Состав, структурная формула и прочие особенности алмаза

507-каратный алмаз Cullinan Heritage

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.

1. Структура
2. Свойства
3. Морфология
4. Происхождение
5. Применение
6. Классификация
7. Физические свойства
8. Оптические свойства
9. Кристаллографические свойства

Смотрите так же:

Алмаз

— цена и лечебные, магические свойства

Физические свойства и структура агата

СТРУКТУРА

Кристаллическая структура алмаза

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.

Что такое алмаз

Имеющий особое строение алмаз невероятно прочен. Кристаллическая решётка минерала имеет форму куба, внутри и на вершинах которого расположены атомы углерода. Наличие между этими атомами прочной связи и предопределяет строение драгоценного камня: его твёрдость.

Химическая формула алмаза предельно проста. Он практически полностью состоит из углерода. Поэтому формула алмаза – С (углерод). Доля остальных элементов в составе минерала незначительна (поэтому эти элементы не учитываются в формуле). В целом в природе углерода достаточно мало (около 0,15% от общего числа элементов).

Разнообразие сфер применения натурального сырья обусловлено уникальными характеристиками минерала. Использование драгоценных камней распространено:

• при изготовлении ювелирных изделий;
• в электронике: во избежание перегрева приборов;
• при изготовлении медицинских инструментов.

Состав и физические свойства алмаза обуславливают и применение минерала в сфере телекоммуникаций. Подобное сырье высоко ценится за способность выдерживать резкие перепады температур и напряжения.

Обратите внимание! Химический состав алмаза предопределяет и использование природного сырья в горнодобывающей промышленности: для повышения эффективности бурового долота.

Только 15 % камней, добываемых в мире, в последующем используется для получения бриллиантов из природного сырья. 45 % минералов «условно пригодны» к тому, чтобы подвергать минералы огранке. Оставшееся сырье используется для производственных и промышленных нужд.

СВОЙСТВА

Неограненный алмаз

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/см3. 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 СО2; в вакууме при температуре свыше 1.500° С переходит в графит.

Как выглядят камни

Существует классификация минералов, согласно которой выделяют:

• бриллиант. Такие камни представляют собой сияющие образцы, соответствующим образом обработанные в мастерской;
• борт. Так называют неправильные мелкозернистые экземпляры. Натуральный камень окрашен в чёрный цвет;
• баллас. У шаровидных самоцветов сероватая мутная структура. Поэтому баллас относят к полупрозрачным кристаллам.

Стоит рассказать, наличие каких ещё минералов предусмотрено в природе. Карбонадо представляет собой разноцветные кристаллы, окрашенные в серый или чёрный оттенок. У такого природного сырья крупнозернистое или плотное строение.

Выделяют и якутит. По своим характеристикам камень является тёмным минералом с небольшими включениями и серебристым отблеском на поверхности.

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.

Алмаз Куллинан разбитый на 9 частей

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.

Тонкости ухода

Несмотря на особую структуру алмаза, украшения с бриллиантами стоит оберегать от ударов и механического воздействия. В домашних условиях украшения регулярно моют в тёплом мыльном растворе. Украшения с бриллиантами оставляют в таком средстве на 20 минут. По истечении указанного времени изделия чистят мягкой тряпочкой. После этого украшения промывают в прохладной чистой воде.

Бриллианты хранят в плотно закрывающихся шкатулках, бархатных мешочками. При этом драгоценные камни не должны царапаться друг об друга.

Есть различные способы получения драгоценных камней. Набор украшений с дорогими бриллиантами указывает на богатство женщины, высокий статус в обществе. Представительницам женского пола стоит узнать всё про алмаз в плане его магических свойств. К примеру, кольцо с бриллиантом способствует активному раскрытию творческого потенциала.

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

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

Немного истории

Существует множество легенд и поверий, связанных с удивительным камнем. И одно из них — алмаз приносит удачу своему владельцу. Но владеть им могут только победители по жизни. И к известным людям, носившим его, относятся Наполеон Бонапарт, Юлий Цезарь и император Священной Римской империи Людовик Четвертый.

Европа узнала алмаз примерно в 5-6 веке до н. э., но лишь 550 лет назад он получил свою невероятную популярность. Ведь именно тогда его научились правильно гранить, чтобы максимально раскрыть свойства бриллианта. А все из-за его невероятного свойства — огромной прочности, при этом плотность алмаза 3500 кг/м3. Какой еще из известных минералов может похвастаться такими же характеристиками?

Но вот то, что многие считают алмаз минералом, который нельзя разбить, привело к утере редких и красивейших камней. Например, в 1476 году, во время войны между герцогом Карлом Смелым (одним из первых владельцев ограненных алмазов подобием бриллиантовой огранки) и королем Людовиком XI наемникам короля удалось ворваться в палатку, стоящую на поле сражения. Их поразили россыпи бриллиантов, находящиеся там. Подлинность камней они решили проверить с помощью молота, и большое количество дорогих и красивейших камней были превращены ими в пыль.

«Друзьями девушек» алмазы стали лишь в середине пятнадцатого века, благодаря Агнессе Сорель, фаворитке Карла Седьмого. Теперь вы знаете имя той, кто сделала многих мужчин «несчастными».

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

От чего еще зависит стоимость?

Диапазон цен на алмазы весьма широк, и стоимость зависит от многих характеристик. Но в любом случае всегда указывается цена за один карат (0,2 г):

• Огранка: самая высоко оцениваемая из них — 57 граней, или еще ее называют огранкой Толковского. Для мелких бриллиантов — 17 и 33. Остальные огранки считаются фантазийными, и цена на них значительно ниже. Но все же перечислим другие типы огранок: «Барион», «Квадриллион», «Принцесса», «Маркиз», «Роза», «Бриолет», «Груша», «Овал», «Сердце», «Ашер», «Изумруд», «Радиант», «Трилиант».

• Прозрачность: если в алмазе прозрачность идеальна, нет никаких трещин, в том числе микровключений, то цена моментально увеличивается на порядок, а то и больше.
• Размер камня: здесь речь идет не о каратах, так, бриллиант массой один карат в диаметре может быть 6,5 мм, и если остальные показатели так же высоки, то стоимость может составить 10-12 тыс. долларов за карат.
• Цвет. Все зависит от веяний моды и капризов клиента. Но самыми ценными до сих пор считаются бесцветные и с голубоватым оттенком.

ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА