Алмаз — самый твердый минерал в мире, являющийся аллотропной формой углерода. Ближайший родственник алмаза — графит, тот самый, из которого делают стержни для карандашей.
Название минерал получил от древнегреческого слова adamas, которое в переводе означает "несокрушимый".
Характеристики и виды
Алмазы — это минералы, к главным характеристикам которого можно отнести следующие:
Высочайшая твердость (10 баллов по шкале твердости Мооса );
Одновременно высокая хрупкость;
Самый высокий показатель теплопроводности среди твердых тел (900-2300 у.е)
Не проводит электрический ток;
Температура плавления — 4000ºC;
Температура сгорания — 1000 ºC;
Обладает люминесценцией.
Алмаз на 96-98% состоит из углерода. Остальное — примеси разных химических элементов, которые и придают оттенок минералу. Большинство природных алмазов имеют желтоватую и коричневатую окраску. В природе встречаются также синие, голубые, зеленые, красные и черные алмазы.
После обработки и огранки цветовой налет исчезает, поэтому подавляющая часть бриллиантов — бесцветные. Цветные бриллианты получаются крайне редко. Среди самых известных: Дрезденский (зеленый), бриллиант Тиффани (желтый) и Портер-Родс (голубой).
Один из методов определения подлинности алмаза довольно прост: по поверхности проводят линию особым фломастером, содержащим жирные чернила. Если линия остается сплошной, значит — алмаз настоящий. На поддельных линия рассыпается капельками.
Месторождения и добыча
(Невероятный по размерам карьер в котором очень долгое время добывались алмазы расположен в посёлке "Мир", Саха, Якутия )
Залежи алмазов обнаружены на всех континентах, кроме Антарктиды. В природе алмазы залегают в виде россыпей, но большая часть их содержится в кимберлитовых трубках. Кимберлитовые трубки — это своеобразные "дыры" в земной коре, которые образуются при взрыве газов. По оценкам специалистов именно в таких трубках содержится до 90% всех алмазов на земле.
Самые богатые залежи алмазов находятся в Ботсване, России, Канаде, Австралии и в ЮАР. Ежегодно в мире добывают более 130 млн. карат алмазов (около 30 тонн). Россия занимает первое место в мире по добыче алмазов (29% мировой добычи), уступая Ботсване лишь в стоимости найденных минералов.
В России первый алмаз был найден в 1829 году в Пермской области. Сейчас это месторождение называется "Алмазный ключик". Позднее обнаружились месторождения в Сибири и в Архангельской области. Крупнейшее месторождение находится на границе Красноярского края и Якутии. Предположительно здесь содержится около триллиона карат.
В 2015 на Камчатке открыто месторождение алмазов нового типа. Это так называемые "толбачинские" алмазы, которые обнаружили в застывшей лаве вулкана. Всего в нескольких пробах, взятых здесь, уже нашли несколько сотен алмазов.
Самый большой по размерам алмаз был найден в 1905 году в ЮАР. Называется он "Куллинан". Масса его 3106 карат. Из алмаза было получено 96 мелких и 9 крупных бриллиантов, самый огромный из которых — "Звезда Африки" (530 карат). Этот бриллиант сейчас украшает скипетр английских монархов и хранится в Тауэре.
В 1939 году русский физик О. Лейпунский впервые получил синтетический алмаз. А с 1963 года налажен серийный выпуск синтетических алмазов, которые широко применяют в технике и в ювелирном деле.
Применение алмазов
Подавляющая часть природных алмазов (до 70%) используется в ювелирном деле — для украшений. Почти 50% мировой добычи алмазов принадлежит компании "Де Бирс", которая и держит монополию, устанавливая высокие цены за 1 карат. В последнее время в лидеры выбивается российская компания "Алроса", ведущая разработки и добычу в 9-ти странах мира.
Применение в промышленности:
Для изготовления ножей, пил, резцов, буровых колонок, стеклорезов и т.п.;
В качестве абразива при изготовлении точильных станков, кругов;
В часовой промышленности;
В ядерной промышленности;
В оптике;
При изготовлении квантовых компьютеров;
При производстве микроэлектроники.
Содержание:
Им дают имена, совсем как людям. У многих из них есть своя история, насыщенная такими событиями, что об этом можно писать романы. У некоторых из них даже есть собственные славные предки и отпрыски. Только живут они гораздо дольше людей и не стареют. Разумеется, речь пойдет об алмазах.
Согласно старой легенде, алмаз был создан божеством Шахт, которое растерло в пыль по одному драгоценному камню каждого вида и цвета и соединило их в новый самоцвет. Получившийся камень был светлым, как лед и прозрачным, как слеза. Но в лучах солнца он отображал цвета всех драгоценных камней, из которых был создан.
Немного истории
Самые ранние упоминания об алмазе относятся к 1200 году до нашей эры. В ту пору этот камень использовали как магический талисман. Название минерала происходит от греческого «адамас», что значит «неукротимый», «нерушимый». Видимо, такое имя камень заслужил благодаря своей исключительной твердости. Люди верили в то, что такой же твердостью и несокрушимостью алмаз способен наделить и человека. Поэтому камень долгие столетия был талисманом воинов. Им украшали оружие и ножны. Уже в те времена стоимость алмазов была высока, поэтому позволить себе подобный талисман мог далеко не каждый.
Люди древности считали алмаз слезой Бога. В связи с этим камню приписывали такие свойства как невинность и чистота.
Во многих странах этот минерал символизировал монархию и высшую власть, поэтому простым людям запрещалось его носить.
В древнем Риме только патриции могли носить алмазы.
В Испании и Англии до второй половины XIV века, городские жители не имели права иметь украшения с этим камнем.
Долгое время обработать этот твердейший минерал мастерам не удавалось. Первым ювелиром, которому улыбнулась удача на этом поприще, был Луи де Беркем. Произошло это в 1456 году. Он служил герцогу Бургундии Карлу Смелому. Говорят, когда герцог увидел бриллиант, он был ослеплен его красотой и велел украсить этим камнем свой боевой костюм. Герцог решил, что блеск кристалла ослепит врагов и этим испугает их.
Немало алмазов было и у российских правителей. До сих пор в Алмазном Фонде можно полюбоваться Большой императорской короной, престолом Бориса Годунова, а также знаменитыми алмазами «Шах» и «Орлов». А у графа Потемкина была шляпа, которую невозможно было носить из-за большого веса украшавших ее бриллиантов.
Из арабских стран пришло поверье, что из двух воюющих сторон победу непременно одержит та, в чьем распоряжении находится более тяжелый алмаз. В это верил и Наполеон. Эфес его шпаги украшал один из известнейших в мире алмазов – Регент.
Кстати, в качестве камня для женских украшений, алмазы стали использовать лишь в середине XV века. Произошло это благодаря фаворитке французского короля Карла Седьмого – Агнессе Сорель. Примерно в этот же период драгоценным камням стали давать имена.
Алмаз или бриллиант получает имя, если его вес превышает 50 карат. Причем крупный алмаз может иметь одно имя, а полученные из него бриллианты – совсем другое. Но история все равно хранит память о распиленных алмазах.
Парадный костюм короля Франции Людовика XIV украшали граненые алмазы общей стоимостью около 12 миллионов франков.
До второй четверти XVIII века единственным местом добычи алмазов был индийский султанат Голоконда. Но в 1725 году этот камень обнаружили в Бразилии, и вплоть до второй половины XIX века (пока не открыли прииски в Африке) бразильцы заняли лидерство на мировом рынке.
В 1954 году в Якутии обнаружили первую кимберлитовую трубку, находящуюся за пределами Африканского континента. Впоследствии на территории России их было найдено еще две. Таким образом, месторождения алмазов в России оказались не менее богатыми, чем Африканские.
В последние годы на рынке добычи алмазов лидирует Ботсвана.
Описание минерала
Алмаз состоит из чистого углерода, основополагающего элемента жизни. Иногда в нем могут встречаться примеси кремния или железа, но они не превышают пяти процентов. Это единственный минерал, имеющий твердость 10 баллов по шкале Мооса.
Камень кристаллизуется из угля в глубине земной коры под воздействием интенсивного давления и высокой температуры. В середине XX века ученые обнаружили, что для трансформации графита в мелкие алмазы необходимо давление в 100 тысяч атмосфер, температура 2000 градусов и полное отсутствие кислорода. При соблюдении этих условий для превращения графита в драгоценный камень потребуется несколько часов. Правда, вес полученных кристаллов, как правило, не превышает одной десятой карата. Зато такие алмазы широко используются в промышленности.
Несмотря на свою твердость, алмаз — очень хрупкий минерал. Его довольно несложно расколоть или разбить. В конце XV века во время войны короля Людовика XI с герцогом Карлом Смелым, который владел весьма впечатляющей коллекцией бриллиантов, в шатер герцога ворвались королевские солдаты-наемники. Увидев сверкающие и переливающиеся бриллианты, они решили проверить их подлинность. Для этих целей солдаты принялись колотить по камням молотком. Бриллианты рассыпались от тяжелых ударов. Так швейцарские наемники загубили несколько прекрасного качества драгоценных камней, но решили, что они – фальшивки.
Кроме того, этот алмаз может сгореть в огне. Это его свойство обнаружилось во время эксперимента итальянских ученых, которые хотели сплавить несколько мелких камней в один крупный.
Многие века, алмазы добывались из россыпей. Но в конце девятнадцатого века были обнаружены кимберлитовые трубки – жерла очень древних и давно потухших вулканов. Оказалось, что именно в них первоначально и образовались алмазы.
Существуют различные разновидности алмазов: желтые, синие, зеленые, розовые, черные и дымчатые. Чистейшим алмазом считается бесцветный камень, поскольку он не содержит ничего, кроме углерода, а его кристаллическая решетка идеальна по своей структуре.
Желтые и дымчатые алмазы также не имеют в своем составе посторонних элементов, но их атомная структура отличается от свойственной бесцветным камням. Именно этим обусловлено изменение цвета таких камней.
В природе кристаллы алмаза довольно невзрачны, и лишь после огранки камень обретает свою истинную красоту. Именно благодаря своей уникальной способности преломлять свет и разделять его на цвета, ограненные алмазы полюбились ювелирам.
Некоторые алмазы могли шлифоваться и обрабатываться годами. При этом камень терял более половины своего первоначального веса. Этим, а также удивительной красотой и редкостью крупных кристаллов, объясняется высокая цена на алмазы.
Самый крупный из найденных алмазов получил имя «Куллинан». Его вес в граммах составил 621,2 г, это чуть больше, чем 3100 карат. Его обнаружили в Южной Африке в 1905 году. Из этого алмаза получилось 106 бриллиантов. Крупнейший из них – «Звезда Африки» весит 530 каратов.
Следует сказать, что всего лишь пятая часть всех добываемых в мире камней используется в ювелирном деле. Остальные алмазы идут на нужды промышленности. Из них делают резаки для стекла, ими покрывают сверла и шлифовальные инструменты. Они используются в изготовлении оборудования для бурения шахт и скважин.
Как проверить подлинность
Распознать настоящий алмаз можно при помощи заостренной палочки из алюминия. Для этого, камень нужно слегка смочить водой и провести по нему алюминиевым стержнем. На подделке должен будет остаться серебристый след. Настоящий же камень будет чистым.
Всем известно, что натуральный алмаз может разрезать стекло. Или, хотя бы, оставить на нем царапину. Правда, этот метод не даст абсолютной уверенности, поскольку помимо натурального алмаза, существуют еще минералы, которые тверже стекла.
Для граненых алмазов есть еще пара простых способов, определить натуральность.
Натуральный бриллиант абсолютно прозрачен. Поэтому, если опустить его в воду – он будто станет невидимым. Искусственные камни не обладают подобным свойством.
Еще на камень можно просто подышать. Если перед вами натуральный самоцвет – он не запотеет.
Но лучше всего, конечно же, довериться специалистам и приобретать те изделия, на которые имеется сертификат подлинности камней.
Магические свойства
Магические свойства алмаза широки и разнообразны. Но этот камень можно носить далеко не всем, ведь энергетика алмаза очень мощная, а характер у камней, особенно крупных, довольно непростой. Чем больше весит камень, тем более он своенравен. История знает массу примеров, когда владение большими алмазами не приносило ничего, кроме бед и несчастий. Поэтому в качестве талисмана лучше всего подойдет мелкий кристалл.
Во все времена алмаз считался символом невинности и чистоты. Отсюда пошло поверье, что этот камень не могут носить преступники и люди со злыми помыслами, поскольку он восстанет против них и отомстит.
Долгое время алмаз считался исключительно мужским самоцветом. Когда этот стереотип был разрушен, появилось поверье, что этот кристалл могут носить лишь зрелые женщины. Это связывают с тем, что он способен замедлять процессы старения организма.
Кроме того, алмазы не любят импульсивности и необдуманных решений. А молодости так свойственны эти качества. Зато он станет отличным амулетом для человека, который способен к обдуманным поступкам и имеет устоявшиеся взгляды на жизнь.
Алмаз является символом богатства, накопления и проявления изобилия. Он также является идеальным камнем для аскета, который отрекся от материальных благ, выбрав этот минерал в качестве объекта для прилежного созерцания и глубокой медитации. Тот факт, что для того, чтобы проявить свою красоту, алмаз должен подвергнуться огранке, можно сравнить с внутренней, духовной красотой человека. Считается, что человеку, который стремится себя развивать, камень помогает раскрыть и усилить самые лучшие черты характера. В связи с этим свойством, алмазы часто используются для медитации. При этом их, как правило, располагают на теменной чакре, в области третьего глаза или над сердцем. Они способны давать ответы на вопросы, которые касаются принятия решений или саморазвития. Но когда речь заходит о личных отношениях, алмаз – не советчик. Эти камни, хоть и считаются талисманами любви, не помогут в медитации, посвященной этой теме.
Алмаз способен впитывать в себя и усиливать любые мысли владельца, когда находится при нем. Поэтому рекомендуется носить камень только в хорошем настроении и думать о позитивных вещах. Ведь в противном случае существует риск того, что из талисмана минерал превратится в проклятый объект и перестанет приносить удачу своему владельцу. Зато этот камень обладает свойством поднимать настроение, когда на него смотрят. Простое созерцание камня способно унять меланхолию и успокоить мысли.
Магические свойства алмаза увеличиваются, если он находится в оправе из золота. При этом оправа должна позволять камню соприкасаться с кожей.
Стоит отметить, что в качестве талисмана можно использовать только подаренные или полученные в наследство камни. Купленные камни не будут притягивать к себе удачу. А уж украденные алмазы и вовсе принесут своему владельцу исключительно беды.
Для раскрытия своих магических свойств, алмазу нужно «привыкнуть» к хозяину. Если камень был куплен вами, то на это могут уйти годы. При этом носить алмазы слишком часто не рекомендуется. Для того, чтобы наладить контакт с камнем, хвалите его и восхищайтесь его красотой. Делать это можно мысленно, главное, чтобы при этом вы находились в ровном и спокойном настроении и общению с камнем ничего не мешало.
В качестве амулета украшения с алмазом носят на шее или на левой руке. Считается, что так его сила проявляется лучше.
Алмазы - самые дорогие драгоценные камни. Наличие у человека такого минерала говорит о богатстве владельца. Поэтому камни представляют огромный интерес не только для любителей украшений и дорогих аксессуаров, но и для ученых. Из чего состоит алмаз и свойства вещества продолжают изучаться и сегодня - это необходимо для синтеза искусственного материала и использования алмазов в полном объёме.
Необработанные алмазы
Алмаз добывается в природе. Источником камня являются кимберлитовые и лампроитовые трубки. Большая часть из них находится на территории таких стран, как:
- Австралия.
- Россия.
- Бразилия.
Добыча производится промышленным путем. Вместе с породами из трубок достаются камни, которые проходят дальнейшую классификацию и обработку геммологами и ювелирами.
Состав камня
Химики и физики, в свою очередь, исследовали состав вещества. В начале XVIII века было выяснено, что алмаз состоит исключительно из углерода. То есть как таковой химической формулы у камня нет.
В периодической таблице Менделеева элемент обозначается как «С». Так и записывается формула камня, одной буквой. Атомная масса вещества равняется 16. Углерод в алмазе сохраняет свои свойства и имеет интересную конфигурацию.
Аллотропные модификации
Алмаз представляет собой огромную молекулу углерода. Кроме алмаза, из углерода состоят и другие вещества, такие как:
- графит;
- лонсдейлит;
- сажа, уголь;
- углеродные нанотрубки;
- фуллерены.
Но все эти материалы имеют разный внешний вид и разные свойства. Все это объясняется существованием аллотропных модификаций. Это означает, что атомы углерода располагаются в пространстве и связываются между собой по-разному. Конфигурация атомов вместе с их связями называется кристаллической решеткой. Она у всех веществ разная, а у алмаза заслуживает отдельного внимания.
Начать нужно с того, что в алмазе атомы углерода связаны между собой ковалентными сигма-связями. Это самый прочный вид химической связи. Кроме него, есть еще ионная, металлическая, дисульфидная и водородная связь. Они гораздо слабее ковалентной связи и не присутствуют в .
Элементарная ячейка алмаза, то есть единица структуры, имеет форму куба. По-научному это называется кубической сингонией.
Пространственное расположение атомов и их соединение называются кристаллической решеткой. Именно ее строение и обусловливает такие характеристики, как твердость вещества. Элементарная ячейка структуры алмаза выглядит как куб. То есть алмаз, если пользоваться научной терминологией, кристаллизуется в кубической сингонии.
Вершинами куба выступают атомы углерода. В центре каждой грани также располагается по одному атому, и еще четыре элемента находятся в центре самого куба. Те атомы углерода, которые находятся в центре грани, являются общими для двух ячеек, а те, что расположены на вершинах куба - общие для восьми ячеек. Расстояния между атомами симметричные, одинаковые между собой по длине. Связи между элементами - ковалентные-сигма.
Поскольку каждый атом соединен как минимум с четырьмя соседними, то свободных элементов в не остается и камень является отличным диэлектриком.
И объясняется такой плотной упаковкой вещества. А вот аллотропные модификации углерода имеют другую пространственную структуру при одинаковом составе.
Кристаллическая решетка алмаза и графита
Например, графит имеет конфигурацию с более слабыми связями в пространстве, ковалентными пи-соединениями. А фуллерены вообще являются молекулами, а не атомами углерода. Их состав и само вещество было открыто относительно недавно - в XIX веке.
Благодаря структуре, алмаз является самым твердым веществом. Это обусловлено именно строением, а не составом камня.
Но не только алмаз имеет такую «упаковку» атомов, хотя только этот минерал обладает большой твердостью. Все вещества из 4 группы имеют похожее с алмазом строение. Но поскольку атомная масса этих элементов больше, чем у алмазов, то расстояние между атомами также больше и связи, соответственно, слабее.
Но не все в природе идеально. Даже алмаз имеет свои изъяны. В составе камня могут встречаться посторонние элементы, которые попали в решетку во время формирования камня. Среди них встречаются такие вещества, как:
- алюминий;
- кальций;
- магний;
- гранит;
- вода;
- газы и углекислота.
Эти вещества нарушают и в идеале их быть в составе не должно. Они встраиваются в кристаллическую решетку и также влияют на твердость камня и его оттенок. Идеальный по характеристикам камень называется алмазом или бриллиантом чистой воды. Но если такие примеси есть, они могут повлиять на количество и размер дефектов камня или же образовать самостоятельные включения.
Дефекты структуры могут располагаться как с краю алмаза, так и находиться в центре. Иногда от них можно избавиться с помощью огранки профессионалом-ювелиром. Эта процедура превращает алмаз в бриллиант и раскрывает все его достоинства. В качества дефектов чаще всего выступают микротрещинки, мутные облака или вкрапления других веществ.
Алмазы с большим количеством дефектов отправляются на потребности промышленности, где из них изготавливают алмазную крошку. Идеальная структура и состав могут присутствовать только у искусственных алмазов.
Производство синтетических минералов началось в пятидесятых годах прошлого века. До этого ученые знали о составе бриллианта, но не было необходимой аппаратуры для синтеза минерала. Поскольку условия лабораторного жесткие, требуется не только специальная температура и давление, но еще и затравка в виде камня и графит. Процедура дорогостоящая, поэтому массового производства пока не существует. Алмазы имеют технические характеристики и изготавливаются таким образом для потребностей промышленности.
В природе минерал добывают из трубок. Иногда извлекают не весь камень, а только его скол. О том, что в почве осталась еще часть алмаза можно сказать только после изучения структуры под микроскопом. О происхождении алмаза точно неизвестно, существует несколько гипотез о том, почему углерод приобрел такую форму. Одна из теорий говорит о химических реакциях, произошедших в земле после резких перепадов температур и поднятия магмы на поверхность. Вторая гипотеза гласит о том, что камень попал на землю после массового падения метеоритов в составе небесных тел.
Характеристики минерала
Камень имеет такие свойства, которые обусловлены составом минерала:
- Твердость - 10 из 10 по шкале Мооса, и это благодаря кристаллической решетке из углеродов.
- Плотность вещества - 3,5 г/см3. При этом камень очень хрупкий. Он может расколоться при ударе по параллельным граням, что называется спайностью.
- Минерал должен быть прозрачным. Ювелирный камень будет стоить дороже, если в нем меньшее количество примесей. После играет на свету.
- Если воздействовать на минерал рентген-облучением, то структура алмаза нарушится. Решетка расшатается и станет рыхлой, а сам камень будет излучать свет синего или зеленого оттенка.
- может быть от прозрачного до черного оттенка. Дорогими считаются фантазийные камни, имеющие насыщенно-желтый или розоватый окрас.
Алмаз используется не только в ювелирном деле. Камень активно применяется в промышленности из-за своих характеристик. В основном все абразивы и режущие поверхности покрываются твердым веществом - алмазной крошкой. Таким образом качество работ улучшается и затрачивается меньше времени на их выполнение.
Алмазы - минералы, которые имеют простой состав, но сложное строение, поэтому изучение камней и их свойств продолжается по сей день. Алмазы ценятся в ювелирной отрасли, а также в строительстве и медицине.
Применение алмаза имеет более чем двухвековую историю. Почти до середины XX века алмазы были исключительно ювелирным материалом. Но чтобы придать ему ту или иную грань (огранить алмаз), нужно использовать другой алмаз, так как никакой другой материал не может обработать этот прочный минерал. Чтобы раскрыть весь потенциал минерала, химики и физики провели ряд опытов и выяснили его свойства, а также те предельные параметры, которые способствуют применению алмаза в разных сферах деятельности.
Свойства алмаза
Любой алмаз — аллотропная модификация углерода, который, кстати, представлен и в графите простого карандаша. Потому при повышенных температурах любой алмаз запросто переходит в графит. По шкале твердости Мооса минерал имеет 10 баллов из 10 возможных. Плотность его составляет 3.4 — 3.5 г/см³. Теплопроводность его крайне высока и составляет до 2300 Вт (мК).
Минерал имеет очень низкий коэффициент трения по металлу (около 0.1), что обусловлено наличием на его поверхности тончайшей пленки адсорбированного газа. При ее отсутствии коэффициент трения возрастает в 5 раз. Две важнейшие характеристики — самый низкий коэффициент сжатия и самый высокий модуль упругости.
Плавится алмаз при давлении в 11 ГПа и температуре 4000° C. На воздухе он горит при температуре от 800 до 1000° C, а при участии чистого кислорода горит, словно чистый пропан, голубым пламенем и полностью сгорает, высвобождаясь в виде углекислого газа.
Если нагревать минерал без доступа воздуха при температуре 2000° C, то он быстро превращается в графит и разрушается на части с хлопком. Примечательно, что при температуре свыше 2000° С термодинамика минерала принимает аномальный характер.
В силу своих «экстремальных» свойств алмаз используется в современной индустрии производства и обработки.
Применение алмаза
В строительстве использование алмазов оправдано спецификой сложных конструкций из бетона и стали. Алмазное сверление, резка, демонтаж, вне зависимости от материала работы, позволяют добиться результата без образования губительных микротрещин. Сверла, пилы огромных диаметров участвуют в распилке бетона, перемолке щебня и даже в резке по граниту и мрамору.
Используется минерал в точном приборостроении и тяжелом машиностроении. Обточка металла — это также прерогатива алмаза.
Крайне высокая износостойкость, помноженная на неограниченный доступ к искусственным и промышленным алмазам, позволяет проектировать и строить буквально все (от точных инструментов хирурга вплоть до космических носителей).
Рисунок 1. Области применения алмазов.
К примеру, только в России сегодня выпускается более 1200 наименований инструментов, в которых используется алмаз (рис. 1, области применения алмазов). Сверла, фрезы, шлифовальные круги, стеклорезы, ножницы по металлу и пила по металлу и камню — везде активно используются алмазы (преимущественно промышленные, то есть синтетические).
Без данного минерала невозможны прокладка кабелей и строительство туннелей. Там, где нельзя вести взрывные работы, используется проходческий комбайн, вооруженный огромным диском, усыпанным лезвиями с тонким напылением алмазной крошки.
Алмаз применяется и в медицине, где толщина лезвия скальпеля имеет решающее значение. Уменьшая ширину разреза и оставаясь острым длительное время, алмазный скальпель является основным инструментом современного хирурга. Отдельного упоминания заслуживают перспективные разработки вроде медицинского лазера на кристаллах, где минерал будет выступать активным проводником.
В телекоммуникациях и электронике алмаз используют для прохождения сигналов разных частот по одному кабелю. Конечно, размеры его при этом крайне малы, однако свойства его успешно преодолевают большие перепады температур и самые большие скачки напряжения. Особенно критически важно его применение наряду с рубином в сверхчувствительных фотоэлементах, оптике, которая стоит на службе астрономов.
В химии и физике алмаз используется, прежде всего, в качестве защитного элемента. Агрессивная химическая среда, которая может повредить стекло (плавиковая кислота), а также научные эксперименты в областях квантовой физики, оптики, лазерных технологий, исследования космоса, в которых недопустимы погрешности, требует активного применения алмазов.
Использование данного минерала очень активно в деле добычи полезных ископаемых. Угольный забой, добыча нефти и газа — везде, где есть необходимость сверлить, прокладывать трубы и сталкиваться с очень твердыми образованиями в почве (каменный пласт, известняк), одной закаленной сталью не обойтись.
Какие алмазы применяются в производстве?
Для использования в производстве не всякий алмаз годится. Ювелирные камни стоят баснословных денег и добываются в нескольких местах по всей планете, что совершенно невыгодно и неоправданно в массовой промышленности. Здесь выручают синтетические элементы. Начиная с 1953 года более 97% всех алмазов, используемых в промышленности, выращены искусственно. В настоящее время известны 3 метода получения данного минерала:
- CVD — chemical vapor deposition, или же химическое осаждение из пара.
- HPHT — high pressure high temperature, или же при участии высоких температур и давления.
- Синтез с подрывом, имитирующий условия, наиболее близкие к природным (происходит подрыв взрывчатки, содержащей углерод).
Таким образом, мировая промышленность полностью покрывает свои потребности в алмазах и неустанно радует человечество новыми технологическими достижениями.
Алмаз - это кристаллическая модификация чистого углерода, образованная в глубоких недрах Земли, в верхней мантии на глубинах более 80-100 километров, при исключительно высоких давлении и температуре.
Это самый драгоценный камень, самый твердый и износостойкий минерал, самый блестящий и неподверженный времени самоцвет. История алмазов насчитывает тысячи лет, однако и в наше время бриллианты привлекают миллионы людей своей магической красотой.
Алмаз. Фото: Steve Jurvetson
Во все времена этот завораживающий и уникальный камень притягивал человека. «Он остаётся невредимым в самом сильном огне, это свет солнца, сгустившийся в земле и охлаждённый временем, он играет всеми цветами, но сам остаётся прозрачным, точно капля воды...» - писали об алмазе в древности. Первые упоминания об использовании человеком алмазов относятся к Индии и появились примерно за три тысячи лет до нашей эры.
Греки называли его «адамас» или «адамантос» - непобедимый, несокрушимый, непреодолимый. Римляне - «диамонд»; арабы - «алмас», наитвердейший; древние евреи - «шамир»; индусы называли его «фарий».
Древнерусский литературный памятник, «Изборник» 1073 г., в равной степени использует термины «адамас» и «адамант». А «Хождение за три моря» Афанасия Никитина (1466-1472 г. г.) впервые, и навсегда, «узаконило» в русском языке название «алмаз».
В древней Индии считали, что алмазы образованы из пяти начал природы - земли, воды, воздуха, неба и энергии.
Алмаз,минерал, единственный драгоценный камень, состоящий из одного элемента.
Алмаз – это кристаллический углерод. Углерод существует в нескольких твердых аллотропных модификациях, т.е. в различных формах, имеющих разные физические свойства. Алмаз – одна из аллотропных модификаций углерода и самое твердое из известных веществ (твердость 10 по шкале Мооса).
Другая аллотропная модификация углерода – графит – одно из самых мягких веществ. Исключительно высокая твердость алмаза имеет большое и важное практическое значение. Он широко используется в промышленности как абразив, а также в режущих инструментах и в буровых коронках.
Алмаз кристаллизуется в кубической (изометрической) сингонии и обычно встречается в виде октаэдров или кристаллов близкой формы. При обкалывании алмаза от материнской массы отщепляются обломки минерала. Это становится возможным благодаря совершенной спайности.
Цвет разнообразный. Обычно алмазы бесцветные или желтоватые, но известны также голубые, зеленые, ярко-желтые, розово-лиловые, дымчато-вишневые, красные камни; встречаются и черные алмазы. Алмаз прозрачен, иногда просвечивает, бывает и непрозрачным. Черты алмаз не дает; порошок его белый или бесцветный.
Плотность алмаза – 3,5. Показатель преломления 2,42, самый высокий среди обычных драгоценных камней. Поскольку критический угол полного внутреннего отражения у этого минерала составляет всего 24,5, фасеты ограненного алмаза отражают больше света, чем другие камни с аналогичной огранкой, но с меньшим показателем преломления.
Алмаз обладает очень сильной оптической дисперсией (0,044), вследствие чего отраженный свет разлагается на спектральные цвета. Эти оптические свойства в сочетании с необыкновенной чистотой и прозрачностью минерала придают алмазу яркий блеск, сверкание и игру.
Алмазы обычно люминесцируют в рентгеновских и ультрафиолетовых лучах. У некоторых разностей алмаза люминесценция выражена очень резко. Алмазы прозрачны для рентгеновских лучей. Это облегчает идентификацию алмаза, так как некоторые стекла и бесцветные минералы, например циркон, подчас внешне похожие на него, непрозрачны для рентгеновских лучей той же длины волны и интенсивности.
Люминесценция алмаза обусловлена присутствием в нем примеси азота. Примерно 2% алмазов не содержат азота и не флуоресцируют; обычно это мелкие камни. Исключение составляет «Куллинан» – самый большой ювелирный алмаз в мире.
Для измерения веса алмазов принят метрический карат, - 0,2 грамма или 200 миллиграммов. Алмазы массой более 15 карат - редкость, массой в сотни карат - величайшая редкость. Некоторые камни получают собственные имена, мировую известность и прочное место в истории. Подробнее об исторических алмазах.
В настоящее время общемировой объем добычи алмазов составляет порядка 130 миллионов карат. Главное использование природных алмазов – в ювелирном деле, но далеко не из каждого алмаза можно сделать бриллиант. Безусловно, ювелирными считаются около 15% добываемых алмазов, еще 45% считаются околоювелирными, т.е. уступают ювелирным по размеру, цвету или чистоте.
Главные производители алмазов – Австралия, Россия, ЮАР и Демократическая Республика Конго, на которые в совокупности приходится более 3/5 мировой добычи алмаза. Другие крупные производители – Ботсвана, Ангола и Намибия. Индия, бывшая единственным источником алмазов до 18 в., в настоящее время добывает их сравнительно немного.
Алмазы ювелирного качества встречаются в ЮАР и в Республике Саха (Якутия, Россия) в кимберлитах – темных зернистых ультраосновных вулканических породах, сложенных преимущественно оливином и серпентином.
Кимберлиты залегают в форме трубчатых тел («трубок взрыва») и обычно имеют брекчиевидное строение. Из нескольких тонн добытого кимберлита извлекают доли карата высококачественного алмаза.
Алмазы добывают также из аллювиальных (речных) и прибрежно-морских галечных россыпей, куда они выносились в результате разрушения алмазосодержащей кимберлитовой вулканической брекчии. В таких условиях ювелирные камни обычно приобретают шероховатую поверхность. Часто они являются лучшими ограночными камнями, так как противостояли разрушительному действию ударов о камни при переносе водотоками или морскими волнами в зоне прибоя, и поэтому должны представлять прочную крепкую массу, относительно свободную от внутренних напряжений.
Известны случаи, когда алмазы, добытые из кимберлитовых трубок, взрывались, что свидетельствует о колоссальном напряжении внутри камня. Это явление дает ключ к пониманию того, что кристаллизация алмазов должна была протекать в условиях громадных давлений. Большинство ограненных алмазов при исследовании в поляризованном свете обнаруживает наличие внутренних напряжений. Полагают, что алмазы образовались на больших глубинах в мантии Земли, а затем не менее чем 3 млрд. лет назад мощными взрывами были вынесены на поверхность. Алмазы обнаружены также в метеоритах.
Сверкание и красота алмаза в полной мере раскрываются только после огранки. Долгое время считалось, что Л. ван Беркем из Брюгге в конце 15 в. разработал метод точной симметричной огранки (используемый до сих пор), заключающийся в шлифовке камня на железном круге, на который наносится смесь алмазного порошка и масла. Сейчас существование этого мастера ставится под сомнение. Предполагают, что вышеуказанный метод был разработан в Индии.
Ранее полагали также, что бриллиантовую огранку (главный тип огранки округлых алмазов и в настоящее время) изобрел итальянский гранильщик Винченцо Перуцци в конце 17 в., но и это мнение оказалось ошибочным.
