1. характеристики речовини
2. Хімічні та фізичні властивості
3. Особливості зовнішнього вигляду
4. Видобуток і виробництво
5. У природних умовах
6. штучний синтез
7. застосування алмазу

Алмаз - це проста речовина-неметалл, яке майже повністю складається з вуглецю. Цей мінерал відомий завдяки своєму широкому використанню в ювелірній справі, а також з-за своїх незвичайних фізичних властивостей, серед яких виділяється найвища міцність. При цьому хімічна формула алмаза така ж, як у звичайного графіту - C, а його унікальність і цінність обумовлена ​​виключно будовою кристалічної решітки.

Вуглець, він же карбон - це елемент, який має в таблиці Менделєєва шостий порядковий номер і записують як C. Саме з нього цілком складається алмаз - кількість домішок, якщо вони є, настільки мало, що вони не враховуються у формулі. Крім алмазу, вуглець приймає такі аллотропние, тобто складаються з однієї речовини, форми:

• деревне вугілля;
• сажа;
• графіт;
• графен;
• карбин;
• кокс;
• алмаз гексагональний, або лонсдейліт;
• фуллерен;
• полікумулен;
• УНТ або вуглецеві нанотрубки.

Деяким важко повірити, що прозорий і міцний алмаз має однаковий склад зі звичайною сажею, вугіллям або графітом, але це так. Справа в тому, що, на відміну від інших речовин, що складаються з вуглецю, атоми алмазу утворюють кубічну впорядковану структуру, чим і пояснюються його незвичайні якості і зовнішній вигляд.

Кристалічна решітка мінералу має кубічну форму. Кожен атом в її структурі знаходиться в центрі тетраедра, вершини якого являють собою 4 інших атома, при цьому між ними утворюється надійна сигма-зв'язок. Відстань між усіма атомами однаково і становить приблизно 0,15 нм. Крім того, для решітки мінералу характерна кубічна симетрія. Всі ці якості і особливості структурної формули алмазу і обумовлюють його величезну міцність в порівнянні з веществамі- «родичами».

характеристики речовини

Алмаз - це дуже незвичайне речовина, що не має ні природних, ні штучно створених аналогів. Його походження невідоме, але є кілька гіпотез, серед яких виділяються дві найбільш правдоподібні: нагрівання карбону при високому тиску через підйом магми на поверхню планети і падіння на Землю великого кількості містять цей мінерал метеоритів.

Від підробок і імітацій справжній дорогоцінний камінь відрізняють за допомогою «алмазного щупа», який вимірює його теплопровідність. Ще іноді використовують пробу спеціальним жировим фломастером, який повинен залишати на поверхні мінералу суцільну лінію. Обидва методи дозволяють підтвердити наявність у речовини особливостей, характерних тільки для справжнього алмаза.

Хімічні та фізичні властивості

Варто відзначити, що алмаз складається з атомів, а не з молекул вуглецю - останні дуже рідкісні і в природі майже не зустрічаються. Крім того, будова дорогоцінного каменю наділило його безліччю унікальних властивостей, серед яких виділяються:

• Найвища твердість серед мінералів за шкалою Мооса - 3,47 - 3,55 г / см ³. Це означає, що подряпати поверхню алмазу здатний тільки інший алмаз.
• При цьому мінерал дуже крихкий, і його можна розбити. Розколюється кристал строго за певними площинах.
• Ще для нього характерна дуже висока стійкість до впливу як кислотної, так і лужного середовища, а також відмінна зносостійкість.
• Мінерал відштовхує воду, але при цьому прилипає до жиру.
• При нормальному тиску алмаз НЕ плавиться, а сублімує (відразу перетворюється в газ, минаючи рідкий стан) при температурі в приблизно 3500 ° C. Якщо нагрівання проводиться при відсутності кисню з тиском в 11 ГПа, його температура плавлення становить 3700-4000 ° C.
• При цьому якщо є вільний доступ кисню, мінерал горить при температурі всього 750-800 ° C. У процесі згоряння він виділяє вуглекислоту.
• Ще для нього характерна дуже висока теплопровідність. Завдяки їй мінерал не нагрівається в руках - це найпростіший спосіб перевірити його справжність. Крім того, у речовини погана провідність електрики.
• Відрізняє алмаз і вкрай невеликий коефіцієнт тертя по металу: якщо присутній повітря, воно становить всього 0,1. Ще у нього найнижча серед всіх речовин здатність до деформації (і, відповідно, найвищий модуль пружності) і стисливість.

Особливості зовнішнього вигляду

Алмаз відомий в першу чергу завдяки своєму зовнішньому вигляду, який зробив його дуже популярним і розкішним ювелірним прикрасою. Серед інших дорогоцінних мінералів його виділяють високі показники прозорості і заломлення кольору, а також дисперсії. Саме завдяки їй огранований камінь має дуже красивою люмінесценцією, тобто виблискує всіма кольорами веселки, переливаючись на світлі.

В ідеалі дорогоцінний камінь повинен складатися з чистого вуглецю, але в природі таке зустрічається рідко. Домішки в мінералі можуть як мати негативний вплив на його якість, знижуючи ціну, так і надавати йому красиві і незвичайні відтінки. Ще на колір іноді може вплинути радіоактивне випромінювання. Зазвичай натуральні алмази - жовті, але зустрічаються і блакитні, сині, зелені, рожеві і навіть червоні екземпляри. Незважаючи на різноманітність відтінків, чистий мінерал завжди повинен бути прозорий.

У природі алмази мають найрізноманітніші форми. Найчастіше зустрічається кристал з вісьмома гранями у формі правильного трикутника. На другому місці - ромбододекаедра з дванадцятьма гранями. Бувають також кубічні і круглі камені, але вони дуже рідкісні. При огранювання мінералу втрати речовини намагаються звести до мінімуму, щоб максимізувати прибуток від виробництва діамантів.

Видобуток і виробництво

Історія видобутку і продажу цих дорогоцінних каменів налічує тисячі років. Вперше їх виявили в Індії - точна дата невідома, але опис кристала було зроблено ще в IV до н. е. Ще тоді він вважався дуже цінним, навіть незважаючи на те, що люди того часу не вміли гранувати мінерал і тільки шліфували його. Відомо, що алмази були популярні ще й в стародавньому Єгипті, а в Європу їх завезли за часів Олександра Македонського.

Гранувати кристали навчилися з XVII століття, і з тих пір це мистецтво постійно вдосконалювалося. Протягом століть з'являлися все нові форми і способи обробки дорогоцінного мінералу, до тих пір, поки в 1919 році Марсель Толковський НЕ винайшов ідеальну огранювання діамантів, яку застосовують і зараз.

У природних умовах

Алмази відносяться до природних копалин. Основна частина дорогоцінного каміння - близько 90% - міститься в кімберлітових трубках, також їх деяку кількість можна знайти в лампроітов і розсипах. Наявність цього цінного мінералу в гірській породі визначають за допомогою рентгенівських променів. При цьому велика частина добутих каменів йде не в ювелірну справу, а на промисловість - це відбувається через наявність в них великої кількості (> 5% в цілому або> 2% речовини одного типу) домішок, а також структурних дефектів. Промислові кристали бувають таких типів:

• борт - дрібна алмазна крихта, яку неможливо огранувати, використовується для різання деяких вогнетривких матеріалів;
• баллас - дрібнозернисті кристали, оболонка яких твердіше ядра, зазвичай мають мутно-білий або сірий колір і використовуються для виробництва бурових коронок;
• карбонадо - непрозорий або напівпрозорий чорний алмаз, схожий на вугілля, зазвичай містить багато домішок заліза, графіту або сульфітів.

штучний синтез

У лабораторіях можна отримати алмаз з графіту. Це досягає шляхом впливу на його кристалічну решітку, але такий перехід є дуже дорогою, трудомісткий і енерговитратний процес. Дешевші кристали, за своїми властивостями нагадують алмаз, можна штучно вирощувати. В цілому лабораторне створення цих дорогоцінних каменів можна поділити на три типи:

• HPTH (High Temperature High Pressure, що перекладається як висока температура і тиск) - створення умов, схожих на природне середовище формування мінералу, за допомогою спеціальних інструментів. Синтез речовини при цьому відбувається з графіту, що осідає на кристалічній решітці затравочного алмазу.
• CVD (Chemical vapor deposition або хімічне парофазного осадження) - отримання речовини з парів метану хімічним шляхом. Цей спосіб також використовує осадження графіту.
• Вибуховою синтез - перехід структури вуглецю з графіту в алмаз при ударно-хвильовому навантаженні.

Жоден з цих способів поки що не може створити камені, за своєю якістю близькі до натуральних, тому їх рідко використовують в ювелірній справі. Крім того, всі види виробництва далекі від масових, тому старання вчених в цій справі поки тривають.

застосування алмазу

Огранований алмаз, він же діамант - це дуже популярний дорогоцінний камінь, який є також одним з найдорожчих. Хоча на продаж в якості ювелірних прикрас надходить тільки мала частина мінералу, саме вона становить основну частину доходу з його видобутку. В значній мірі дорожнеча каменю обумовлена ​​монополізацією виробництва діамантів - більше 50% їх обороту належить одній компанії.

Крім ювелірної справи, є ще безліч галузей, в якій мінерал знайшов своє застосування. В основному цінується його найвища міцність, обумовлена ​​структурною формулою алмазу. У хімії його застосовують для захисту від кислот і деяких дуже їдких речовин. У промисловості алмазну плівку наносять на різці, свердла, ножі, частини видобувних установок і інші подібні інструменти Діамантову крихту використовують як абразив для шліфування точильних поверхонь.

Використовують його і в створенні медичних інструментів, так як гострота і міцність алмазних виробів може забезпечити максимально точні надрізи при операціях. Ще його застосовують для виготовлення деталей для сучасних квантових комп'ютерів і годин, в ядерній промисловості, а також у багатьох інших галузях.