Як виглядає алмаз: формула, хімічні і фізичні властивості

Самим твердим каменем в світі є одна з модифікацій вуглецю алмаз, формула якого позначається латинською літерою С. Це проста речовина з кристалічною гранецентрированной кубічної гратами. Він погано проводить електричний струм, стійкий при високому тиску і не плавиться при природних температурах. Серед основних фізичних якостей алмазу слід зазначити високу щільність, крихкість, прозорість і неймовірної краси блиск.

Алмаз: що це і як він з’явився

Про історію походження алмазу відомо надзвичайно мало. Вчені вважають мінерал алмаз ровесником нашої планети. Його сформували кілька мільйонів років тому високий тиск і температура. Структура мінералу представлена ​​атомами вуглецю, з якими ми повсякденно зустрічаємося в побуті (стрижні олівців виготовляють з графіту, який також складається з чистого вуглецю).

У природі алмази існують у вигляді невеликих кристалів, які вкрай рідко досягають розмірів пташиного яйця.

Викопні і видобуваються в шахтах алмази – це камені, які мають надзвичайно щільне будова і в чистому вигляді твердіше будь-якого з відомого сьогодні речовини.

Цікаво, від якого слова походить слово алмаз.

Мають дуже щільне будова

Походження слова алмаз має давню історію. Стародавні римляни і греки називали його Adamas, що позначає «твердий» або «непереможний».

Уже від грецького «Адамас» відбулося арабське слово «Алмас», яке в російській мові перетворилося в звичне нашому вуху «Алмаз».

Англійською мовою алмаз називають Diamond, а в слов’янських мовах ці мінерали називають діамантами.

Легендарний камінь з довгою історією

Про коштовні камені алмазах вперше заговорили більше 5 тисяч років тому, коли жителі Індії звернули увагу на блискучі камені, які неможливо було розбити, але з їх допомогою легко оброблялися інші мінерали.

Виявили 5 тисяч років тому

Природний алмаз привертав древніх жителів Індії своєю прозорістю і блиском, поступово ставши своєрідними твердими грошима, за які можна було купувати їжу, одяг та інші цінності. Численні правителі країни не піддавали ці камені ніякій обробці, а зберігали в цілому вигляді, поміщаючи в скарбниці.

У Європі про існування кристалів алмазу дізналися лише в епоху Олександра Македонського, який організував похід на Індію для того, щоб захопити ці дорогоцінні камені.

Лише в середні століття майстра бельгійського міста Брюгге навчилися обробляти ці мінерали, перетворюючи їх в діаманти.

Самоцвітний камінь з сильним блиском

Геммология алмазу відносить цей кристал до самоцвітним камінню. Вона вивчає його хімічний склад, фізичні і оптичні властивості, а також декоративні та художні характеристики.

Мають натуральний блиск і різні відтінки

Алмази – це кристали, які мають натуральний блиск. За порівняльної шкалою щільності Мооса вони мають максимальне значення 10 і придатні для обробки будь-яких інших мінералів.

Найчастіше зустрічаються безбарвні прозорі мінерали, але зрідка вони можуть мати рожеві, блакитні, сірі, жовті і навіть зелені відтінки. Це пов’язано з тим, що під впливом високої температури і тиску в вуглець вступає в хімічні реакції з іншими речовинами, змінюючи структуру кристалічної решітки алмазу.

Найчастіше його добувають в гірських породах, що знаходяться на глибині 600 і більше метрів. Вкрай рідко поклади виходять на поверхню і їх можна добувати, просто просіюючи грунт.

Класифікація за хімічним складом

У чистому вигляді алмаз в природі зустрічається надзвичайно рідко. Основна маса кристалів має певні вади, пов’язані з присутністю «чужих» атомів бору або азоту, або з відсутністю окремих фрагментів кристалічної решітки.

Раніше чистоту визначали на око

Залежно від будови кристалічної решітки виділяють тип і клас цього мінералу:

  • найбільш поширений в природі тип I з присутніми окремими атомами азоту;
  • мають жовтуватий відтінок тип IA, в якому знаходяться групи атомів азоту;
  • вкрай рідкісний тип IB, в якому вміст азоту мінімально, а камені мають помаранчевий, коричневий і навіть зелений колір;
  • тип II, практично зовсім не містить азот;
  • чисті або стовідсоткові алмази типу IIA зовсім не містять в своєму складі азоту;
  • мають блакитний або сірий колір алмази типу IIB містять бор в різних концентраціях.

Раніше опис здобутих мінералів проводили на око, а тепер для цих цілей використовують спеціальне обладнання.

новітнє обладнання

Видобуток алмазу і його перетворення в діамант

Алмаз відноситься до корисних копалин з самоцвітними характеристиками. Сьогодні його значення в світі дещо відрізняється від середньовічного, оскільки камінь використовується в промисловості для ведення геологорозвідувальних і бурових робіт. Для створення на основі кристалів алмазу промислових бурів не стане перешкодою ні одна гірська порода, а геологорозвідники без проблем отримують відомості про будову земної кори.

Для видобутку мінералу необхідно знайти кімберлітові трубку, через яку в стародавні часи відбувалося глибинне виверження речовин, що містяться в земному ядрі. З міститься в ній породи видобувають алмаз найвищої якості, який після обстеження на колір і наявність тріщин піддається класифікації.

Найбільш елітним вважається алмаз, який не має вкраплень стороннього речовини. Він вирушає на огранювання, після чого з нього виходить блискучий на сонці своїми численними гранями діамант.

після ограновування

Як виглядають алмази

Незважаючи на поширену у обивателів думку, справжній алмаз, який знаходиться в гірській породі, дуже сильно відрізняється від ограненного діаманта. Він практично не має природного блиску і набуває його лише після обробки водою. Неспеціаліст може легко пройти повз такого мінералу, навіть не підозрюючи, що перед ним лежить справжній скарб.

Дуже часто зустрічаються дефекти структури кристала, який при ударі здатний розсипатися на десятки осколків.

Унікальна будова алмаза обумовлює його включають колір, прозорість наявність блиску і практично повна відсутність електропровідності.

Щільність алмазу значно вище, ніж у графіту, хоча їх хімічна класифікація є абсолютно однаковою. Молярна маса того і іншого речовини становить 12 грамів на моль, але структура алмазу набагато щільніше, ніж графіту.

Природний блиск поки відсутній

Молекули з міцної хімічним зв’язком

Хімічний склад алмазів представлений звичайним вуглецем, проте незвичайне молекулярну будову надає речовині властивості, характерні тільки для нього.

По таблиці Менделєєва мінерал позначається С (вуглець), точно так же, як і споріднений йому графіт. Алмази складаються з атомів вуглецю, які розташовані в вершинах складної конструкції. Кристалічна решітка алмаза гранецентрированная, кубічна. Вона робить мінерал надзвичайно стійким до зовнішніх впливів.

Молекули, що входять до складу алмазу, являють собою кристали, що мають форму куба, вершини якого фіксуються атомами вуглецю. Усередині кристала розташовані ще 4 атома вуглецю, що мають хімічну зв’язок з вершинами такого куба. Такі особливості будови забезпечують своєрідний рух електронів атомів вуглецю, а кристалічна решітка стає надзвичайно міцною.

Макет кристалічної решітки

Аналогічне молекулярне і немолекулярное будова мають кремній, низькотемпературна модифікація олова і деякі інші прості речовини.

Штучні камені і їх використання

Сьогодні вчені навчилися в лабораторних і промислових умовах створювати штучні алмази. Під дією високих температур і тиску вони утворюються і складаються з вуглецю, а їх унікальний склад залежить він використовуються в процесі виробництва речовин.

Штучні алмази найчастіше застосовуються для виготовлення інструментів, здатних різати і полірувати інші мінерали, а також проводити повноцінну огранювання натуральних каменів, перетворюючи їх в діаманти.

Характеристики та види натуральних каменів прямо залежать від їх хімічного складу, а також присутності в природних утвореннях атомів азоту і бору.

Устаткування для штучного вирощування

Ювеліри поділяють ці камені на кілька класів. Характеристика мінералу визначається по чистоті, кольором і розміром. Бувають алмази різних кольорів і відтінків, і їх оцінка в більшості випадків проводиться вже після проведення огранки.

способи огранки

Види алмазів і їх назви найчастіше залежать від прозорості. Фахівці попередньо ретельно вивчають мінерал, видаляючи навіть найменші тріщини і дефекти, які бувають на камені. Тільки після цього приступають до його обробці.

Найчастіше виготовляється діамант з напівправильними гранями і ромбододекаедра. Це двенадцатигранник. що складається з однакових ромбів і має 14 вершин.

Такий тип огранки підходить до всіх різновидів діамантів, навіть якщо вони напівпрозорі. У світі дуже рідко зустрічаються інші типи огранки, які пов’язані з бажанням максимально зберегти величину видобутого в природних умовах алмазу.

Через високої щільності, для огранки використовують інструменти, ріжучі частини яких виготовлені з цього ж матеріалу, а полірування граней проводиться за допомогою алмазної пилу, як правило. штучного походження.

Кольори і відтінки оброблених каменів

Далі ми розповімо, якого кольору буває алмаз. Колірна гамма цього мінералу в природних умовах не відрізняється великою різноманітністю. Найчастіше зустрічається прозорий алмаз, який не має колірних вкраплень.

Набагато рідше в природному середовищі зустрічаються кольорові діаманти

Вкрай рідко колір алмаза може бути блакитний, сірий, рожевий, жовтий або коричневий. У світі відомі лише кілька родовищ, де добувають сині і чорні мінерали, які, швидше за все, мають космічне походження і потрапили на Землю разом з метеоритами.

різнокольорові камінці

Якщо говорити, про те, якого кольору буває діамант, то тут ситуація дещо інша. Завдяки великій кількості штучного каменю, ювеліри можуть надавати їм різну забарвлення відтінків. Існують діаманти, дуже істотно відрізняються за кольором від природних каменів.

Якщо раніше колір дорогоцінного вироби залежав від того, який у алмазу колір, то в останні роки публіці показали коричневий камінь і познайомили з вогненним алмазом.

Фізико-хімічні властивості мінералу

Унікальні властивості алмазу зробили цей мінерал надзвичайно затребуваним не тільки як дорогоцінні камінь. Оптичні властивості і здатність кристалів заломлювати світло роблять їх необхідними в наукових дослідженнях, а можливість створення практично нетупящіхся медичних інструментів збільшує їх затребуваність в хірургії.

алмазної напилення

Фізичні та хімічні властивості мінералу безпосередньо залежать від містяться в ньому домішок. Алмаз – це проста речовина, основу якого складають з’єднані в гранецентрированний кристал атоми вуглецю. Питома вага алмазів складає 12 гр на моль, але наявність домішок може дещо змінювати цей показник.

Далі розповімо, якими властивостями володіє алмаз і що зробило цей мінерал надзвичайно популярним в нинішній час не тільки в якості коштовностей.

Твердий камінь з високою прозорістю

Ідеальні камені, в яких відсутні домішки, є повністю прозорими і мають дуже високі показники заломлення алмазом світла.

Вони відмінно заломлюють світло, розділяючи його на всі кольори веселки, що дуже цінується в ювелірному виробництві. Норма заломлення алмазу становить від 2,417 до 2,421 одиниць, а коефіцієнт дисперсії – 0,0574.

Переломлення сонячного світла

Чим більше заломлюється кут світла, тим краще блищить і грає квітами діамант.

Заломлення світла дозволяє діаманту краще ніж кварц змінювати його швидкість, перенаправляючи в інше середовище.

Алмази часто використовуються для демонстрації оптичних характеристик світла і показу поділу його на колірні фрагменти, які залежать від довжини хвиль.

За фізичними властивостями алмази поділяють на прозорі, напівпрозорі і непрозорі. Вони можуть мати алмазний жирний блиск і щільність. Один кубічний сантиметр каменю може мати масу від 3,5 до 3,53 грамів, а його твердість становить максимального показника 10 за шкалою Мооса.

Прозорі, напівпрозорі і непрозорі

Має максимальну теплопровідність

Ці основні фізичні властивості мінералу роблять його надзвичайно затребуваним в промисловості, науці та медицині, де використовуються при виготовленні складного інструментарію та оптичних приладів.

Мінерали відрізняються крихкістю і надзвичайно високою теплопровідністю. При кімнатній температурі їх теплопровідність в 4 рази вище, ніж у міді.

Високий показник заломлення кристалів дозволяє створювати пристрої для наукових досліджень, перетворювати енергію сонячних променів в електрику, а також виготовляти напівпровідники здатні працювати при температурі до 100 градусів Цельсія.

Алмаз плавиться при температурі 3700-4000 градусів, а горить при 850 градусах Цельсія. При горінні мінерал світиться блакитним, жовтим і зеленим кольором, але робити це вкрай дорого і невигідно.

Прилад для перевірки автентичності

Хімічні властивості алмазів залежать від вхідних у нього механічних включень.

З точки зору хімії цей камінь є звичайним вуглецем, що має такий же атомарний склад, як і графіт.

Алмаз в хімії – це изоморфное речовина, до складу якого при створенні певних умов може входити азот, бор, а також алюміній і кремній.

Більшість натуральних алмазів містять атоми азоту, які замінюють вершини гранецентрированную кристалів. Містять азот мінерали характеризуються високими люмінесцентними властивостями, а також здатністю розсіювати рентгенівські промені.

Чи не розчиняється в кислотно-лужного середовища

Натуральний камінь є відмінним діелектриком, не розчиняється у кислотній і лужному середовищі. При виробництві штучних кристалів в їх склад вводяться алюміній і кремній, які надають їм відмінні характерні особливості, затребувані в тій чи іншій сфері.

Для чого використовують алмази

Як вже говорилося вище, традиційне використання алмазів для огранювання і отримання діамантів, поступово втрачає свою актуальність. Фізичні та хімічні властивості цього мінералу зробили його надзвичайно затребуваним в різних сферах сучасного життя.

Камінь дуже твердий, є відмінним діелектриком і має високу теплопровідність. На цій підставі застосування алмазу набуло великого поширення в промисловості.

За допомогою алмазних інструментів проводиться високоточна різання будь-яких матеріалів. Спеціальними коронками з цього матеріалу оснащують бурові установки, які проводять геологорозвідку і буріння шурфів в шахтах і кар’єрах.

високоточна різання

Алмазна мастило має надзвичайно низький показник тертя по металу (0,1) за рахунок утворення плівок адсорбованого газу, а самі камені відмінно прилипають до жирових сумішей. Її використовують для змазування різних деталей і інструментів, які значно підвищують свій робочий ресурс і рідше виходять з ладу.

Сучасна промисловий видобуток

У стародавні часи алмази знаходили на місцях обвалів гірської породи в Гімалаях (Індія), але такий спосіб видобутку є застарілим і невигідним.

Сьогодні для пошуку натуральних каменів проводять відкриття нових кар’єрів і шахт.

У зв’язку з тим, що цей мінерал утворився в глибині земної кори, основна глибина залягання родовищ становить 600 і більше метрів.

Геологи проводять розвідку території та знаходять кімберлітові трубки, в яких можуть знаходитися ці самоцвітні камені.

кімберлітові трубки

Шахтним або відкритим способом до потрібної глибини віддаляється земля, а для твердих порід використовується допомогу направленого вибуху.

При досягненні кимберлитовой трубки в різні боки прокладаються тунелі, а порода піднімається на переробку. Зазвичай для отримання 1 карата алмазів потрібно переробити кілька сотень тонн усього видобутого в шахті або кар’єрі порід.

штучні мінерали

Використовувані в сучасній промисловості алмази отримують з графіту, який піддається надзвичайно високому тиску і змінює свою структуру. Для цього використовується метод синтезу агломерату або штучний синтетичний спосіб отримання каменю

Одержаний за допомогою спеціальної технології агломерований мінерал за своїми фізико-хімічними властивостями ні в чому не поступається справжньому, але коштує значно дешевше.

шматок графіту

Додаючи необхідні хімічні елементи отримують речовину з унікальними властивостями, яке підходить для ювелірних прикрас та інших потреб людства.

Поставте клас, якщо стаття була для вас цікава і корисна.

Поділіться нею зі своїми друзями в соціальних мережах.

Розкажіть в коментарях про свій досвід знайомства з алмазами.

Ссылка на основную публикацию