Алмаз - минерал, который является не чем иным, как модификацией углерода. Чистый алмаз имеет формулу, состоящую всего из одного элемента. Камень обладает уникальными свойствами в природе, поэтому кристаллическая решетка алмаза заинтересовала ученых, и структура вещества продолжает изучаться.

Идеальный алмаз можно представить как гигантскую молекулу углерода. Состав минерала ученые изучили только в конце XVIII века. С того момента начались попытки искусственного синтеза алмаза в лабораториях, но они были бессмысленными, поскольку отстроить кристаллическую решетку с нуля не получалось.

Структура алмаза

А еще техника не была на таком уровне, чтоб создать условия для образования алмаза. Только в пятидесятых годах ХХ века ученые смогли синтезировать алмаз самостоятельно. Этим занимались такие страны, как СССР, США и ЮАР.

Строение вещества

Вся загвоздка и сложность производства заключалась в уникальной структуре алмаза. Между атомами в химии может сформироваться четыре типа связи:

• ковалентная;
• ионная;
• металлическая;
• водородная.

Самая прочная из них - ковалентная связь. Она также имеет свои подвиды: сигма-связи и пи-связи. Второй подвид менее прочный. В алмазе есть несколько миллионов атомов углерода, которые соединены между собой с помощью ковалентных связей.

Пространственное расположение атомов и их соединения называются кристаллической решеткой. Именно ее строение и обусловливает такую характеристику, как твердость вещества. Элементарная ячейка структуры алмаза выглядит как куб. То есть алмаз кристаллизуется в кубической сингонии, если пользоваться научной терминологией.

На вершинах этого куба находится по атому углерода. По одному атому располагается в каждой грани, а еще четыре - внутри куба. Центральные атомы в гранях являются общими для двух ячеек, а те, что находятся в вершинах куба, - общие для восьми ячеек. Между собой атомы соединены ковалентными сигма-связями.

Такая структура и упаковка считается наиболее плотной. Каждый атом углерода располагается в центре тетраэдра и связан по всем сторонам. Поскольку валентность углерода равняется четырем, то все связи оказываются перекрытыми, и взаимодействие с веществом со стороны невозможно.

Расстояние между атомами одинаковое, свободных электронов нет, поэтому минерал является хорошим диэлектриком. Твердость алмаза достигается именно благодаря такому строению. Эти характеристики, в свою очередь, и стали причиной широкого использования камней. Они применяются не только в ювелирном деле, но и в качестве абразива, а также покрытия для инструментов.

Но не все в природе идеально. Даже в алмазах часто встречаются примеси. Такая структура позволяет минералу выглядеть абсолютно прозрачным, без включений. Но добываемые камни не всегда обладают ювелирными свойствами из-за большого количества дефектов и примесей.

Кристалл алмаза может содержать такие вещества:

• алюминий;
• кальций;
• магний;
• гранит.

Иногда в составе встречается вода, углекислота или другие газы. Примеси в кристалле располагаются неравномерно и несколько нарушают кристаллическую структуру. Если дефекты располагаются на периферии, что происходит чаще, тогда с ними можно бороться с помощью огранки.

Аллотропные модификации

Не только алмаз имеет подобный тип строения кристаллической решетки. Другие элементы из четвертой группы также имеют похожую структуру. Но все дело в атомной массе. Атомы углерода располагаются на близком расстоянии друг от друга, что делает связи прочнее. А вот с увеличением атомной массы элементы располагаются дальше и прочность соединений между ними падает.

А также у углерода есть в природе аллотропные модификации, куда, кроме алмаза, входят и другие вещества:

• графит;
• лонсдейлит;
• сажа, уголь;
• фуллерены;
• углеродные нанотрубки.

Ученых интересовала возможность превращения графита в алмаз. Сделать это можно только под действиями очень высокого давления и температуры.

Все дело в том, что графит отличается по пространственному расположению атомов и связям между ними. Если у алмаза все связи ковалентные-сигма, то пространственные связи графита - пи-соединения. А также в решетке графита остается несколько свободных электронов у атомов, которые перемещаясь, создают эффект электропроводности. Такая форма решетки называется гексагональной. Поэтому графит по шкале твердости имеет показатель единицу.

Лонсдейлиты еще не изучены окончательно, поскольку их добывают либо искусственно, либо из метеоритов, упавших на землю.

А вот фуллерены имеют кристаллическую решетку, напоминающую мяч, сложенный из восьмиугольников. По углам фигур расположены не атомы, а молекулы углерода. Эти вещества также продолжают исследовать.

Химический состав алмаза записывается формулой или элементом С.

Кроме показателя твердости - 10 из 10 по шкале Мооса - алмаз обладает такими характеристиками:

• Плотность - 3,5 г/см3.
• Камень довольно хрупкий. Несмотря на твердость, алмаз можно разрушить резким ударом.
• Спайность. Плотность у вещества неравномерная. Камень раскалывается по параллельным граням кристалла. Спайность должна учитываться при огранке камня, поскольку расчет ювелира и последующий удар определяет плоскость скола и отсекает ненужные примеси.
• Камень должен быть прозрачным. Тогда после огранки он будет играть на свету. Самые дорогие экземпляры называют алмазами чистой воды. Но все равно встречается до 5 % примесей в структуре, что искажает кристаллическую решетку, а иногда и портит вид камня.
• Если воздействовать на камень рентгеновскими лучами, то прочность ковалентных связей нарушится. В результате решетка станет рыхлой и твердость вещества также снизится. Но после этой процедуры появится интересное свойство: камень будет излучать свет в синей и зеленой части спектра.

В природе добытый минерал имеет форму кристалла с разным количеством граней. Иногда добывают не полные камни, а только сколы от больших алмазов. Определить скол это или полноценный минерал можно, изучив строение кристаллической решётки. Грани минералов часто покрыты наростами и углублениями.

Цвет алмаза также отличается разнообразием. Встречаются желтые, красноватые или даже черные оттенки алмазов. Конечно, кристаллическая решетка у камней изменена. Но свойства от этого страдают не сильно. Такие минералы называют фантазийными. Их окраска может быть неравномерной и зависеть от примесей в структуре.

Идеальное строение существует только у искусственных алмазов. Производство этих камней требует затравки в виде натурального кристалла, а также большого количества денежных вложений и аппаратуры. Но именно изучение кристаллической решетки и повлияло на развитие этой отрасли.

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»

Самым твердым камнем в мире является одна из модификаций углерода алмаз, формула которого обозначается латинской литерой С. Это простое вещество с кристаллической гранецентрированной кубической решеткой. Он плохо проводит электрический ток, устойчив при высоком давлении и не плавится при естественных температурах. Среди главных физических свойств алмаза следует отметить высокую плотность, хрупкость, прозрачность и невероятной красоты блеск.

Алмаз: что это и как он появился

Об истории происхождения алмаза известно чрезвычайно мало. Ученые считают минерал алмаз ровесником нашей планеты. Его сформировали несколько миллионов лет назад высокое давление и температура. Структура минерала представлена атомами углерода, с которыми мы повседневно встречаемся в быту (стержни карандашей изготавливают из графита, который также состоит из чистого углерода).

В природе алмазы существуют в виде небольших кристаллов, которые крайне редко достигают размеров птичьего яйца.

Ископаемые и добываемые в шахтах алмазы — это камни, которые имеют чрезвычайно плотное строение и в чистом виде тверже любого из известного сегодня вещества.

Интересно, от какого слова произошло слово алмаз.

Происхождение слова алмаз имеет давнюю историю. Древние римляне и греки называли его Adamas, что обозначает «твердый» или «непобедимый».

Уже от греческого «Адамас» произошло арабское слово «Алмас», которое в русском языке превратилось в привычное нашему уху «Алмаз».

На английском языке алмаз называют Diamond, а в славянских языках эти минералы называют диамантами.

Легендарный камень с длинной историей

О драгоценных камнях алмазах впервые заговорили более 5 тысяч лет назад, когда жители Индии обратили внимание на блестящие камни, которые невозможно было разбить, но с их помощью легко обрабатывались другие минералы.

Природный алмаз привлекал древних жителей Индии своей прозрачностью и блеском, постепенно став своеобразными твердыми деньгами, за которые можно было приобретать еду, одежду и другие ценности. Многочисленные правители страны не подвергали эти камни никакой обработке, а хранили в целом виде, помещая в сокровищницы.

В Европе о существовании кристаллов алмаза узнали лишь в эпоху Александра Македонского, который организовал поход на Индию для того, чтобы захватить эти драгоценные камни.

Лишь в средние века мастера бельгийского города Брюгге научились обрабатывать эти минералы, превращая их в бриллианты.

Самоцветный камень с сильным блеском

Геммология алмаза относит этот кристалл к самоцветным камням. Она изучает его химический состав, физические и оптические свойства, а также декоративные и художественные характеристики.

Алмазы — это кристаллы, имеющие натуральный блеск. По сравнительной шкале плотности Мооса они имеют максимальное значение 10 и пригодны для обработки любых других минералов.

Чаще всего встречаются бесцветные прозрачные минералы, но изредка они могут иметь розовые, голубоватые, серые, желтые и даже зеленоватые оттенки. Это связано с тем, что под воздействием высокой температуры и давления в углерод вступает в химические реакции с другими веществами, изменяя структуру кристаллической решетки алмаза.

Чаще всего его добывают в горных породах, находящихся на глубине 600 и более метров. Крайне редко залежи выходят на поверхность и их можно добывать, просто просеивая грунт.

Классификация по химическому составу

В чистом виде алмаз в природе встречается чрезвычайно редко. Основная масса кристаллов имеет определенные изъяны, связанные с присутствием «чужих» атомов бора или азота, либо с отсутствием отдельных фрагментов кристаллической решетки.

В зависимости от строения кристаллической решетки выделяют тип и класс этого минерала:

• наиболее распространенный в природе тип I с присутствующими отдельными атомами азота;
• имеющие желтоватый оттенок тип IA, в котором находятся группы атомов азота;
• крайне редкий тип IB, в котором содержание азота минимально, а камни имеют оранжевый, коричневый и даже зеленый цвет;
• тип II, практически совсем не содержащий азот;
• чистые или стопроцентные алмазы типа IIA совсем не содержат в своем составе азота;
• имеющие голубой или серый цвет алмазы типа IIB содержат бор в различных концентрациях.

Раньше описание добытых минералов проводили на глаз, а теперь для этих целей используют специальное оборудование.

Добыча алмаза и его превращение в бриллиант

Алмаз относится к полезным ископаемым с самоцветными характеристиками. Сегодня его значение в мире несколько отличается от средневекового, поскольку камень используется в промышленности для ведения геологоразведочных и буровых работ. Для создания на основе кристалликов алмаза промышленных буров не станет препятствием ни одна горная порода, а геологоразведчики без проблем получают сведения о строении земной коры.

Для добычи минерала необходимо найти кимберлитовую трубку, через которую в древние времена происходило глубинное извержение веществ, содержащихся в земном ядре. Из содержащейся в ней породы добывают алмаз наивысшего качества, который после обследования на цвет и наличие трещин подвергается классификации.

Наиболее элитным считается алмаз, не имеющий вкраплений постороннего вещества. Он отправляется на огранку, после чего из него получается сверкающий на солнце своими многочисленными гранями бриллиант.

Как выглядят алмазы

Несмотря на распространенное у обывателей мнение, настоящий алмаз, который находится в горной породе, очень сильно отличается от ограненного бриллианта. Он практически не имеет природного блеска и приобретает его лишь после обработки водой. Неспециалист может легко пройти мимо такого минерала, даже не подозревая, что перед ним лежит настоящее сокровище.

Очень часто встречаются дефекты структуры кристалла, который при ударе способен рассыпаться на десятки осколков.

Уникальное строение алмаза обусловливает его включающие цвет, прозрачность наличие блеска и практически полное отсутствие электропроводности.

Плотность алмаза значительно выше, чем у графита, хотя их химическая классификация является абсолютно одинаковой. Молярная масса того и иного вещества составляет 12 граммов на моль, но структура алмаза намного плотнее, чем графита.

Молекулы с прочной химической связью

Химический состав алмазов представлен обычным углеродом, однако необычное молекулярное строение придает веществу свойства, характерные только для него.

По таблице Менделеева минерал обозначается С (углерод), точно так же, как и родственный ему графит. Алмазы состоят из атомов углерода, которые расположены в вершинах сложной конструкции. Кристаллическая решетка алмаза гранецентрированная, кубическая. Она делает минерал чрезвычайно устойчивым к внешним воздействиям.

Молекулы, входящие в состав алмаза, представляют собой кристаллы, имеющие форму куба, вершины которого фиксируются атомами углерода. Внутри кристалла расположены еще 4 атома углерода, имеющие химическую связь с вершинами такого куба. Такие особенности строения обеспечивают своеобразное движение электронов атомов углерода, а кристаллическая решетка становится необычайно прочной.

Аналогичное молекулярное и немолекулярное строение имеют кремний, низкотемпературная модификация олова и некоторые другие простые вещества.

Искусственные камни и их использование

Сегодня ученые научились в лабораторных и промышленных условиях создавать искусственные алмазы. Под действием высоких температур и давления они образуются и состоят из углерода, а их уникальный состав зависит он использующихся в процессе производства веществ.

Искусственные алмазы чаще всего применяются для изготовления инструментов, способных резать и полировать другие минералы, а также проводить полноценную огранку натуральных камней, превращая их в бриллианты.

Характеристики и виды натуральных камней напрямую зависят от их химического состава, а также присутствия в естественных образованиях атомов азота и бора.

Ювелиры подразделяют эти камни на несколько классов. Характеристика минерала определяется по чистоте, цвету и размеру. Бывают алмазы различных цветов и оттенков, и их оценка в большинстве случаев проводится уже после проведения огранки.

Способы огранки

Виды алмазов и их названия чаще всего зависят от прозрачности. Специалисты предварительно тщательно изучают минерал, удаляя даже малейшие трещины и дефекты, какие бывают на камне. Только после этого приступают к его обработке.

Чаще всего изготавливается бриллиант с полуправильными гранями и ромбододекаэдр. Это двенадцатигранник. состоящий из одинаковых ромбов и имеющий 14 вершин.

Такой тип огранки подходит ко всем разновидностям бриллиантов, даже если они полупрозрачны. В мире очень редко встречаются другие типы огранки, которые связаны с желанием максимально сохранить величину добытого в естественных условиях алмаза.

Из-за высокой плотности, для огранки используют инструменты, режущие части которых изготовлены из этого же материала, а полировка граней проводится при помощи алмазной пыли, как правило. искусственного происхождения.

Цвета и оттенки обработанных камней

Далее мы расскажем, какого цвета бывает алмаз. Цветовая гамма этого минерала в естественных условиях не отличается большим разнообразием. Чаще всего встречается прозрачный алмаз, не имеющий цветовых вкраплений.

Гораздо реже в естественной среде встречаются цветные бриллианты

Крайне редко цвет алмаза может быть голубой, серый, розовый, желтый или коричневый. В мире известны всего несколько месторождений, где добывают синие и черные минералы, которые, скорее всего, имеют космическое происхождение и попали на Землю вместе с метеоритами.

Если говорить, о том, какого цвета бывает бриллиант, то здесь ситуация несколько иная. Благодаря большому количеству искусственного камня, ювелиры могут придавать им различную окраску оттенков. Существуют бриллианты, очень существенно отличающиеся по цвету от естественных камней.

Если раньше цвет драгоценного изделия зависел от того, какой у алмаза цвет, то в последние годы публике показали коричневый камень и познакомили с огненным алмазом.

Физико-химические свойства минерала

Уникальные свойства алмаза сделали этот минерал чрезвычайно востребованным не только как драгоценные камень. Оптические свойства и способность кристаллов преломлять свет делают их необходимыми в научных исследованиях, а возможность создания практически нетупящихся медицинских инструментов увеличивает их востребованность в хирургии.

Физические и химические свойства минерала напрямую зависят от содержащихся в нем примесей. Алмаз — это простое вещество, основу которого составляют соединенные в гранецентрированный кристалл атомы углерода. Удельный вес алмазов составляет 12 гр на моль, но наличие примесей может несколько менять этот показатель.

Твердый камень с высокой прозрачностью

Идеальные камни, в которых отсутствуют примеси, являются полностью прозрачными и имеют очень высокие показатели преломления алмазом света.

Они отлично преломляют свет, разделяя его на все цвета радуги, что очень ценится в ювелирном производстве. Норма преломления алмаза составляет от 2,417 до 2,421 единиц, а коэффициент дисперсии — 0,0574.

Чем больше преломляется угол света, тем лучше блестит и играет цветами бриллиант.

Преломление света позволяет бриллианту лучше чем кварц изменять его скорость, перенаправляя в другую среду.

Алмазы часто используются для демонстрации оптических характеристик света и показа разделения его на цветовые фрагменты, зависящие от длины волн.

По физическим свойствам алмазы разделяют на прозрачные, полупрозрачные и непрозрачные. Они могут иметь алмазный жирный блеск и плотность. Один кубический сантиметр камня может обладать массой от 3,5 до 3,53 граммов, а его твердость составляет максимального показателя 10 по шкале Мооса.

Обладает максимальной теплопроводностью

Эти основные физические свойства минерала делают его чрезвычайно востребованным в промышленности, науке и медицине, где используются при изготовлении сложного инструментария и оптических приборов.

Минералы отличаются хрупкостью и чрезвычайно высокой теплопроводностью. При комнатной температуре их теплопроводность в 4 раза выше, чем у меди.

Высокий показатель преломления кристаллов позволяет создавать приборы для научных исследований, превращать энергию солнечных лучей в электричество, а также изготавливать полупроводники способные работать при температуре до 100 градусов Цельсия.

Алмаз плавится при температуре 3700-4000 градусов, а горит при 850 градусах Цельсия. При горении минерал светится голубым, желтым и зеленым цветом, но делать это крайне дорого и невыгодно.

Химические свойства алмазов зависят от входящих в него механических включений.

С точки зрения химии этот камень является обычным углеродом, имеющим такой же атомарный состав, как и графит.

Алмаз в химии — это изоморфное вещество, в состав которого при создании определенных условий может входить азот, бор, а также алюминий и кремний.

Большинство натуральных алмазов содержат атомы азота, которые заменяют вершины гранецентрированных кристаллов. Содержащие азот минералы характеризуются высокими люминесцентными свойствами, а также способностью рассеивать рентгеновские лучи.

Натуральный камень является отличным диэлектриком, не растворяется в кислотной и щелочной среде. При производстве искусственных кристаллов в их состав вводятся алюминий и кремний, которые придают им отличительные характерные особенности, востребованные в той или иной сфере.

Для чего используют алмазы

Как уже говорилось выше, традиционное использование алмазов для огранки и получения бриллиантов, постепенно теряет свою актуальность. Физические и химические свойства этого минерала сделали его чрезвычайно востребованным в различных сферах современной жизни.

Камень очень твердый, является отличным диэлектриком и обладает высокой теплопроводностью. На этом основании применение алмаза получило большое распространение в промышленности.

С помощью алмазных инструментов проводится высокоточная резка любых материалов. Специальными коронками из этого материала оснащают буровые установки, проводящие геологоразведку и забуривание шурфов в шахтах и карьерах.

Алмазная смазка имеет чрезвычайно низкий показатель трения по металлу (0,1) за счет образования пленок адсорбированного газа, а сами камни отлично прилипают к жировым смесям. Ее используют для смазывания различных деталей и инструментов, которые значительно повышают свой рабочий ресурс и реже выходят из строя.

Современная промышленная добыча

В древние времена алмазы находили на местах обвалов горной породы в Гималаях (Индия), но такой способ добычи является устаревшим и невыгодным.

Сегодня для поиска натуральных камней проводят открытие новых карьеров и шахт.

В связи с тем, что этот минерал образовался в глубине земной коры, основная глубина залегания месторождений составляет 600 и более метров.

Геологи проводят разведку территории и находят кимберлитовые трубки, в которых могут находиться эти самоцветные камни.

Шахтным или открытым способом до нужной глубины удаляется земля, а для твердых пород используется помощь направленного взрыва.

При достижении кимберлитовой трубки в разные стороны прокладываются тоннели, а порода поднимается на переработку. Обычно для получения 1 карата алмазов требуется переработать несколько сотен тонн всех добытых в шахте или карьере пород.

Искусственные минералы

Используемые в современной промышленности алмазы получают из графита, который подвергается чрезвычайно высокому давлению и изменяет свою структуру. Для этого используется метод синтеза агломерата или искусственный синтетический способ получения камня

Получаемый с помощью специальной технологии агломерированный минерал по своим физико-химическим свойствам ни в чем не уступает настоящему, но стоит значительно дешевле.

Министерство финансов РФ в результате открытого аукциона по реализации на внутреннем рынке алмазов специальных размеров массой 10,8 карата и более, проведенного на территории Гохрана России, реализовало камней общей массой 3,4 тысячи карата на общую сумму около 12,8 миллиона долларов, сообщили РИА Новости в Гохране.

Первая "С" - carat weight (вес). На этом этапе идет точное определение веса камня путем взвешивания на весах или расчета по формулам, если бриллиант закреплен в изделии. Вес бриллианта выражается в каратах.

Вторая "С" - color (цвет). Совершенно бесцветные алмазы встречаются довольно редко, и практически все камни имеют оттенки различных цветов и интенсивностей. В задачу эксперта входит точное определение интенсивности и цвета бриллианта при стандартном освещении с использованием эталонов цвета.

Третья "С" - clarity (чистота). На этом этапе выявляются все внутренние несовершенства (дефекты) камня.

Четвертая "С" - cut (качество огранки). На этом этапе дается характеристика формы бриллианта, качества огранки и финишной обработки.
На основании этих параметров можно судить о том, как данный бриллиант выделяется среди других бриллиантов, на основании чего он может быть дороже, или, наоборот, дешевле.

В этой статье:

Алмаз - это драгоценный минерал, который одновременно является самым твердым веществом на Земле. А также среди драгоценностей алмаз выступает одним из самых дорогих камней, привлекающих внимание девушек. Поэтому многим интересно, как образуется камень, какая формула алмаза и можно ли его вырастить в лаборатории. Ученые по-прежнему после столетия опытов не могут ответить на все вопросы с точностью, поскольку в некоторых ситуациях камень ведет себя аномально.

Формула вещества

Состоит алмаз полностью из углерода. Этого элемента содержится около 0,15% в Земной коре. Атомный номер вещества - 6, что говорит о количестве протонов в ядре. Соответственно, у алмазов, которые полностью состоят из углерода, то есть являются аллотропной формой этого вещества, атомный номер такой же.

Расположение атомов у алмаза и графита

Такое понятие, как форма аллотропной модификации, означает, что из простого вещества, например, углерода, могут формироваться другие простые вещества, которые будут отличаться между собой свойствами и строением атомов. То есть содержание одно, а форма и вид - абсолютно разные, взять хотя бы противоположности: графит и алмаз. При этом углерод - один из немногих веществ, которое имеет несколько форм модификаций.

Выделяют такие вещества, которые состоят только из углерода:

• алмаз;
• графит;
• карбин;
• лонсдейлит;
• фуллерены;
• углеродные нанотрубки для изготовления микроволокон;
• графен;
• уголь, сажа.

Интересным вопросом для ученых является вопрос, можно ли превратить одну аллотропную модификацию в другую. Как раз этим они и занимаются по отношению к графиту и другим веществам из этой группы. Поскольку стоимость алмаза - самая высокая, а цена других модификаций ниже. Пока процесс возможен только лишь в обратную сторону: если алмаз нагреть без воздуха до температуры свыше 500 градусов по Цельсию, то камень взорвется и превратится в графит. При этом дальнейшее плавление камня показывает аномальные результаты, отличные от других веществ. А вот в обратном направлении реакция не происходит.

Разница между модификациями объясняется строением кристаллической решетки вещества. Химическая формула тут не играет никакой роли. Вся суть заключается в пространственной конфигурации атомов углерода и связи между ними. Так, в строении алмаза решетка имеет кубическое строение.

Связь между атомами - самая прочная, с точки зрения химии, ковалентная. При этом кубическая система использует всего 18 атомов и считается самой плотной формой упаковки этих частиц. Поэтому алмаз и является самым твердым веществом планеты.

В центрах граней тетраэдра также располагаются атомы, связанные между собой ковалентно. А вот если рассматривать тот же графит, то в его кристаллической решетке часть связей ковалентная, а часть дисульфидная, которая имеет свойство разрываться. Вследствие этого электроны могут мигрировать, и вещество получает металлические свойства.

Но это разбор атомных форм углерода, поскольку именно атомы и формируют кристаллическую решетку. А вот недавно ученые обнаружили и молекулярные формы вещества в составе фуллеренов, многогранников из углерода. Сейчас обнаружили новые молекулярные соединения с содержанием углерода - от С60 до С540, над которыми проводятся исследования.

На основе формулы, а также конфигурации атомов, ученые пытаются воссоздать картину в лабораторных условиях. В природе алмазы находят в кимберлитовых и лампроитовых трубках, а также на россыпях. Камни формируются миллионы лет в определенных условиях с участием магматических пород, сейсмоактивности, а также под действием высоких температур.

Существует и версия о занесении алмаза вместе с метеоритами, поскольку углерода достаточно много в космическом пространстве. А также одну из его модификаций - лосдейлит - ученые обнаружили в составе метеоритов.

На сегодняшний день алмазы изготавливают такими способами:

• Под давлением и высокой температурой в специальных машинах. Ученые добиваются от графита образования новых ковалентных связей. Такой тип камней называют HPHT.
• Пленочный способ происходит также с участием графита, осаждение которого происходит под действием паров метана.
• Производство камней вследствие взрывного синтеза.

Даже несмотря на то, что все знают формулу бриллианта, ну или его не ограненного вещества (алмаза), никто из ученых не смог с точностью воспроизвести камень с таким же строением кристаллической решетки, как это сделала природа. Поэтому стоимость камня держится на высоком уровне, а добыча из недр Земли не прекращается.

Физические свойства алмазов

Примеси в составе алмаза

Конечно, в природе не бывает ничего идеального. Так, и в алмазы входят определенные примеси, которые никак не отображаются на формуле вещества, хотя они влияют на его внешний вид. В частности, меняется оттенок и прозрачность камня, но не его свойства. Количество таких примесей может достигать 1018 атомов на 1 см3. И в зависимости от вида примесей, камень приобретает оттенок, а также меняется стоимость алмаза. Среди таких примесей выделяют:

• кремний;
• кальций;
• магний;
• азот;
• алюминий.

Чтоб не нарушить формулу и состав камня, таких веществ должно быть не более 2% одного вида, и не более 5% в целом. Если количество примесей в алмазе больше, то камень значительно меняет внешний вид и не используется в ювелирном деле, а отправляется на нужды промышленности.