Камень алмаз: как он выглядит, его химическая формула и свойства

Не плавится при естественных температурах.

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.

Имеют очень плотное строение

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.

Обнаружили 5 тысяч лет назад

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.

Имеют натуральный блеск и разные оттенки

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.

Раньше чистоту определяли на глаз

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.

Новейшее 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.

После огранки

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.

Природный блеск пока отсутствует

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.

Макет кристаллической решетки

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.

Оборудование для искусственного выращивания

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.

Разноцветные камешки

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.

Алмазной напыление

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.

Далее расскажем, какими свойствами обладает алмаз и что сделало этот минерал чрезвычайно популярным в нынешнее время не только в качестве драгоценностей.

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.

Преломление солнечного света

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.

Прозрачные, полупрозрачные и непрозрачные

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.

Прибор для проверки подлинности

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.

Не растворяется в кислотно-щелочной среде

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.

Высокоточная резка

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.

Кимберлитовые трубки

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.

Кусок графита

Добавляя необходимые химические элементы получают вещество с уникальными свойствами, которое подходит для ювелирных украшений и других потребностей человечества.

Поставьте класс, если статья была для вас интересна и полезна.

Поделитесь ей со своими друзьями в социальных сетях.

Расскажите в комментариях о своем опыте знакомства с алмазами.

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Непознанное: информационный сайт о магии, эзотерики, все про талисманы и обереги