Формула алмаза, его химические и физические свойства. Природный минерал алмаз: структура, физические и химические свойства Охарактеризуйте строение и физические свойства алмаза

Алмаз - минерал, имеющий природное происхождение. Само название этого камня означает «твердый», а многие истории о его ценности и красоте уже давно обратились в легенды. Среди вас, любителей драгоценных и полудрагоценных камней, наверняка есть те, кто желает знать все об алмазах - в том числе и то, как выглядит алмаз в природной среде и после профессиональной обработки ювелирами.

Из истории алмаза

Впервые алмазные камни были упомянуты около третьего тысячелетия до нашей эры, но применять их в качестве украшений стали сравнительно недавно - менее 500 лет назад, когда мастера ювелирного дела начали осваивать методику огранки этого камня, позволяющую сделать из него бриллиант.

Известно, что русская императрица Екатерина II очень любила драгоценные камни: алмаз, безусловно, снискал ее особое расположение как наиболее прекрасный из всех минералов, а слово «бриллиант» в русском разговорном обиходе быстро стало синонимом роскоши, достатка и богатства.

Это может показаться странным, но время, когда алмаз был точно обнаружен, не удается установить до сих пор. Принято считать, что этот камень является одним из самых красивых и роскошных по внешним признакам, но таково общепринятое заблуждение, которое имеет мало общего с реальностью.

Природный алмаз, не обработанный человеком, часто выглядит даже не как драгоценный камень, а похож на кристаллический горный хрусталь неопределенной формы. Алмаз в природе часто бывает бесцветный, либо прозрачный, и неискушенный взор далеко не всегда распознает в нем тот самый вид камня, который может оказаться бесценным экземпляром для хорошего специалиста.

На разных языках твердость алмаза выражается почти одинаково. По арабски это звучит как «алмас», то есть, «тверже всех». В греческом языке описание этого камня выражено словом «адамас», что в переводе означает «несокрушимый». В русском языке понятие «алмаз» впервые прозвучало из уст знаменитого путешественника Афанасия Никитина в XV веке, что получило свое описание в известном литературном произведении «Хождение за три моря».

Есть ли в природе что-либо тверже?

Твердость алмазного камня давно уже известна, и считается, что ему нет в этом равных. Однако любопытное человечество уже давно задается вопросом: может, есть в природе какая-нибудь горная порода или иные полезные ископаемые, которые могли бы составить конкуренцию алмазу по показателю его легендарной «несокрушимости»?

Сразу хотелось бы точно заверить всех интересующихся: алмаз - самый твердый минерал, и равных ему в этой области, действительно, нет. Он полностью соответствует своему названию, и тверже него может стать только он сам, если его обработать с помощью специального способа.

От чего зависит твердость, которой так славятся алмазные камни? Этот показатель напрямую зависит от состава их кристаллической решетки. Если кристаллическую решетку обработать путем определенного метода, удалив из нее все возможные дефекты, то синтетическим путем возможно получить новое лабораторное вещество под названием «гипералмаз». Это алмаз, кристалл которого настолько идеален, что по прочности в одиннадцать раз превышает показатель натурального материала. За основу был взят тип прочной «решетки», которую подарила ученым редкая разновидность алмаза под названием «карбонадо»: камень черного цвета.

Как известно, обычные алмазы, состоящие из одного кристалла (или монокристаллические), несовершенны и имеют много природных изъянов и трещин. Бывает, что они не выдерживают очень высоких температур и давления. Но после того, как у специалистов получилось воспроизвести в лабораторных условиях поликристаллическую структуру карбонадо, можно с уверенностью сказать, что тверже такого материала камня точно нет. Из него можно создавать изделия, имеющие самые разнообразные размеры и формы, которые являются сверхустойчивыми к любым температурным условиям.

Состав и свойства камня

Алмазный камень имеет углеродное происхождение. Самый распространенный его вид - это прозрачный алмаз, который может быть как бесцветным, так и иметь определенные оттенки той или иной цветовой гаммы, придающие ему особенную привлекательность. Блеск алмаза на солнце очень ярок - вероятно, именно он когда-то и привлек человека к себе, побудив его начать использовать разные виды алмазов в качестве украшений, а впоследствии - к созданию уникальных бриллиантовых экземпляров, получивших великолепную рукотворную огранку.

Атомы кристаллической решетки камня имеют кубическую форму. Именно она является причиной высоких показателей твердости: шкала Мооса дает ему самую высокую оценку в десять баллов. Но есть одна тонкость, которую в свое время мастера не могли учитывать: это так называемая совершенная спайность, по причине которой алмазные кристаллы, несмотря на прочность, являются очень хрупкими . Именно такое парадоксальное свойство часто становилось причиной того, что ценные виды алмаза подвергались разрушению.

Как уже говорилось, алмазы, природные свойства которых не были облагорожены рукой хорошего мастера-ювелира, выглядят весьма скромно и порой даже невзрачно. Как выглядит алмаз, только что найденный в том или ином месторождении? Обычно, он представляет собой небольшой окаменевший конгломерат, поверхность которого выглядит матовой, а если ее взять в руки, то сразу можно почувствовать приятную шероховатость.

Кристаллы алмаза чаще встречаются единичные (или обособленные), но бывают и сросшиеся экземпляры, представляющие собой мелкокристаллические образования, либо разновидности алмазов более крупной формы.

Где и как они образуются

Теорий, рассказывающих о том, существует несколько. Наиболее обоснованная и логичная из них - это магматическая теория . Если опираться на нее, то атомы углерода под воздействием высокого давления (как минимум, пятьдесят тысяч атмосфер) могут изменять структуру своей кристаллической решетки, формируя этот замечательный камень. При этом глубина его залегания составляет 100 км и более. В дальнейшем при извержении вулканов алмазы выносятся магмой на поверхность Земли.

Классификация алмазов, которая сортирует их на основании форм кристаллов, цветового показателя и иных свойств, выделяет интереснейшие метеоритные виды этих камней. Вероятно, что такая разновидность алмаза имеет неземное происхождение и возникла еще до того, как в нашей Галактике появилось Солнце. Также есть доказательства того, что в природе имеются кристаллы, которые образовались на падающих метеоритах вследствие действия на них огромного давления и температурных факторов.

Примечательным фактом является и то, что любые типы алмазов - это не что иное, как «близкие родственники» графита, который и подвергается процессам кристаллизации в недрах Земли под высочайшим давлением и температурой на большой глубине. Когда вулканическая лава выбрасывает уже «подготовленные» природой камни наверх, происходит образование кимберлитовых трубок: так называются все коренные алмазные месторождения.

Когда на Землю падает метеорит, показатель температуры в тот момент, когда он ударяется о ее поверхность, составляет 3000°С, а давление поднимается до 100 гПа. Поскольку такие экстремальные условия приближены по цифрам к тем процессам, которые происходят в недрах нашей планеты, это и становится реальной почвой для образования импактного вида горной породы, в состав которой входят кристаллы алмазов.

Камни, имеющие явно внеземное происхождение, в больших количествах находили в США - в том самом Гранд-Каньоне, куда 30 000 лет назад упал огромный метеорит. Похожее месторождение, возникшее в результате падения метеорита, есть и в Якутии. Такие крупные метеоритные кратеры называются астроблемами и имеются в разных уголках Земли: кроме США и Якутии аналогичное месторождение в виде кратера имеется в северных регионах Сибири.

Несмотря на свою очевидную редкость, алмаз - это камень, который распространен очень широко. Его месторождения можно отыскать везде, кроме Антарктиды.

Разнообразие форм и размеров

Алмаз - это камень с весьма разнообразный по своим морфологическим признакам. Форма алмаза бывает как моно-, так и поликристаллической, от чего напрямую зависит и показатель прочности. Уже упоминавшийся черный карбонадо как раз имеет поликристаллическую структуру, которая и была скопирована учеными в лабораторных условиях для синтетического выведения суперпрочного камня. Кимберлитовые месторождения представляет исключительно тот алмаз, форма которого являет собой октаэдр или плоскогранник.

Бывают и сложные кристаллы с изначальной формой ромбов или кубов, среди которых встречаются экземпляры, имеющие типичные формы с округлыми гранями - ромбодекаэдроиды. Они возникают, когда алмазы растворяются под действием кимберлитового расплава. Что касается кубоидного вида кристаллов, их образование обеспечивает волокнистый рост алмазов, идущий по нормальному механизму. Кстати, алмазы, выведенные лабораторным путем, чаще всего характеризуются кубовидными кристаллами, что является одним из их отличий от природного камня.

Кристаллы у разных алмазов бывают разными: от тех, которые можно рассмотреть только под микроскопом, до очень крупных. Например, в 1905 году в Южной Африке был обнаружен экземпляр весом 0,621 кг, что составляет 3106 карат . Его изучали в течение нескольких месяцев, а потом раскололи на несколько частей. Редкими камнями считаются те, масса которых превышает 15 карат, редчайшими - с массой в 100 карат и более. Как правило, они непременно занимают особое место в истории, и им даже дают имена.

Цветовая гамма

Каких цветов бывают алмазы? В зависимости от примесей, содержащихся внутри них, а также особенностей химических реакций, которые протекали в процессе образования камня, цвет алмаза может варьироваться.

Необычайную красоту представляет собой камень, который не имеет никаких цветов, прозрачность алмаза такого типа иногда образно охарактеризовывается известной фразой «алмаз чистой воды». Чаще всего экземпляры имеют легкий оттенок какого-либо цвета или «нацвет». Камни же «чистой воды» попадаются среди них реже всего.

Процесс образования красных, розовых и коричневых камней до сих пор не изучен до конца, что придает им своеобразную мистичность и привлекательность

Если речь идет о камне синего цвета, алмаз, имеющий такую окраску, давно заслужил звание аукционного и уникального. Синий цвет ему придает замещение атомов кристаллической решетки с углерода на бор. Облагораживание природных алмазов синим цветом часто практикуется специалистами и в лабораторных условиях.

Также не менее редкими являются , миссия которых - представлять ценнейшие частные коллекции. Однако и здесь уже давно применяется технология «превращения» более распространенного желтого алмаза в голубой путем рукотворных химических реакций.

Зеленый цвет алмаза приобретается, когда на него длительное время действует природное радиационное излучение. Эти минералы, действительно, прекрасны своим насыщенным темно-зеленым оттенком и получают у ювелиров очень высокие оценки.

Черный алмаз залегает в верхних слоях земной коры, а структура его решетки состоит из микроскопических кристаллов, сросшихся между собой. Он необычайно красив и прочен - о нем уже неоднократно упоминалось в нашей статье.

Применение

Как отличить настоящий алмаз от подделки

Развитие химической промышленности дает простор для распространения искусно выполненных подделок или имитаций, многие из которых пользуются известным успехом у покупателей по причине яркости и невысокой стоимости.

Однако всегда есть возможность отличить природный камень от рукотворного:

Например, натуральный бриллиант обладает способностью сильно рассеивать световой поток . Если через камень направить световой луч, и он не изменит своего направления и останется однородным - это точно подделка.
Природный алмаз начинает светиться при воздействии на него ультрафиолетовых лучей .
Известный своей прочностью, настоящий алмаз не подвергается истиранию . В связи с этим имеет смысл внимательно рассмотреть все его грани через лупу: если на них есть царапины, трещины или потертости - камень фальшивый.
Если условия позволяют, по грани камня можно провести маркером . Если линия прямая и не расплывается - алмаз, скорее всего, настоящий.
Натуральный камень не запотевает , если на него слегка подышать.
Также существует весьма «варварский», но целесообразный опыт погружения алмаза в кислоту - если это не подделка, с ним точно ничего не случится .

Часто за алмазы выдают фианиты - искусственные камни, разработанный в институте ФИАН почти пятьдесят лет назад. Отличить его от природного камня бывает непросто, но здесь следует обратить внимание на количество граней. У бриллианта их стандартное количество - 57, а у подделок - намного меньше. Обычно такой эксперимент проводится через лупу с 12-кратной степенью увеличения.

Алмаз - прекрасный камень, который всегда будет цениться среди любителей и профессионалов в ювелирном деле, а если уметь отличать натуральный минерал от подделки и знать о том, как определить алмаз на предмет подлинности, есть шанс приобрести украшение хорошего качества, которое будет служить вам в течение многих лет.

Алмаз — самый твёрдый минерал, кубическая полиморфная (аллотропная) модификация углерода(C), устойчивая при высоком давлении. При атмосферном давлении и комнатной температуре метастабилен, но может существовать неограниченно долго, не превращаясь в стабильный в этих условиях графит. В вакууме или в инертном газе при повышенных температурах постепенно переходит в графит.

СТРУКТУРА

Сингония алмаза кубическая, пространственная группа Fd3m. Элементарная ячейка кристаллической решетки алмаза представляет собой гранецентрированный куб, в котором в четырех секторах расположенных в шахматном порядке, находятся атомы углерода. Иначе алмазную структуру можно представить как две кубических гранецентрированных решетки, смещенных друг относительно друга по главной диагонали куба на четверть её длины. Структура аналогичная алмазной установлена у кремния, низкотемпературной модификации олова и некоторых других простых веществ.

Кристаллы алмаза всегда содержат различные дефекты кристаллической структуры (точечные, линейные дефекты, включения, границы субзерен и тп.). Такие дефекты в значительной степени определяют физические свойства кристаллов.

СВОЙСТВА

Алмаз может быть бесцветными водянопрозрачным или окрашенным в различные оттенки желтого, коричневого, красного, голубого, зеленого, черного, серого цветов.
Распределение окраски часто неравномерное, пятнистое или зональное. Под действием рентгеновских, катодных и ультрафиолетовых лучей большинство алмазов начинает светиться (люминесцировать) голубым, зелёным, розовым и др. цветами. Характеризуется исключительно высоким светопреломлением. Показатель преломления (от 2,417 до 2,421) и сильная дисперсия (0,0574) обуславливают яркий блеск и разноцветную «игру» огранённых ювелирных алмазов, называемых бриллиантами. Блеск сильный, от алмазного до жирного.Плотность 3,5 г/см 3 . По шкале Мооса относительная твердость алмаза равна 10, а абсолютная — в 1000 раз превышает твёрдость кварца и в 150 раз — корунда. Она самая высокая как среди всех природных, так и искусственных материалов. Вместе с тем довольно хрупок, легко раскалывается. Излом раковистый. С кислотами и щелочами в отсутствие окислителей не взаимодействует.
На воздухе алмаз сгорает при 850° С с образованием СО 2 ; в вакууме при температуре свыше 1.500° С переходит в графит.

МОРФОЛОГИЯ

Морфология алмаза очень разнообразна. Он встречается как в виде монокристаллов, так и в виде поликристаллических срастаний («борт», «баллас», «карбонадо»). Алмазы из кимберлитовых месторождений имеют только одну распространенную плоскогранную форму — октаэдр. При этом во всех месторождениях распространены алмазы с характерными кривогранными формами — ромбододекаэдроиды (кристаллы похожие на ромбододекаэдр, но с округлыми гранями), и кубоиды (кристаллы с криволинейной формой). Как показали экспериментальные исследования и изучение природных образцов в большинстве случаев кристаллы в форме додекаэдроида возникают в результате растворения алмазов кимберлитовым расплавом. Кубоиды образуются в результате специфического волокнистого роста алмазов по нормальному механизму роста.

Синтетические кристаллы, выращенные при высоких давлениях и температурах, часто имеют грани куба и это является одни их характерных отличий от природных кристаллов. При выращивании в метастабильных условиях алмаз легко кристаллизуется в виде пленок и шестоватых агрегатов.

Размеры кристаллов варьируют от микроскопических до очень крупных, масса самого крупного алмаза «Куллинан», найденного в 1905г. в Южной Африке 3106 карат (0,621кг).
На изучение огромного алмаза было потрачено несколько месяцев и в 1908 году он был расколот на 9 крупных частей.
Алмазы массой более 15 карат — редкость, а массой от сотни карат — уникальны и считаются раритетами. Такие камни очень редки и часто получают собственные имена, мировую известность и своё особое место в истории.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ

Хотя при нормальных условиях алмаз метастабилен, он в силу устойчивости своей кристаллической структуры может существовать неопределенно долго, не превращаясь в устойчивую модификацию углерода — графит. Алмазы, которые вынесены на поверхность кимберилитами или лампроитами кристаллизуется в мантии на глубине 200 км. и более при давлении более 4 Гпа и температуре 1000 — 1300 ° С. В некоторых меторождениях встречаются и более глубинные алмазы, вынесенные из переходной зоны или из нижней мантии. Наряду с этим, они выносятся к поверхности Земли в результате взрывных процессов, сопровождающих формирование кимберлитовых трубок, 15-20% которых содержит алмаз.

Алмазы встречаются также в метаморфических комплексах сверхвысоких давлений. Они ассоциируют с эклогитами и глубокометаморфизованными гранатовыми гнейсами. Мелкие алмазы в значительных количествах обнаружены в метеоритах. Они имеют очень древнее, досолнечное происхождение. Также они образуются в крупных астроблемах — гигантских метеоритных кратерах, где переплавленные породы содержат значительные количества мелкокристаллического алмаза. Известным месторождением такого типа является Попигайская астроблема на севере Сибири.

Алмазы редкий, но вместе с тем довольно широко распространённый минерал. Промышленные месторождения алмазов известны всех континентах, кроме Антарктиды. Известно несколько видов месторождений алмазов. Уже несколько тысяч лет алмазы добывались из россыпных месторождений. Только к концу XIX века, когда впервые были открыты алмазоносные кимберлитовая трубка, стало ясно, что алмазы не образуются в речных отложениях. Кроме этого алмазы были найдены в коровых породах в ассоциациях метаморфизма сверхвысоких давлений, например в Кокчетавском массиве в Казахстане.

И импактные, и метаморфические алмазы иногда образуют весьма масштабные месторождения, с большими запасами и высокой концентрацией. Но в этих типах месторождений алмазы настолько мелкие, что не имеют промышленной ценности. Промышленные месторождения алмазов связаны с кимберлитовыми и лампроитовыми трубками, приуроченными к древним кратонам. Основные месторождения этого типа известны в Африке, России, Австралии и Канаде.

ПРИМЕНЕНИЕ

Хорошие кристаллы подвергаются огранке и используются в ювелирном деле. Ювелирными считаются около 15% добываемых алмазов, еще 45% считаются околоювелирными, то есть уступают ювелирным по размеру, цвету или чистоте. В настоящее время общемировой объем добычи алмазов составляет порядка 130 миллионов карат в год.
Бриллиант (от франц. brillant — блестящий), — алмаз, которому посредством механической обработки (огранки) придана специальная форма, бриллиантовая огранка, максимально раскрывающая такие оптические свойства камня, как блеск и цветовая дисперсия.
Совсем мелкие алмазы и осколки, непригодные для огранки, идут в качестве абразива для изготовления алмазного инструмента, необходимого для обработки твёрдых материалов и огранки самих алмазов. Скрытокристаллическая разновидность алмаза чёрного или тёмно-серого цвета, образующая плотные или пористые агрегаты, носит название Карбонадо , обладает более высоким сопротивлением истиранию, чем у кристаллов алмаза и благодаря этому особенно ценится в промышленности.

Мелкие кристаллы также в больших количествах выращиваются искусственным путём. Синтетические алмазы получают из различных углеродсодержащих веществ, главным образом из графита, в спец. аппаратах при 1200-1600°С и давлениях 4,5-8,0 ГПа в присутствии Fe, Co, Сr, Мn или их сплавов. Они пригодны для использования только в технических целях.

Алмаз (англ. Diamond) — C

КЛАССИФИКАЦИЯ

Strunz (8-ое издание)	1/B.02-40
Dana (7-ое издание)	1.3.5.1
Dana (8-ое издание)	1.3.6.1
Hey’s CIM Ref.	1.24

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Цвет минерала	бесцветный, желтовато-коричневый переходящий в жёлтый, коричневый, чёрный, синий, зелёный или красный, розовый, коньячно-коричневый, голубой, сиреневый (очень редко)
Цвет черты	никакой
Прозрачность	прозрачный, полупрозрачный, непрозрачный
Блеск	алмазный, жирный
Спайность	совершенная по октаэдру
Твердость (шкала Мооса)	10
Излом	неровный
Прочность	хрупкий
Плотность (измеренная)	3.5 — 3.53 g/cm3
Радиоактивность (GRapi)	0
Термические свойства	Высокая теплопроводность. На ощупь холодный, поэтому алмаз называют на сленге «лед»

АЛМАЗ (тюрк. алмас, от греч. adamas — несокрушимый, непобедимый * а. diamond; н. Diamant; ф. diamant; и. diamante) — , кристаллическая кубическая модификация самородного .

Структура алмаза . Элементарная ячейка пространственной кристаллической решётки алмаза представляет собой гранецентрированный куб с 4 дополнительными атомами, расположенными внутри куба (рис.).

Размер ребра элементарной ячейки а 0 = 0,357 нм (при t = 25°С и Р = 1 атм). Кратчайшее расстояние между двумя соседними атомами С = 0,154 нм. Атомы углерода в структуре алмаза образуют прочные ковалентные связи, направленные под углом 109°28" относительно друг друга, благодаря чему алмаз — самое твёрдое из известных в природе веществ. В зонной структуре алмаза ширина запрещённой зоны для невертикальных переходов равна 5,5 эВ, для вертикальных — 7,3 эВ, ширина валентной зоны 20 эВ. Подвижность электронов mn = 0,18 м 2 /В.с, дырок mr = 0,15 м 2 /В.с.

Морфология алмаза . Кристаллы алмаза имеют форму октаэдра, ромбододекаэдра, куба и тетраэдра с гладкими и пластинчато-ступенчатыми гранями или округлыми поверхностями, на которых развиты разнообразные акцессории. Характерны уплощённые, удлинённые и сложноискажённые кристаллы простой и комбинированной форм, двойники срастания и прорастания по шпинелевому закону, параллельные и произвольно ориентированные сростки. Разновидности алмаза представляют собой поликристаллические образования: борт — сростки многочисленных мелких огранённых кристаллов и зёрен неправильной формы, серого и чёрного цвета; баллас — сферолиты радиально-лучистого строения; карбонадо — скрытокристаллические, плотные, с эмалевидное поверхностью или шлакоподобные пористые образования, состоящие преимущественно из субмикроскопических (около 20 мкм) зёрен алмаза, тесно сросшихся друг с другом. Размер природных алмазов колеблется от микроскопических зёрен до весьма крупных кристаллов массой в сотни и тысячи карат (1 карат = 0,2 г). Масса добываемых алмазов обычно 0,1-1,0 карат; крупные кристаллы (свыше 100 карат) встречаются редко. В таблице приведены крупнейшие в мире алмазы, извлечённые из недр.

Химический состав . В алмазе присутствуют примеси Si, Al, Mg, Ca, Na, Ba, Mn, Fe, Cr, Ti, В номером. С помощью а-частиц радиоизотопных Н, N, О, Ar и других элементов. является главной примесью, оказывающей большое влияние на физические свойства алмаза. Кристаллы алмаза, непрозрачные к ультрафиолетовому излучению, называются алмазом I типа; все остальные относятся к типу II. Содержание азота в подавляющем большинстве кристаллов алмаза, относящихся к типу I, составляет около 0,25%. Реже встречаются безазотные алмазы, относящиеся к типу II, в которых примесь азота не превышает 0,001%. Азот изоморфно входит в структуру алмаза и образует самостоятельно или в совокупности со структурными дефектами (вакансиями, дислокациями) центры, ответственные за окраску, люминесценцию, поглощение в ультрафиолетовой, оптической, инфракрасной и микроволновой областях, характер рассеивания рентгеновских лучей и др.

Физические свойства . Алмазы могут быть бесцветными или с едва заметным цветовым оттенком, а также в различной степени ясно окрашенными в жёлтый, коричневый, розовато-лиловый, зелёный, голубой, синий, молочно-белый и серый (до чёрного) цвета. При облучении заряжёнными частицами алмаз приобретает зелёный или голубой цвет. Обратный процесс — превращение окрашенного алмаза в бесцветный — до сих пор не удалось провести. Для алмаза характерны сильный блеск, высокий показатель преломления (n = 2,417) и сильно выраженный эффект дисперсии (0,063), что обуславливает разноцветную игру света в . Как правило, в кристаллах алмаза проявляется аномальное двулучепреломление из-за напряжений, возникающих в связи со структурными дефектами и включениями. Кристаллы алмаза прозрачны, полупрозрачны или непрозрачны в зависимости от насыщенности микроскопическими включениями графита, других минералов и газово-жидких вакуолей. При освещении ультрафиолетовыми лучами значительная часть прозрачных и полупрозрачных кристаллов алмаза люминесцирует синим, голубым и реже жёлтым, жёлто-зелёным, оранжевым, розовым и красным цветами. Кристаллы алмаза (за редким исключением) люминесцируют под действием рентгеновских лучей. Свечение алмаза возбуждается катодными лучами и при бомбардировке быстрыми частицами. После снятия возбуждения часто наблюдается послесвечение различной длительности (фосфоресценция). В алмазе проявляется также электро-, трибе- и термолюминесценция.

Алмаз как самое твёрдое вещество в природе используется в разнообразных инструментах для распиловки, сверления и обработки всех других материалов. Относительная по шкале Mоcca 10, максимальная абсолютная микротвёрдость, измеренная индентором на грани (111), 0,1 ТПа. Твёрдость алмаза на различных кристаллографических гранях не одинакова; наиболее твёрдой является октаэдрическая грань (111). Алмаз очень хрупок, обладает весьма совершенной спайностью по грани (111). Модуль Юнга 0,9 ТПа. Плотность прозрачных кристаллов алмаза 3515 кг/м 3 , полупрозрачных и непрозрачных — 3500 кг/м 3 , у некоторых австралийских алмазов — 3560 кг/м 3 ; у борта и карбонадо из-за их пористости может снижаться до 3000 кг/м 3 . Чистая поверхность кристаллов алмаза обладает высокой (краевой угол 104-105°). В природных алмазах, особенно в алмазах из россыпных месторождений, на поверхности образуются тончайшие плёнки, которые повышают её смачиваемость.

Алмаз — диэлектрик. Удельное сопротивление r у всех азотных кристаллов алмаза типа I равно 10 12 -10 14 Ом.м. Среди безазотных алмазов типа II иногда встречаются кристаллы, у которых r ниже 10 6 Ом.м, иногда до 10-10 -2 . Такие алмазы обладают проводимостью r-типа и фотопроводимостью, причём при одинаковых условиях фототок в алмазе типа II на порядок больше фототока, возбуждаемого в алмазе типа I. Алмаз диамагнитен: магнитная восприимчивость, отнесённая к единице массы, составляет 1,57.10 -6 единиц СИ при 18°С. Алмаз стоек по отношению ко всем кислотам даже при высокой температуре. В расплавах щелочей KOH, NaOH и других веществ в присутствии О, OH, CO, CO 2 , Н 2 О происходит окислительное растворение алмаза. Ионы некоторых элементов (Ni, Co, Cr, Mg, Ca и др.) обладают каталитической активностью и ускоряют этот процесс. Алмаз обладает высокой теплопроводностью (особенно безазотные алмазы типа II). При комнатной температуре теплопроводность их в 5 раз выше Си, причём коэффициент уменьшается с увеличением температуры в интервале 100-400 К от 6 до 0,8 кДж/м.К. Полиморфный переход алмаза в при атмосферном давлении происходит при температуре 1885±5°С по всему объёму кристалла. Образование плёнок графита на поверхности граней (III) кристаллов алмаза под влиянием может происходить начиная с 650°С. На воздухе алмаз сгорает при температуре 850°С.

Распространённость и происхождение . Алмазы обнаружены в метеоритах, импактных породах, связанных с метеоритными кратерами (астроблемами), в и находящихся в них небольшого размера глубинных мантийных пород передо-гитового и эклогитового составов, а также во вторичных источниках — различных по возрасту и генезису россыпях ( , и др.). По вопросам происхождения алмазов нет единого мнения. Некоторые учёные полагают, что алмазы кристаллизуются в самих кимберлитовых трубках при их становлении или в промежуточных очагах, возникающих на небольших (3-4 км) глубинах (субвулканические очаги). Другие считают, что алмазы образуются на большой глубине в родоначальном кимберлитовом расплаве и продолжают кристаллизоваться при подъёме его в верхнюю часть . Наиболее обоснованно развиваются представления о том, что алмазы генетически связаны с разнообразными и породами и выносятся из них вместе с другим ксеногенным материалом, находящимся в кимберлитах. Существуют и другие представления о генезисе алмаза (например, кристаллизация при низких давлениях с использованием углерода из глубинного происхождения и карбонатов вмещающих пород).

Месторождения алмазов . Промышленное значение имеют алмазоносные кимберлитовые породы и формирующиеся за счёт их размыва россыпные месторождения. Кимберлиты встречаются преимущественно на древних и ; для них характерны главным образом тела трубчатой формы, а также , лайки и . Размеры кимберлитовых трубок от одного до нескольких тысяч метров в поперечном сечении (например, трубка Мвадуи в Танзании с параметрами 1525х1068 м). На всех платформах известно свыше 1500 кимберлитовых тел, но промышленное содержание алмазы имеют лишь единичные. Алмазы распределены в кимберлитах крайне неравномерно. Промышленными считаются трубки с содержанием алмазов от 0,4 карат/ м 3 и выше. В исключительных случаях, когда трубки содержат повышенный процент высококачественных алмазов, рентабельной может быть эксплуатация и с более низким содержанием, например 0,08-0,10 карат/м 3 (Ягерсфонтейн в ЮАР). В кимберлитах преобладают кристаллы размером 0,5-4,0 мм (0,0025-1,0 карат). Весовая доля их обычно составляет 60-80% от всей массы извлекаемых алмазов. Запасы на отдельных месторождениях исчисляются десятками млн. . Наиболее крупные коренные месторождения алмазов разведаны в , Танзании, Лесото, Сьерра-Леоне и др.

Обогащение . На россыпных месторождениях порода сначала промывается в для удаления связующей глинистой массы и отделения крупного обломочного материала; выделенный, рыхлый материал разделяется на четыре класса: -16+8, -8+4, -4+2, -2+0,5 мм. производится гравитационными методами (мокрая и воздушная , обогащение в тяжёлых суспензиях, в концентрационных чашах). Для извлечения мелких алмазов и алмазной крошки применяются плёночная и пенная с предварительной очисткой поверхности. Реагенты: амины, аэрофлоты, жирные кислоты, керосин, крезиловая кислота. Для извлечения алмазов наибольшее распространение получил жировой процесс (для зёрен с крупностью 2-0,2 мм), основанный на избирательной способности алмазов прилипать к жировым поверхностям. В качестве жирового покрытия используют вазелин, нефть, автол и его смесь с парафином, олеиновую кислоту, нигрол и др. Наряду с жировым процессом применяют (для зёрен крупностью 3-0,1 мм) электростатическую сепарацию, основанную на различной проводимости минералов (алмаз — плохой проводник электричества). Используется рентгенолюминесцентный метод извлечения относительно крупных алмазов, основанный на способности кристаллов алмаза люминесцировать (рентгенолюминесцентные автоматы).

Применение . Алмазы разделяются на ювелирные и технические. Первые обладают высокой прозрачностью. Наиболее ценными являются алмазы бесцветные ("чистой воды") или с хорошей окраской. К техническим относятся все прочие добываемые алмазы вне зависимости от их качества и размеров. В CCCP сортировка алмазов производится по техническим условиям, которые дополняются по мере расширения областей применения алмазов. В зависимости от видов и назначения алмазное сырьё по качеству классифицируется на категории; в каждой категории выделяются группы и подгруппы, которые определяют размер, форму, конкретные условия назначения кристаллов алмазов. Около 25% добываемых в мире алмазов используется в ювелирной промышленности для изготовления бриллиантов.

Обладая исключительно высокой твёрдостью, алмазы незаменимы для изготовления различных инструментов и приборов ( и , инденторы для измерения твёрдости материалов, волоки, иглы к профилометрам, профилографам, пантографам, свёрла, резцы, накладные камни к морским хронометрам, стеклорезы и т.д.). Алмазы широко используются для изготовления абразивных порошков и паст, для заправки алмазных пил. Алмазным инструментом обрабатываются некоторые металлы, полупроводниковые материалы, керамика, строительные железобетонные материалы, хрусталь и др. По совокупности ряда уникальных свойств алмазы могут быть использованы для создания электронных приборов, предназначенных для работы в сильных электрических полях, при высоких температурах, в условиях повышенного уровня радиации, в агрессивных химических средах. На основе алмазов созданы детекторы ядерных излучений, теплоотводы в электронных приборах, термисторы и транзисторы. Прозрачность алмазов для инфракрасного излучения и слабое поглощение рентгеновских лучей позволяют применять их в инфракрасных приёмниках, в камерах для исследования фазовых переходов при высоких температурах и давлениях.

Синтетические алмазы . В середине 50-х гг. началось освоение промышленного синтеза технических алмазов. Синтезируются в основном мелкие монокристаллы и более крупные поликристаллические образования типа балласа и карбонадо. Основные способы синтеза: статический — в системе металл — графит при высоких давлениях и температурах; динамический — полиморфный переход графита в алмазах при воздействии ударной волны; эпитаксиальный — наращивание алмазных плёнок на алмазные затравки из газообразных углеводородов при низких давлениях и температуре около 1000°С. Синтетические алмазы используются также, как природные технические. Общий объём производства синтетических алмазов значительно превышает объём добычи природных.

Алмаз представляет собой твердый минерал, имеющий природное происхождение. Кубическая модификация углерода, отличается стойкостью к высокому давлению. Название минерала означает «твердый». Существует множество интересных фактов и старинных легенд об этом драгоценном камне. Из нашего обзора вы узнаете о таких вещах, как происхождение алмазов, об удивительных свойствах минерала и особенностях применения.

История алмаза

Устаревшее название алмаза – адамант, которое происходит от греческого слова adamas. Оно переводится, как непобедимый.

Интересна и история алмаза. Первые упоминания об этом камне приходится на третье тысячелетие до нашей эры. Но ювелирные изделия с алмазами стали применять всего лишь 500 лет назад. Именно тогда мастера стали осваивать методику огранки, позволяющую получать бриллианты.

Камни алмазы особенно ценились императрицей Екатериной II. Она считала его наиболее прекрасным из всех минералов. К историческим фактам стоит отнести и приобретение Павлом I бриллианта красного цвета, стоимость которого была 100 тыс. рублей. В те времена за 5 рублей можно было купить корову.

Минерал долгое время оставался без внимания, так как не ограненный алмаз выглядит как кристаллический хрусталь, неопределенной конфигурации. Алмаз в природе может быть бесцветным или прозрачным.

Камень представляет собой самый твердый минерал, и тверже алмаза в этой сфере нет. Твердость материала зависит от состава кристаллической решетки.

Месторождения

Рассмотрим интересные факты про алмазы . Огромные залежи драгоценного камня находятся на территории Южной Африки, в Кимберли. Эти месторождения алмазов были обнаружены в 1866 году, на побережье Оранжевой реки.

Многие известные бриллианты, такие как Кох-и-Нор были найдены в Южной Индии. До 18- го столетия именно эта страна считалась основным местом добычи алмазов в мире. А затем крупнейшие месторождения алмазов были найдены в Бразилии. И в наши дни в этой стране находят небольшие минералы превосходного качества.

Кох и Нор

В 19-ом столетии основным источником месторождения алмазов в мире стала Южная Африка. Камни для промышленного назначения в основном добывались на территории Конго. Интересные варианты необработанных алмазов фантазийных расцветок поставляет Австралия. Драгоценные камни добывают и в США. Это территории таких штатов, как Колорадо и Арканзас.

Аллювиальные разновидности алмаза получают в Канаде, в провинции Квебек, на острове Святой Елены и в северо-западных территориях. Есть месторождения и в России, Сербии и Венесуэле.

Как образуются алмазы

Интересен и химический состав драгоценного камня, представляющий собой чистый углерод, такой же, как и графит. Известная твердость алмаза обусловлена особой кристаллической структурой, которая формируется в результате сильного давления и высокой температуры в верхних слоях земной поверхности.

Заслуживает внимания и образование алмазов, которое происходит на глубине 80-150 км. Так как камень состоит из углерода, то в кислороде он сгорает.

На месторождениях алмазов, камни находят в виде кристаллов в плоской форме и часто с искривленными гранями.

Обработку алмазов европейцы стали применять с 14-го столетия. Выполнялась обработка со срезом и методика роза для маленьких элементов. Обработанный алмаз до бриллианта появился только в 17-ом столетии. Со временем данная технология совершенствовалась.

В настоящее время разные виды огранки алмазов получают при помощи лазерной технологии. Это первый драгоценный камень, вес которого стали определять в каратах. В 1907 году была установлена точная мера, равная 0,2 гр. Данные минералы характеризуются идеальной кристаллической конфигурацией и симметрией.

Существуют разные теории по поводу того, как образуются алмазы. Магматическая теория утверждает, что атомы углерода под воздействием высоких температур меняют свою структуру. При извержении вулканов драгоценные камни вместе с магмой выходят на поверхность.

Существует и теория о метеоритном происхождении камней. Согласно ей кристаллы сформировались на падающих метеоритах.

Месторождения минералов, имеющих внеземное происхождение, находили в Гранд-Каньоне в США, куда 30 тыс. лет назад упал огромный метеорит. Месторождение, возникшее в результате падения метеорита, есть и в Сахе в Якутии, как добывают алмазы в этой местности можно узнать более подробно.

Как выглядят алмазы

Природный алмаз без обработки может показаться слишком округлым. Но ограненный алмаз отличается дисперсией и блеском. Бриллиантовая огранка способствует тому, что грани минерала отражает большое количество падающего света.

Стоит отметить и другие типы огранки. Это панделок, кушон, круглая и фантазийная обработка. Мелкие камни применяются для декорирования вставок. В процессе обработки может потеряться большая часть от массы камня. Обработка материала выполняется с применением разных методик. Шлифовка позволяет убрать разные изъяны. Полировка помогает создать зеркальную поверхность. Огранка производится с помощью специального диска из чугуна.

Стоимость бриллиантов зависит от таких параметров, как окраска и прозрачность.

Свойства алмаза

Известны и уникальные свойства алмаза, выгодно выделяющие его на фоне других минералов:

Высокая плотность алмаза позволяет его применять в промышленных отраслях.
Камень является самым твердым из всех минералов на планете.
Повышенная прочность алмаза способствует продолжительной и затратной обработке.
При проникновении в кристалл заряженных частиц образуются электрические импульсы.
Высокое сверхпреломление способствует яркому блеску и разноцветной игре ограненной поверхности.

К важным характеристикам алмаза стоит отнести и устойчивость к серной, азотной и плавиковой кислоте. Но горение алмаза возможно при воздействии щелочных расплавов. Расплавления можно добиться при температуре свыше 700 градусов, а при 1000 минерал полностью сгорает.

Кристаллическая решетка камня представляет собой куб, в каждой вершине которого размещается атом. Дополнительные атомы есть и внутри куба. Подобная формула алмаза способствует плотному соединению атомов.

Минерал может иметь разный цвет или быть бесцветным. Камень может быть окрашенным во всевозможные оттенки коричневого, красного, зеленого, желтого и голубого. Окраска часто распределяется неравномерно.

Относительная твердость минерала по шкале Мосса равняется 10. А абсолютная превышает показатель кварца в 1000 раз, а корунда в 150.

При этом минерал характеризуется хрупкостью и может легко расколоться.

Лечебные свойства

С давних времен считалось, что алмаз обладает лечебным эффектом и высоким энергетическим потенциалом.

Позитивное воздействие этого минерала помогает справиться с некоторыми недугами:

Устранение воспалительных процессов.
Лечение болезней кожи.
Профилактика заболеваний мочевого пузыря, желудка и бронхов.
Нормализация психического состояния и избавление от бессонницы, тревожности и раздражительности.
Стабилизация состояния при гипертонии.

Считается, что минерал создает вибрации, которые помогают в лечении гинекологических недугов.

Магические свойства

Алмаз пользуется популярностью и благодаря магическим свойствам. Камень усиливает ауру своего владельца и придает силы. И человек может впитать все блага, которые сулят алмазные изделия. Считается, что он помогает в личной жизни и приносит успех на работе.

Алмаз в старину представлял собой оберег, который защищал своего хозяина от разного магического влияния. У древних египтян считалось, что камень способен защитить своего обладателя от действия ядов.

Стоит отметить и магические свойства камня, в которые верят и в наши дни:

Для улучшения положения в любовной сфере украшения с драгоценностью носят на левой руке.
Для проведения разных обрядов применяются камни желтого цвета.
Идеальным оберегом считается белый алмаз.
Для удачи в бизнесе подходит комбинация бриллианта с золотом.

Кому подходит алмаз

Согласно зодиакальному гороскопу, знак Овна и Весов находятся под защитой именно этого драгоценного камня. Характер овна предполагает постоянную борьбу, и розовый минерал придаст данному знаку сил и энергии.

Весы испытывают постоянные сомнения при принятии решения, и камень синего цвета придаст решительности и приведет к победам.

Цвета алмаза

Классификация алмазов определяется и цветовой палитрой. Оттенок зависит от примесей, входящих в состав. Химические реакции, протекающие при формировании минерала, также влияют на цвет. Необыкновенной красотой отличается и прозрачный камень, не имеющий какого-либо оттенка.

Желтые камни получаются, когда атомы углерода меняются на азотные элементы. Особой ценностью обладают минералы темно – желтых тонов. Они превосходно смотрятся в обрамлении чистого золота.

Стоимость драгоценного камня зависит от насыщенности оттенка. Особенно ценятся материалы коричневого цвета. Их находят на большой глубине в месторождениях Австралии. Цветовая палитра варьируется от коньячного тона и до темного кофе.

Синий оттенок может проявиться при облагораживании. Подобный цвет может иметь и природное происхождение. В этом случае формула представляет собой атомы бора, которые появляются вместо углерода.

Голубые камни отличаются редкостью. Чаще всего найденные минералы выставляют на аукционах. Существуют и специальные технологии, позволяющие получить красивый оттенок из минералов желтого цвета.

Зеленые алмазы встречаются не так часто. Подобный оттенок получается под воздействием радиации природного характера. Минералы темно-зеленого оттенка особенно ценятся среди коллекционеров.

Красные камни также считаются редкими. Подобную разновидность алмаза добывают в шахтах Австралии. Природные камни с естественным красным оттенком встречаются в единичных случаях.

Розовый алмаз

Чаще находится розовый алмаз. Почему камень имеет такой оттенок, ученым объяснить не удалось. В кристаллической структуре не наблюдается посторонних атомов.

Искусственные алмазы

Искусственный алмаз имеет множество преимуществ по сравнению с настоящим минералом. Он практически ни в чем не уступает оригиналу. Синтезированные камни легче поддаются обработке и превосходят настоящие минералы по чистоте и твердости. Искусственные аналоги не имеют дефектов – вкраплений, мутностей и миниатюрных трещин. И, кроме того, они дешевле натуральных материалов.

Известные аналоги природных алмазов

Стоит отметить существующие экземпляры, которые применяются вместо бриллиантов:

Фианиты впервые были разработаны в России.
Муассаниты – заменитель камня, который сложно отличить от оригинала.
Алмазы Asha имеют поверхность, покрытую прослойкой углеродных атомов.

Близкий родственник алмаза – это минералы ВДВТ. Их получают искусственным путем.

Как отличить настоящий алмаз от подделки

Развитая химическая промышленность способствует распространению искусных подделок и всевозможных имитаций. Важно знать, как отличить алмаз природного происхождения от некачественных аналогов.

Существуют разные способы, подсказывающие, как отличить настоящий от поддельных камней:

Алмаз это минерал, обладающий свойством рассеивания светового потока. Если при направлении луча через поверхность он не поменяет направления – это является признаком подделки.
Разные виды алмазов светятся под влиянием лучей ультрафиолета.
Настоящий минерал не подвергается истиранию. Поэтому если на поверхности можно рассмотреть потертости и другие дефекты, камень является фальшивым.
Нужно попробовать провести по граням маркером, если линия не расплывается, камень настоящий.
Оригинал не запотевает, если на него подышать.
При помещении камня в кислоту с ним ничего не случится.
Грани настоящего бриллианта четкие и имеют острые очертания.
Если на поверхность имитации нанести каплю жира, он сначала разделится на мелкие частицы, а затем соберется. На настоящем алмазе капля останется без изменений.

Чтобы отличить настоящий минерал от искусственного, следует обратить внимание на число граней. У бриллианта их количество равняется 57, а у подделки граней будет намного меньше.

Что такое синтетические алмазы

Потоковое производство и использование алмазов синтетического типа начала американская компания «General Electric». Были разработаны технологии, позволяющие получать минералы желтых, коричневых, голубых и красных оттенков.

В мире алмазы синтетического происхождения стали активно применяться с 1993 года. Их используют не только в ювелирной сфере, но и в области медицины, техники и науки. Синтетические минералы бывают разных категорий. Например, обычной, повышенной и высокой прочности. Стоит выделить и монокристаллические изделия.

В год мировая добыча алмазов составляет примерно 27 тонн. ЗА это же время производится около 200 тонн синтетической продукции.

Синтетические минералы задействуются в производстве высокотехнологичной техники. Стоит выделить следующие области применения алмаза:

Актуальны оптические свойства минерала. Его используют в оптике, производстве синхротронов и микроэлектронике.
Синтетические элементы подходят для изготовления лазеров огромной мощности в оборонной промышленности и в области медицины.
Созданные кристаллы алмаза используют для компьютерных технологий. Данные элементы способны выдерживать более высокие температуры, чем чипы из кремния.
Алмазный порошок используют в металлургии, машиностроении и для оборонных предприятий.
Специальные пасты из кристаллов применяют при изготовлении деталей особой точности.
Синтезированные кристаллы задействуют при изготовлении режущих и шлифовальных инструментах.
Медицинские инструменты делаются с применением синтетической продукции. Скальпели из алмаза характеризуется особой прочностью и идеально ровным лезвием.
Хрусталики из алмаза отличаются высоким коэффициентом преломления и поэтому их применяют в медицине.

Технология производства искусственных минералов основана на синтезе кристаллов из углерода при повышенном давлении. Выращивание кристаллов отличается кропотливостью процесса.

Искусственные алмазы реагируют на магниты. Чтобы отличить синтетические элементы от оригиналов применяются всевозможные методики. С помощью спектроскопического анализа можно выявить линии металлов в кристаллах, полученных методом выращивания. Флуоресцентный анализ помогает определить синтезированные кристаллы.

Для имитации бриллиантов применяются такие материалы, как сапфир, циркон, горный хрусталь и стекло.

Уход за алмазными изделиями

Как и другие драгоценные камни изделия из алмазов требуют специального ухода. Украшения необходимо чистить регулярно. Если этого не делать, может появиться белесый налет. И чтобы его убрать понадобится обратиться в мастерскую для шлифовки изделия.

Уход за алмазными изделиями заключается в проведении простых процедур:

Во время очистки изделия необходимо надевать перчатки, так как камень отличается чувствительностью к жиру, покрывающему кожный покров.
Для процедуры очищения можно использовать мягкую ткань без ворса. Чтобы убрать грязь с помощью влажной чистки, нужно применять мягкий бархатный материал.
Оптимальное средство для чистки – мыльный раствор низкощелочного типа. В жидкости можно подержать изделие в течение нескольких минут, а затем протереть его насухо.
Нельзя проводить процедуру с применением высоких температур. Раствор должен быть прогрет не более, чем на 40 градусов.
Для высушивания не рекомендуется использовать фен.
Нельзя камни на долгое время оставлять под прямыми солнечными лучами.

Для процедуры очистки можно применить водку или медицинский спирт, который предварительно нужно соединить с водой. После обработки минерал натирается бархатной тканью. Для очищения украшений нельзя использовать некоторые виды средств, которые причинят вред не только камню, но и оправе. Не рекомендуется применять соду, которая может повлиять на внешний вид изделия. Оно потеряет свой блеск и станет тусклым или матовым. Перекись водорода, марганец и уксус способствуют окислению золотого обрамления и тусклости бриллианта.

Под воздействием йода золото может изменить цвет. Хлорка также сильно влияет на оттенок золота и обесцвечивает его. Нельзя применять для водных процедур чистящие бытовые средства, в которых содержится большой процент абразивных и щелочных материалов. Абразивные компоненты могут поцарапать поверхность золота или привести к тусклости камня. Украшения можно очищать и с помощью зубной щетки, но только с мягкой щетиной.

Грязь часто скапливается в застежках, замках и в местах крепления камня. Нельзя пытаться убрать загрязнения с помощью иглы. Это может спровоцировать появление царапин.

На чистоту бриллианта оказывает влияние качество обработки и цвет изделия. Это показатель зависит от наличия дефектов. Цена на минерал среднего качества составляет от 500 долларов за карат. Стоимость ювелирных изделий зависит от веса, цвета, чистоты и огранки. Используя полезные рекомендации по определению оригинала, можно подобрать качественный минерал. А простые советы по уходу позволят на долгое время сохранить привлекательный внешний вид, не прибегая к шлифовке поверхности.