных инклюзов составляют насекомые. Среди них более половины - это двукрылые: грибные комарики, комары-звонцы, мухи. Довольно часто попадаются ручейники. Они похожи на ночных бабочек, имеют многочисленные антенны, большие сложные глаза и длинные ноги. В нашем собрании есть представители водной фауны, как например, жук-плавунец. Пауки, встречающиеся в балтийском янтаре, очень близки современной фауне субтропического леса. В музее имеется довольно редкий образец паука-крестовика. Кроме насекомых, в янтаре встречаются шерсть и волосы млекопитающих, перья птиц. Всего 0,4 % среди включений составляют растения. Чаще всего они представлены частичками древесной ткани и коры. Иногда встречаются засохшие цветы, остатки листьев, хвоя, веточки и плоды. Включения флоры и фауны в балтийском янтаре представляют огромный научный интерес благодаря своему разнообразию и превосходной сохранности. Они помогают ученым раскрыть многие загадки эволюции животного и растительного мира и лучше понять историю нашей планеты. Минеральные включения Минеральные включения в янтаре представлены сульфидом железа - пиритом и битуминозным веществом. Тонкая корка пирита часто выстилает стенки круглых полостей сечением до 0,5 см. Пластинчатые скопления мелкозернистого пирита наблюдаются между слойками-натеками различно окрашенного янтаря. Битуминозное вещество, включенное в янтарь, черно-вязкое или хрупкое. Вязкий битум выстилает пленкой стенки пустоток до 0,5 мм в диаметре. Хрупкий битум наблюдается в клиновидных трещинках, разбивающих центральную часть некоторых кусочков янтаря. Газовые включения Наиболее распространены молочно-белые разности янтаря с обилием мельчайших (порядка 0,001 мм) газовых включений, создающих замутненность. Включения концентрируются в цепочки и полосы, выдержанные по направлению или расходящиеся в разные стороны. Интересны концентрические узоры, обусловленные замкнутым распределением неодинаковых по величине и густоте включений. Они хорошо заметны в костяном янтаре даже невооруженным глазом. Менее распространены газо-жидкие включения. Форма их вытянутая, эллипсоидальная, круглая. Величина от 0,1 до 1,1 мм. Объем газовой фазы в круглых включениях колеблется от 20 до 75%. Газовый пузырек неподвижный или свободно бегающий в жидкости. Эллипсоидальные и вытянутые включения несколько сплюснуты. Содержание газовой фазы у них может достигать 50%. Кроме газовых и газо-жидких, в виде единичных находок отмечены однофазовые жидкие включения. Они круглые, величина их не превышает 0,4 мм. Относительно природы газовых включений в янтаре имеются две точки зрения. Согласно одной из них газовые включения представляют собой неизмененные первичные включения. Это законсервированные пузырьки воздуха, попавшие в смолу в момент ее истечений. Другая точка зрения предполагает, что газовые включения появились в момент превращения смолы в янтарь. 5. Морфология кусков янтаряВажным свойством янтаря считается морфология его кусков. Изучение ее ценно в двух аспектах. Во-первых, значительная часть украшений из этого камня изготовляется с учетом естественной формы его кусков. Во-вторых, исследуя форму кусков янтаря, можно восстановить условия, в которых происходило истечение из хвойных живицы, впоследствии превратившейся в янтарь. Геологи С. С. Савкевич и В. И. Катинас охарактеризовали основные морфологические разности янтаря (янтарь часто образует такие же формы, какие мы наблюдаем, правда в меньших размерах, у смолы, вытекающей из современных хвойных) и определили условия выделения живицы из деревьев. Главные формы кусков янтаря - капли, сталактиты, каплевидные, наствольные и внутриствольные натеки. Капли янтаря в прибалтийских месторождениях встречаются довольно часто. Четко выделяется приближающаяся к сферической основная масса капли и шейка, тем более отчетливая, чем крупнее капля. Большинство капель в своем первозданном виде должны были свободно свисать с ветвей дерева. Те же капли, которые касались веточек дерева, имеют на своей поверхности их следы, чаще в виде легкой вмятины, реже - неглубокой канавки. Все капли сплошные, что свидетельствует о непрерывном истечении смолы из смоляных карманов на ветвях деревьев. У ряда капель концы слегка притуплены, очевидно, при падении капли слегка сплющивались. Капли в основном почти симметричны, значит, смоляные карманы находились на достаточном удалении друг от друга. Это способствовало свободному росту капли до тех пор, пока она под действием собственного веса не падала на землю. Диаметр капель обычно 2,5 см. Однако известно, что капли янтаря могут достигать величины лимона и даже гусиного яйца. Мелкие капли, как правило, прозрачные, полупрозрачные, хорошо просвечивают; крупные - только слегка просвечивают. Поверхность капель гладкая, иногда слегка трещиноватая в результате образования корочки выветривания. Отдельную группу составляют капли серого янтаря с морщинистой и трещиноватой поверхностью. Некоторые из них по своей форме напоминают плод грецкого ореха. Сталактиты янтаря встречаются очень редко. К ним относятся небольшие натеки коричнево-желтого янтаря. Формировался сталактит в результате периодического поступления смолы из дерева: на первую порцию смолы наслаивалась вторая, а на нее - третья. Но при этом соблюдалось одно непременное условие: каждая последующая порция смолы накладывалась на еще не застывший слой, т. е. периоды между выделениями отдельных порций смолы были кратковременными. Слои, из которых сложен сталактит, несколько отличаются по цвету. Однако в поперечном сечении концентрическое строение сталактита выражено неясно. Это объясняется неодинаковой толщиной слоев. Длина сталактита 2,5 см, у основания он толще (1,7 см), чем у окончания (1 см). Каплевидные натеки янтаря в отличие от капель янтаря имеют значительную (до 5 см) длину при вдвое меньшей (2,5 см) ширине. Натеки обладают массивной текстурой. С поверхности они гладкие, местами слегка морщинистые из-за коричневой корочки выветривания, сложены серовато-желтым непрозрачным янтарем. Крупная выемка на одном из натеков представляет собой, по-видимому, след от ветви, которую встретил натек во время роста. Каплевидные натеки формировались из менее вязкой смолы, чем капли и сталактиты. Такая смола не расширяла натек, а предпочитала стекать по нему. Натек вследствие этого нарастал в длину. Наствольные натеки янтаря широко распространены в его месторождениях. Они образуются в результате интенсивного истечения смолы по стволу дерева и поэтому слегка повторяют его изгиб. В поперечном сечении натеки имеют форму полумесяца. На вогнутой стороне натека видны включения обрывков коры дерева и кусочков древесины. Наствольные натеки богаты включениями членистоногих. Характерная особенность натеков - их скорлуповатое строение, хорошо заметное в поперечном сечении. Натек состоит из слойков, плотно прилегающих друг к другу. Однако в отличие от сталактита эти слойки легко разнимаются. Поверхность их неровная, с множеством канавок, идущих вдоль натека. Внимательно исследовав поперечное сечение натеков, можно представить характер истечения смолы при их образовании. Первоначально смола понемногу вытекала из двух рядом расположенных карманов - две небольшие струи смолы хорошо видны в поперечном срезе некоторых натеков. Позже два смоляных кармана соединились в один и через него пошла такая масса смолы, которая поглотила оба натека. Как правило, слои янтаря, возникшие за счет последующих истечений смолы, светлее предыдущих. Это объясняется тем, что в начальные порции смолы попадают кусочки коры, которые придают янтарю более темный оттенок. Во всех натеках их слипанию в один слой препятствовала корочка выветривания. Заслуживают внимания куски наствольного янтаря со следами - отпечатками коры и растительной ткани. Отпечатки, оставшиеся от коры дерева, имеют вид щелей до 4,5 см в длину и 0,5 см в ширину. Наиболее богат растительными остатками янтарь, стекающий по стволу и достигающий почвенной подстилки. Есть образцы янтаря, переполненные кусочками коричневой коры, соседствующей с крупными (до 0,3 см) воздушными включениями. Такой янтарь совершенно не годится для поделок. Внутриствольные натеки, как следует из названия, сформировались внутри ствола дерева. Полости, необходимые для заполнения их смолой, могли возникнуть при различного рода повреждениях ствола, в частности при образовании в нем дупла. Подкорковое повреждение камбия освободило место для смолы между годичными кольцами дерева. Заполнившая его смола имела вид плиток с серповидным поперечным сечением. Внутриствольные выделения янтаря обладают массивной текстурой. Натеки длиной до 10 см представляют собой сравнительно толстые (до 1,5 см) пластинки прозрачного, полупрозрачного, матово- и молочно-белого янтаря с серповидным сечением и неровными краями. Пластинки-натеки несут отпечатки волокон камбия и в ряде случаев имеют бурую корочку выветривания. Наибольшей величиной характеризуются выделения наствольного янтаря. Однако им свойственно слоистое строение, что ограничивает их применение. Внутриствольный янтарь меньше, но он массивный, это увеличивает его практическую ценность. (5) 6. Применение янтаряПрименение янтаря основано па использовании его путем механической и химической переработки. Янтарь легко режется, шлифуется, полируется. Кусочки янтаря проходят процесс первоначальной ошкуровки: с янтаря снимают верхнюю, окисленную часть (корку). После этого янтарь промывают, дробят и проверяют на стекле на чистоту: загрязненные или плохо ошкуренные куски удаляют. Далее янтарь измельчают до муки тонкого помола. Исходным материалом для такой муки являются кусочки янтаря величиной до 35 мм, свободные от посторонних включений и очищенные от окисленной корочки. Прессуют янтарь в глухих пресс-формах при температуре 180-220°С и под давлением 400 атм. Для этого пресс-форма с янтарной мукой ставится в специальные электропечи, где прогревается в течение часа. После охлаждения она разбирается. Прессованный янтарь получают в виде стержней и пластин-заготовок. Он используется для изготовления ювелирных и художественных изделий. Однако в процессе прессования янтарь теряет присущие ему теплые тона. Преимущество прессованного янтаря перед натуральным состоит в том, что первый можно получать различной окраски и структуры, если добавить в процессе прессования различные красители. Из него изготовляют бусы, браслеты, кулоны, серьги, вставки в перстни, шахматы и шахматные доски, фигуры птиц, животных, а также уникальные изделия - шкатулки, вазы, различную мозаику. Янтарь, подобно слюде и фарфору, является диэлектриком, т. е. не проводит электрический ток. Поэтому около 10% прессованного янтаря применяется в промышленности в качестве материала для изготовления изоляторов в электро- и радиотехнике, приборостроении. Химическая инертность янтаря позволяет применять его для изготовления медицинских инструментов и прочной посуды для хранения активных кислот, приборов и инструментов для переливания крови, а также сосудов для ее консервирования. Химической переработке подвергается лаковый янтарь, который по размерам и цвету не может быть отнесен к поделочному и прессованному янтарю, а также все кусочки янтаря меньше 8 мм. Химическую переработку янтаря производят методом сухой перегонки. Для этого лаковый янтарь и отходы из других производств плавятся без доступа воздуха в специальных плавильных котлах с газоуловителями при температуре 340-360° С. В процессе плавления высокомолекулярные соединения, входящие в состав янтаря, разлагаются и образуются более простые вещества. Если прекратить нагревание в то время, когда янтарь начал плавиться, можно получить легкоплавкую и легкорастворимую канифоль, выход которой составляет 60-65%. Янтарная кислота и янтарное масло, возгоняющиеся в процессе плавления, конденсируются в газоуловителях в виде темно-бурой массы. Впоследствии эта масса (15- 20% янтарного масла и 2% янтарной кислоты) извлекается из газоуловителей и растворяется в горячей воде; при этом янтарная кислота уходит в раствор, а масло всплывает. Янтарную кислоту кристаллизуют и очищают от примесей масла выпариванием. Оставшаяся после возгонки летучих компонентов масса темно-коричневого цвета является полуфабрикатом для получения высококачественного янтарного лака и различных эмалей. Янтарная канифоль применяется для изготовления всевозможных лаков н эмалей. Особую ценность представляют лаки ЯК-1 и ЯК-2. Они очень стойки к воздействию внешней среды и имеют сильный блеск. Лаком покрывают днища кораблей, внутреннюю поверхность жестяных консервных банок, полы, мебель, музыкальные инструменты, шерсть. Мебель, покрытая янтарным лаком, долго сохраняет блеск и свежесть полировки. Янтарный лак наносили на свои изделия знаменитые скрипичные мастера XVI-XVIII вв. Лаки применяются также в производстве типографских красок и для электроизоляции проводов. Янтарная кислота используется довольно широко. Техническая янтарная кислота употребляется для изготовления реактивной янтарной кислоты, янтарного ангидрида, янтарнокислых солей натрия и аммония, ряда эфиров янтарной кислоты, многих красителей, зубной пасты, мыла. Новая и интересная область, применения янтарной кислоты основана на свойствах ее как биогенного стимулятора. Лечебные свойства янтарной кислоты широко используются за рубежом. Так, янтарнокислый кальций (под названием «барекс») в комбинации с салициловой кислотой применяется для лечения артритов. Янтарная кислота - мощный физиологический стимулятор внешнего дыхания, ее натриевую соль применяют для пробуждения после наркоза, для выведения из коматозного состояния. В этих случаях препарат вводится внутривенно в виде 80%-ного раствора. Янтарная кислота используется для лечения различного рода анемий. Заключение Итак, янтарь - материал огромных, еще до конца не познанных возможностей. Богат и прекрасен внутренний мир янтаря. Советское искусство его обработки - одно из молодых. Основной чертой всех направлений художественной обработки янтаря является понимание и выявление естественных достоинств камня, стремление полнее показать его внутреннюю природную красоту, создать свой стиль - яркий и самобытный. У янтаря - большое будущее. Художественная выразительность изделий возрастает при сочетании янтаря с новыми видами материалов. Дальнейшее развитие получит художественная обработка пейзажных янтарей и янтарей с включениями, придающими камню особую декоративность, а также новые способы облагораживания янтаря. Янтарь, как мы убедились, ценен не только как украшение, он достаточно широко применяется в технике, различных отраслях народного хозяйства. Список использованных источников . http://www.yantarit.ru/?action=list&productID=331 . http://www.ambermuseum.ru/ . http://www.mag-mos.ru/mestorogdeniya_yantarya.html . http://baltamber.ru/pages/dobycha-i-mestorozhdenija-jantarja/ . Сребродольский Б.И. 'Янтарь' - Москва: Наука, 1984 - с.110 Изделия из янтаря    |