Эталоном перехода между синтетическими и поддельными драгоценными камнями является бериловое стекло. Синтетические камни имеют почти такие же физические и химические свойства как и настоящие природные камни, а бериловое стекло тоже схоже с драгоценными камнями по химическому составу но отличается от них по физическим свойствам. Поддельные камни похожи на настоящие только внешним видом и поэтому их физические и химические свойства совершенно разные. Так как синтетические и поддельные камни человек делает сам то этот процесс можно назвать искусственная имитация драгоценных камней. Подделывают камни в основном из стекла, а начали это делать очень давно ещё в древнем Египте когда там появились стекольные мастерские.
Стекло является твёрдым веществом которое получают путём плавления одного кислотного окисла или вместе с основным окислом. Полученный расплав очень быстро охлаждают чтобы в нём не образовались видимые кристаллы. В качестве кислотного окисла используют кремнезём в виде песка, а также можно использовать окислы бора, сурьмы, мышьяка и фосфора. В качестве основного окисла используют соду или поташ вместе с известью, глинозёмом, жжёной магнезией или окислами свинца, таллия, цинка, бария. Опаловое стекло изготавливают с помощью добавок плавикового шпата (фтористого кальция), циркония, окиси олова, костной золы (фосфата кальция), криолита (фторида натрия и алюминия)
химический состав и физические свойства стекла можно менять в очень широких пределах так как стекло это расплав, а не кристалл.
Стекло в состав которого входят только чистые ингредиенты получается бесцветным, но в песке всегда содержится железо которое придаёт стеклу бутылочно зелёный цвет. Поэтому чтобы обесцветить стекло в его расплав добавляют соли марганца или мышьяка. Стёкла в теплицах подвергаются постоянному воздействию солнечных лучей и поэтому его нужно делать розовато лиловым, а для этого необходимо изменить в его составе количество железа. Окрасить стекло можно в любой цвет и получить любой оттенок с помощью добавок в него окислов металлов, например:
- В зелёный, красный и коричневый цвет стеклу могут придать окислы железа.
- В голубой и красный цвет окрашивают стекло окислы меди.
- В голубой цвет окрашивает стекло окись кобальта.
- Коричневый цвет придаёт натровому стеклу, а пурпурный цвет придаёт калиевому стеклу если в них добавить соответственно окись никеля или двуокись магния.
- В желтовато зелёный цвет окрашивает стекло окись хрома.
- В зелёный или жёлтый цвет окрашивает окись урана которая вызывает флюоресценцию.
- В жёлтый или коричневый цвет окрашивает стекло двуокись титана.
- В рубиново красный цвет окрашивает стекло измельчённое золото.
- В жёлтый цвет окрашивает стекло сульфид кадмия.
- В красный цвет окрашивает стекло селен.
- В жёлтый цвет окрашивает стекло соль серебра или сера.
- В желтовато коричневый цвет окрашивает углерод.
Какой получится оттенок стекла зависит от количество красящего материала и от условий плавления. Для имитации драгоценных камней обычно используют обычное оконное или бутылочное стекло, а также свинцовое стекло. Это два разных вида стекла.
Оконное или бутылочное стекло по другому ещё называют кронгласе. Это стекло делают из кремнезёма, окисла калия или натрия, извести и окисла железа или титана в качестве красящих веществ. Такое стекло бесцветное или слабоокрашенное имеет удельный вес от 2,53 до 2,57 и показатель преломления от 1,52 до 1,54. Если такое стекло сильно окрасить добавив в него например больше окиси железа то его удельный вес буде от 2,66 до 2,75, а показатель преломления от 2,66 до 2,75.
Свинцовое стекло по другому называют флинтгласе. Это стекло делают из кремнезёма, окислов калия или натрия и окисла свинца. Такое стекло имеет удельный вес от 3,15 до 4,15, а показатель его преломления от 1,58 до 1,68. Также можно изготовить свинцовое стекло с более низкими показателями преломления 1,52 и удельным весом 2,70.
При имитации бриллианта используют свинцовое стекло в состав которого входит кремнезём 38,2%, окись свинца 53,3%, карбонат калия 7,8% и немного других веществ. Используя такой состав получается стекло с самым большим значением преломления и удельного веса. Назвали это стекло стразы в честь Йозефа Штрасера который впервые использовал такое стекло.
С помощью этих двух видов стёкол заменяя частично или полностью компоненты входящие в их состав можно изготовить различные виды стёкол. Например если в оконном стекле заменить часть кремнезёма окисью бора то получится боросиликатное стекло. Если заменить часть кремнезёма окисью фосфора или фтора то получится соответственно фосфорное стекло или фтористое стекло. Если заменить в оконном стекле известь окись бария или цинка то получится бариевое стекло или цинковое стекло. Если в свинцовом стекле заменить окись свинца окисью бария или титана то получится бариевое стекло или титановое стекло.
Боросиликатное стекло получается с показателем преломления 1,50 и удельным весом 2,36. Титановое стекло получается с показателем преломления от 1,47 до 1,49 и удельным весом от 2,40 до 2,52. Опаловое стекло получается с показателем преломления от 1,44 до 1,46 и удельным весом от 2,07 до 2,15. Бариевое стекло фиолетового цвета который выдают за аметист получается с показателем преломления 1,542 и удельным весом 2,80.
При имитации стекла под бижутерию использовать можно любое стекло которое имеет показатель преломления от 1,53 до 1,63. Если в такое стекло добавить свинца и их правильно огранить то они пока новые имеют неплохую дисперсию, показатель преломления и они красиво смотрятся. Однако они очень легко царапаются так как получаются они очень мягкими. Даже во время носки они трутся об одежду и кожу и из-за этого их полировка становится блеклой из-за царапин в которых скапливается пыль и грязь. К тому же эти стёкла окисляются и приобретают коричневый оттенок из-за воздействия на них сернистых окислов которые содержатся в атмосфере любого загазованного города. Так как стразы не имеют высокий показатель преломления то его основание покрывают слоем ртутной амальгамы, а в старину в оправу вставляли фольгу и свет отражался от неё и не исчезал проходя через основание. Имитация страз из стекла делается очень легко. Расплавленное стекло разливают в заранее подготовленную форму и поэтому стёкла не нужно подвергать огранке, достаточно их слегка отполировать. Так как стекло является не сильно твёрдым материалом то шлифовать его легко. Отличить такое стекло изготовленное под драгоценный камень от настоящего камня очень легко. У страз очень низкая твёрдость, а дисперсия света выше чем у драгоценных камней. К тому же показатели преломления и удельный вес стеклянных подделок почти никогда не совпадают с показателями натуральных драгоценных камней. При проверке на рефрактометре стекло не показывает окрашенную тень. К тому же такие поддельные камни являются изотропными и они не обладают дихроизмом которым обладают многие драгоценные камни.
Чтобы камни подделки в оправе не отличались от настоящих по твёрдости начали делать очень сложные виды имитации такие как дуплет и триплет.
Метод имитации такой как дуплеты делают из двух разных материалов. Один из которых является окрашенным стеклом и является основанием так сказать павильоном, а другой является коронкой которая покрывает основание и делают его из кварца или другого дёшевого природного камня. Если свет попадающий на вершину камня будет пересекать павильон вблизи колеты тогда цвет поверхности камня будет точно таким же как и цвет его основания. Чтобы распознать подделку нужно будет посмотреть на камень сбоку через коронку и тогда можно обнаружить что поверхность камня не окрашена. Если подделку хотят сделать очень похожей на настоящий камень то коронку делают из настоящего камня но недостаточно хорошо окрашенного чтобы страза установленная в основание давала нужный оттенок поверхности. В наше время очень часто делают дуплеты из тонкой пластинки альмандина и приваренной к ней основания сделанного из стекла под цвет драгоценного камня например рубина, изумруда или сапфира. Так создаётся имитация сапфира, изумруда или рубина. У альмандина показатель преломления равен 1,79. Распознать такую имитацию поверхностей можно только под микроскопом, у настоящего альмандина можно наблюдать пересекающие включения в виде игл, а у поддельного будут видны пузырьки в месте соединения камня с основанием.
Триплеты делают как бы трёхслойным пирогом в котором стекло прячут во внутрь, а основание и поверхность делают из настоящего камня. При проверке на твёрдость поверхности и основания такие камни проходят проверку. Нужный цвет и оттенок придаёт такому камню тонкая пластинка которую прячут в оправе. Сапфиры и изумруды со слабой окраской разрезают по экваториальной плоскости то есть по плоскости рундиста, а внутреннюю поверхность позируют. Красящий материал крепят с помощью цемента которым склеивают две части камня. Поддельный изумруд также можно сделать из горного хрусталя из которого делают основание и коронку то есть поверхность. Чтобы горный хрусталь стал по цвету походить на изумруд основание и коронку склеивают с помощью прозрачного зелёного цемента, а места соединения запекают. Чтобы распознать триплет от настоящего камня нужно поместить камень в масло в котором сразу будет видна его внутренняя часть а точнее разделяющие элементы. Если склеенный камень поместить в кипящую воду, спирт, хлороформ или в растворитель то цемент может распасться и камень распадётся на две части. Но спёкшиеся камни не распадаются при таком воздействии на них.
В наше время начали изготавливать синтетические камни очень высокого качества и поэтому триплексы и дуплексы почти перестали изготавливать. Прозрачные стеклоподобные цементы особенно такие как метакрил и аминопласт могут не иметь цвета и быть прозрачными или обладать различным цветом и оттенком. Эти цементы можно использовать вместо стекла их заливают в формы и рёбра у них получаются более острыми чем у стекла. Однако отличить такие камни от настоящих камней очень легко даже по весу так как их удельный вес очень мал около 1,20, а также их показатель преломления тоже меньше чем у настоящих камней. По твёрдости они очень мягкие и имеют показатель по шкале Мооса 2,5.
Некоторые не дорогие самоцветы такие как нефрит, лазурит, халцедон, бирюза тоже подделывают. Чтобы создать моховый агат имитация производится путём химического выращивания дендритов между стеклянными пластинками. Опалы подделывают изготавливая дуплеты которые состоят из тонкого опала в основании и обыкновенного стекла или опала в поверхности. Также опалы подделывают изготавливая триплеты из горного хрусталя. В Китае изготовили триплеты имитирующие зелёные кабошоны в середине которого было жадеитовое ядро. Синтетическая шпинель после специальной тепловой обработки приобретает блеск лунного камня.