Слово алмаз произошло от греческого "адамас" - непревзойдённый. В вопросе о происхождении алмазов учёные так и не пришли к единому мнению. Согласно наиболее популярной гипотезе, минерал образовался в результате остывания силикатов мантии земной коры. А своим появлением на поверхности планеты он обязан серии мощнейших подземных взрывов.
Алмазы в природе являются включениями в горные , серпентины и . Кроме того, они иногда содержатся в речных и морских прибрежных галечных россыпях, куда попадают в результате разрушения вулканических пород. Для получения одного карата природных алмазов нужно обработать около 250 т алмазосодержащей руды. Учитывая то, что при огранке самородок теряет в среднем половину веса, количество необходимой руды можно удвоить.
По химическому составу - один из простейших минералов, представляет собой чистый углерод с незначительными примесями окисей кальция, магния и железа.
Физико-химические свойства алмаза
- Химическая формула - C (углерод).
- Цвет - бесцветный, с оттенками желтизны, реже - красный, оранжевый, зелёный, синий.
- Кристаллическая система - кубическая.
- Твёрдость 10 по шкале Мооса.
- Плотность, удельный вес - 3.52 г на см3.
- Излом - раковистый.
- Показатели преломления - 2.417.
- Спайность - совершенная, октаэдрическая.
- Габитус, форма кристаллов - октаэдральный, додекаэдральный.
- Плеохроизм - нет.
- Прозрачность - от прозрачного до не прозрачного.
Где и как добываются
Основные месторождения алмазов сосредоточены на территории Австралии, ЮАР, Конго и России. На эти страны приходится порядка 60% мировой добычи минерала. Значительными запасами обладают также Ботсвана, Ангола и Намибия. До конца XVII в. практически все алмазы добывались в копях Индии, но на сегодняшний день они практически полностью опустошены.
Легенда гласит, что для добычи алмазов в древности люди использовали хищных птиц. В глубокие расщелины с драгоценными россыпями бросали куски сырого мяса, к которым прилипали мелкие кристаллы. Почувствовав запах добычи, орлы спускались в эти расщелины, хватали пищу и уносили её в когтях. После оставалось проследить за птицей, незаметно подкрасться и выхватить мясо с налипшими на него драгоценностями. Второй способ предполагал поиски орлиных гнёзд, вокруг которых собиралось большое количество птичьего помёта. Люди подбирали его и доставали алмазные самородки, достигающие порой немалых размеров.
На самом деле в старину алмазы добывались только из речных и морских россыпей путём тщательного вымывания гальки и песка. Основными орудиями труда были лопата, сито и кайло. Альтернативой этому способу стало открытие в конце XIX в. - геологического тела вертикальной формы, образованного прорывом газов через кору земли. Кимберлит представляет собой вулканическую породу, в которой наряду с другими минералами встречаются кристаллы алмазов. Сегодня практически вся алмазодобывающая промышленность построена на использовании этого природного явления.
Цена алмаза
, которая включает в себя четыре основных критерия:
- 1. CARAT - вес камня;
- 2. CUT - качество огранки;
- 3. COLOR - цвет;
- 4. CLARITY - чистота.
Самое большое значение при определении цены камня имеет качество его огранки. Если алмаз огранён неправильно, то ни о какой игре света и красоте не может быть и речи. Ключевую роль в обработке играет отношение глубины и площади поверхности бриллианта к его диаметру. Пропорциональность камня оценивается по пятибалльной шкале GIA от доброкачественной до идеальной.
Правилами торговли предусмотрено, что бриллиантами можно называть только те алмазы, которые имеют ровно 57 граней. По мнению экспертов, именно такая огранка позволяет в полной мере оценить светопреломляющие свойства минерала. Экземпляры, обработанные с применением других технологий, следует именовать алмазами, дополняя формулировку указанием формы: маркиз, принцесса и прочие.
Следующим фактором, влияющим на стоимость бриллианта, является его цвет. Согласно положению, утверждённому Всемирным объединением алмазных бирж, специалисты различают девять цветовых групп алмазов. Из регулярно встречающихся наиболее дорогими будут бесцветные камни и те, которые имеют незначительный голубоватый оттенок. Их называют бриллиантами чистой воды. Однако самыми ценными считаются камни глубоких природных оттенков: красные, зелёные, синие, оранжевые и розовые. Такая окраска называется фантазийной.
Количество алмазов естественных насыщенных цветов не превышает нескольких десятков на миллион белых камней. Так, например, российский император Павел I отдал за небольшой алмаз красного цвета 100 тыс. рублей. Для сравнения: корова в те времена стоила 5 рублей. Невыразительные камни желтоватых и бурых тонов, присущих большинству самородков, ценятся на рынке гораздо меньше.
Под чистотой бриллианта подразумевается отсутствие различных дефектов снаружи и внутри камня. В понятие "дефекты" входят микротрещинки, царапины, щербинки, пузырьки воздуха и посторонние включения. Оценка чистоты осуществляется при десятикратном увеличении алмаза, которое даёт возможность подробно изучить его характеристики. По результатам осмотра камень причисляют к одной из одиннадцати групп чистоты. Бриллианты, не имеющие дефектов, входят в группу "внутренне безупречные". Те же, дефекты которые видны невооружённым глазом, относятся к категории "несовершенные".
Каждый алмаз обладает неповторимой структурой и характеристиками. Двух одинаковых камней, как и двух одинаковых отпечатков пальцев, не существует. Распространённый миф о том, что алмаз невозможно разбить, когда-то сыграл злую шутку со швейцарскими наёмниками короля Людовика XI. Во время одного из многочисленных междоусобных конфликтов они захватили драгоценности герцога Карла Смелого. Будучи наслышаны о необычайной твёрдости алмазов, войны решили проверить подлинность камней. Бриллианты не выдержали мощных ударов молота и рассыпались. Огромное количество драгоценностей было выброшено, потому что швейцарцы посчитали их фальшивкой. В конце XV в. эрцгерцог Австрийский, сомневаясь в положительном ответе невесты, прислушался к совету подкрепить свои намерения драгоценностями. С тех пор обычай сопровождать предложение руки и сердца бриллиантовым кольцом популярен во всём мире.
Как отличить подделки
Все без исключения покупатели бриллиантов боятся быть обманутыми. При этом они стремятся заплатить за камни наименьшую из возможных пен. На этих противоречивых чувствах успешно играют мошенники и нечистые на руку торговцы. Самая распространенная уловка злоумышленников - заменить драгоценные камни более дешевыми аналогами. Для имитации бриллиантов обычно используют прозрачный циркон, бесцветный сапфир или же обычный хрусталь. Чтобы определить фальшивку, нужно посмотреть сквозь камень на солнце. Ограненный бриллиант отражает лучи таким образом, что через него можно увидеть лишь яркую точку. Л имитаторы полностью пропускают свет.
Кроме этого, продавцы, подделок часто упоминают популярный миф о полной прозрачности бриллиантов в воде. На самом деле это вымысел. Эффект невидимости может быть достигнут между теми материалами, которые имеют одинаковый показатель преломления. Показатель преломления воды равен 1, бриллианта - 2,4. Из всех имитаторов алмазов наиболее близким по этой характеристике к воде является обычное стекло, показатель преломления которою составляет 1,5. Таким образом, настоящий камень, опущенный в стакан, продолжит сверкать, а фальшивый - нет.
Отличить природный алмаз от созданного в лабораторных условиях практически невозможно. Развито технологий позволяет синтезировать искусственные бриллианты весом до 15 карат. В такой ситуации покупателя должна смутить явно заниженная цена, которая может быть меньше реальной в десятки раз. Объективных причин для продажи бриллиантов за бесценок не существует.
Интересный способ выявления подделки придуман французским химиком Марго. Ученый предложил определять истинный алмаз, проведя по его поверхности алюминиевой палочкой, предварительно намочив камень водой. На фальшивых бриллиантах металл оставит четкую линию серебристого цвета, стереть которую очень сложно. А на природном алмазе никакого следа от алюминия видно не будет. Гарантию 100% подлинности алмаза способен дать лишь профессиональный оценщик. Общеизвестные советы и рекомендации помогут выявить лишь подделку низкого качества.
Обработка и использование
Самое широкое применение алмазы нашли в ювелирной отрасли. Но мало кто знает, что не каждый камень обладает ювелирным качеством. Для создания бриллианта подходят не более 15 % добываемых минералов, еще 45% самородков считаются условно пригодными для огранки. Оставшиеся 40% алмазов используются в качестве композиционных материалов и сверхтвердых элементов промышленного назначения. Самые распространенные формы огранки алмазов - бриллиантовая и роза. Первая применяется для обработки крупных самородков, вторая - для мелких алмазов.История
Впервые идея использовать алмазы родилась в Индии приблизительно в 3000 г. до нашей эры. Индусы верили, что камень объединяет все пять природных начал - землю, воду, воздух, небо и энергию. В те времена место минерала в иерархии было далеко не лидирующим. На территории современной России период "второстепенности" продлился вплоть до начала XVII века. В Европе украшения с алмазами стали популярны двумя столетиями раньше. Именно тогда уровень развития технологий позволил человеку подвергать этот минерал огранке. Мировая история бриллиантов (ограненных алмазов) насчитывает несколько десятков уникальных камней, ставших поистине знаковыми для их владельцев. У каждого из них - свое имя и судьба.
Один из самых известных обработанных самородков - "Кохинор". Название камня в переводе с индийского означает "гора света". Алмаз весом почти 800 карат был найден в 56 г. до нашей эры. Первыми хозяевами бриллианта были представители династии Великих Моголов. За свою долгую жизнь "Кохинор" побывал в руках нескольких персидских монархов, украшал браслет индийского царя, а после завоевания Индостана англичанами оказался на Туманном Альбионе, где был по-новому огранен. С 1911 г. "Кохинор" украшает малую Королевскую государственную корону Великобритании и считается самой известной драгоценностью страны.
Не менее царственная судьба и у другого легендарного алмаза, названного именем графа Орлова. Этот самородок также родом из Индии - его нашли в начале XVI в. После огранки в виде высокой розы вес камня составлял 300 карат. В течение последующих 30 лет он украшал трон шаха Надира, после чего был украден и переправлен в Европу. В 1773 г. на одном из рынков Амстердама потрясающей красоты бриллиант купил фаворит Екатерины II граф Григорий Орлов. Русская царица, которой предназначался "Дерианур", велела вставить камень в царский скипетр и дать ему новое имя. Сегодня золотой скипетр, увенчанный этим бриллиантом, хранится в Алмазном фонде России.
Еще один легендарный самородок, обладающий уникальным сапфирово-синим цветом, обрел славу рокового камня, приносящего несчастья своему владельцу.
Алмаз привезли из Индии во Францию в подарок королю Людовику XIV. Считается, что вместе с ним в Европу пришла эпидемия чумы. В разное время и по разным причинам все те, кто был хозяином камня, погибли. Французскую принцессу де Ламбаль убили во время революции, королеву Марию-Антуанетту казнили. Такая же участь была уготована членам семьи банкира Хоупа, последнего владельца бриллианта. Сын Хоупа был отравлен, а внук - полностью разорен. Названный именем богатого финансиста, этот камень - самый дорогой в мире. Эксперты оценивают его в 200 млн. долларов. При массе в 45,5 карата стоимость одной единицы веса обойдется потенциальному покупателю почти в 5 млн. долларов.
Камень в литературе и искусстве
Погоня за бриллиантами легла в основу сюжета множества художественных произведений. Достаточно вспомнить козни коварного кардинала Ришелье вокруг подвесок королевы в "Трех мушкетерах" Дюма или злоключения Кисы Воробьянинова в "Двенадцати стульях" Ильфа и Петрова.
Не меньшей популярностью пользуется этот камень и у кинорежиссеров. Все знают, что интерьер корабля в фильме "Титаник" практически полностью соответствует оригиналу. Но не многие зрители осведомлены, что в истории существует реальный прототип бриллианта из ожерелья главной героини.
Камень "Сердце океана" был выставлен на аукцион "Кристи" в1995 г. Цена эксклюзивного лота составила 7 млн. 791 тыс. долларов. Алмаз действительно обладает редкой синей окраской и огранен в виде сердца. Единственное отличие кинодрагоценности от её прототипа - в размере. Настоящее "Сердце Океана" весит чуть менее 14 карат, а бриллиант, украшавший шею главной героини фильма, на вид имеет массу, большую раз в 30.
Кинематографу также обязана своим появлением крылатая фраза о лучших друзьях девушек. Ведь изначально это строчка из песни, которую исполнила Мэрилин Монро в фильме "Джентльмены предпочитают блондинок". Камень, сверкающий на теле героини Монро, был подарен актрисе владельцем крупной ювелирной компании Мейером Розенбаумом. Целью презента было желание помочь девушке с продвижением картины на экран. В 1990 г. бриллиант был продан на одном из аукционов за 297 тыс. долларов.
Основные характеристики бриллиантов
В основу определения стоимости бриллианта легла система 4"C". Эта система значительно упростила задачу, создав строгие рамки для каждой составляющей: carat - вес камня, cut - качество огранки, color - цвет, clarity - чистота.Цвет бриллиантов
Несмотря на то, что бриллианты, в основном, имеют бесцветную окраску, некоторым из них присущи оттенки бледно-желтого, желтого или коричневого цветов различной интенсивности. Об абсолютно прозрачных бриллиантах говорят, что они "чистой воды". Камни, не обладающие каким-либо цветовым оттенком, за исключением голубоватого, ценятся наиболее высоко. 
Выше приведена таблица цвета и чистоты бриллианта. Разработана в институте GIA.
Чистота бриллиантов
Алмазы, как и большинство других минералов, имеют в своей структуре природные включения и дефекты. Чем их меньше, тем ценнее бриллиант. Абсолютно прозрачных бриллиантов в природе практически не встречается, можно говорить только о чистоте бриллианта при десятикратном увеличении. 
Распределение света в бриллианте в зависимости от пропорций, глубины его огранки.
Зачастую происходит так, что в погоне за весом, что немало важно, алмаз гранят без соблюдения строгих геометрических пропорций. В итоге получив больший по массе камень, получаем бриллиант с недостаточно красивой игрой света. Покупатель может и не придать этому внимания, соблазняясь на вес. Но выиграет от этого только продавец. Поэтому лучше стараться купить камень с максимально правильной геометрической пропорцией. Тем более, если речь идёт о бриллиантах весом более одного карата.
Формы огранки бриллианта
Существует целый ряд различных форм огранки бриллиантов. Наиболее распространенной является классическая форма - круглая с 57-ю гранями. Именно такой камень способен в наибольшей степени отражать практически весь попадающий на него свет, демонстрируя великолепную игру, свечение и мерцание.Все остальные формы огранки бриллиантов называют «фантазийными». В число наиболее популярных из них входят «маркиз», «принцесса», «овал», «груша», «изумруд», «сердце» и «багет».
Масса бриллианта
Масса бриллиантов измеряется с точностью до 0,01 карата. Камни весом менее этого предела считают крошкой. Массу бриллиантов измеряют на специальных каратных весах, а приблизительно ее можно определить по диаметру камня. 
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» |
Применение алмаза имеет более чем двухвековую историю. Почти до середины XX века алмазы были исключительно ювелирным материалом. Но чтобы придать ему ту или иную грань (огранить алмаз), нужно использовать другой алмаз, так как никакой другой материал не может обработать этот прочный минерал. Чтобы раскрыть весь потенциал минерала, химики и физики провели ряд опытов и выяснили его свойства, а также те предельные параметры, которые способствуют применению алмаза в разных сферах деятельности.
Свойства алмаза
Любой алмаз – аллотропная модификация углерода, который, кстати, представлен и в графите простого карандаша. Потому при повышенных температурах любой алмаз запросто переходит в графит. По шкале твердости Мооса минерал имеет 10 баллов из 10 возможных. Плотность его составляет 3.4 – 3.5 г/см³. Теплопроводность его крайне высока и составляет до 2300 Вт (мК).
Минерал имеет очень низкий коэффициент трения по металлу (около 0.1), что обусловлено наличием на его поверхности тончайшей пленки адсорбированного газа. При ее отсутствии коэффициент трения возрастает в 5 раз. Две важнейшие характеристики – самый низкий коэффициент сжатия и самый высокий модуль упругости.
Плавится алмаз при давлении в 11 ГПа и температуре 4000° C. На воздухе он горит при температуре от 800 до 1000° C, а при участии чистого кислорода горит, словно чистый пропан, голубым пламенем и полностью сгорает, высвобождаясь в виде углекислого газа.
Если нагревать минерал без доступа воздуха при температуре 2000° C, то он быстро превращается в графит и разрушается на части с хлопком. Примечательно, что при температуре свыше 2000° С термодинамика минерала принимает аномальный характер.
В силу своих «экстремальных» свойств алмаз используется в современной индустрии производства и обработки.
Применение алмаза
В строительстве использование алмазов оправдано спецификой сложных конструкций из бетона и стали. Алмазное сверление, резка, демонтаж, вне зависимости от материала работы, позволяют добиться результата без образования губительных микротрещин. Сверла, пилы огромных диаметров участвуют в распилке бетона, перемолке щебня и даже в резке по граниту и мрамору.
Используется минерал в точном приборостроении и тяжелом машиностроении. Обточка металла – это также прерогатива алмаза.
Крайне высокая износостойкость, помноженная на неограниченный доступ к искусственным и промышленным алмазам, позволяет проектировать и строить буквально все (от точных инструментов хирурга вплоть до космических носителей).
Рисунок 1. Области применения алмазов.
К примеру, только в России сегодня выпускается более 1200 наименований инструментов, в которых используется алмаз (рис. 1, области применения алмазов). Сверла, фрезы, шлифовальные круги, стеклорезы, ножницы по металлу и пила по металлу и камню – везде активно используются алмазы (преимущественно промышленные, то есть синтетические).
Без данного минерала невозможны прокладка кабелей и строительство туннелей. Там, где нельзя вести взрывные работы, используется проходческий комбайн, вооруженный огромным диском, усыпанным лезвиями с тонким напылением алмазной крошки.
Алмаз применяется и в медицине, где толщина лезвия скальпеля имеет решающее значение. Уменьшая ширину разреза и оставаясь острым длительное время, алмазный скальпель является основным инструментом современного хирурга. Отдельного упоминания заслуживают перспективные разработки вроде медицинского лазера на кристаллах, где минерал будет выступать активным проводником.
В телекоммуникациях и электронике алмаз используют для прохождения сигналов разных частот по одному кабелю. Конечно, размеры его при этом крайне малы, однако свойства его успешно преодолевают большие перепады температур и самые большие скачки напряжения. Особенно критически важно его применение наряду с рубином в сверхчувствительных фотоэлементах, оптике, которая стоит на службе астрономов.
В химии и физике алмаз используется, прежде всего, в качестве защитного элемента. Агрессивная химическая среда, которая может повредить стекло (плавиковая кислота), а также научные эксперименты в областях квантовой физики, оптики, лазерных технологий, исследования космоса, в которых недопустимы погрешности, требует активного применения алмазов.
Использование данного минерала очень активно в деле добычи полезных ископаемых. Угольный забой, добыча нефти и газа – везде, где есть необходимость сверлить, прокладывать трубы и сталкиваться с очень твердыми образованиями в почве (каменный пласт, известняк), одной закаленной сталью не обойтись.
Какие алмазы применяются в производстве?
Для использования в производстве не всякий алмаз годится. Ювелирные камни стоят баснословных денег и добываются в нескольких местах по всей планете, что совершенно невыгодно и неоправданно в массовой промышленности. Здесь выручают синтетические элементы. Начиная с 1953 года более 97% всех алмазов, используемых в промышленности, выращены искусственно. В настоящее время известны 3 метода получения данного минерала:
- CVD – chemical vapor deposition, или же химическое осаждение из пара.
- HPHT – high pressure high temperature, или же при участии высоких температур и давления.
- Синтез с подрывом, имитирующий условия, наиболее близкие к природным (происходит подрыв взрывчатки, содержащей углерод).
Таким образом, мировая промышленность полностью покрывает свои потребности в алмазах и неустанно радует человечество новыми технологическими достижениями.
Самым твердым минералом на земле считается алмаз . Название камня произошло от слова «непобедимый», «несокрушимый». Так в переводе на русский язык с греческого будет звучать слово «адамас». При помощи алмаза можно резать и шлифовать различные минералы, обладающие высокой твердостью.
Алмаз как драгоценный камень
Алмаз считается очень редким камнем и стоимость его на мировом рынке выше цены за золото. Ограненный алмаз называется бриллиантом. Волшебный блеск и неповторимая прозрачность камня во все времена притягивала к себе людей. Алмаз считается символом власти и богатства и поэтому довольно часто он был главным украшением корон и престолов. Однако на ювелирные украшения уходит всего пятая часть от всех добываемых алмазов, остальная часть предназначается для технического производства.
Алмазные инструменты
Еще представители Древнего Египта умели делать из алмаза инструменты особой прочности. Они предназначались для вырезания рисунков на гранитных плитах. В настоящее время в России выпускается около пяти тысяч видов инструментов с алмазами. Детали механизмов и машин, обработанные алмазными инструментами приобретают качественную поверхность, и поэтому срок их службы значительно увеличивается. К примеру, когда для шлифования трущихся частей двигателя автомобиля стали применять алмазные круги вместо абразивных, значительно увеличился пробег машины. Алмазные круги используют так же при затачивание инструментов из твердых сплавов, таких как: сверла, резцы, фрезы. Прочность инструментов при такой обработке повышается в десять раз и более, так как после нее поверхность не содержит дефектов, способствующих разрушению инструментов.
Об уникальной прочности алмаза свидетельствует следующий факт. Стеклорезом с алмазным кристаллом в 200 мг (один карат) возможно прочертить царапину на стекле, длина которой будет составлять 400 тысяч километров, что равно расстоянию от Луны до Земли. Алмазные долота используют при бурении глубоких скважин в твердых, труднопроходимых породах. Сверло, имеющее режущую алмазную кромку сверлит бетон в восемь раз быстрее и дольше служит чем твердосплавное. Алмазные инструменты незаменимы в работе с камнем и стеклом. Если вы хотите заказать алмазные диски или круги, можно поспользоваться предложением на sgs-holding.ru .
Алмазные волоки широко применяют при изготовление тонкой, диаметром до одной сотой миллиметра, вольфрамовой проволоки, которую используют в электрических лампах. Волока представляет собой твердую пластинку с отверстием, через которое протягивается металл и получается проволока. А вольфрам достаточно прочный металл. Для того чтобы просверлить в алмазе отверстие используют лазерный луч. Такие волоки способствуют получению проволоки с аккуратно точно соответствующими задачными размерами. Производству в России алмазных волок содействовал известный режиссёр К.С. Станиславский.
Большая часть технических алмазов используется в виде паст и мелких порошков. Ими полируются сапфировые и рубиновые подшипники в часах, каналы твёрдосплавных и алмазных волок, их применяют при огранки бриллиантов, обработке поверхностей штампов и др. Алмазы необходимы для производства измерительных приборов, медицинских инструментов. Даже в изготовлении обычной пилочки для ногтей без алмаза не обойтись, так как распилить на тончайшие пластинки кристаллы кремния и германия способен лишь только этот камень. Исходя из всего вышенаписанного можно без колебания утверждать, что алмаз является незаменимым технологическим материалом.
Алмазы издавна использовались в качестве самых изысканных украшений. Ювелиры разделяют алмазы почти на тысячи сортов в зависимости от прозрачности, тона, густоты и равномерности окраски, наличия трещин, минеральных включений и некоторых других признаков . В конце ХХ века алмазы начинают применяться на производстве. В настоящее время экономический потенциал наиболее развитых государств в значительной мере связывается с использованием ими алмазов .
Какие же свойства алмаза определяют его широкое использование в самых различных областях народного хозяйства? В первую очередь, конечно, исключительная твердость, которая, если судить по скорости стирания, в 150 раз выше, чем у корунда, и в десятки раз лучше, чем у лучших сплавов, применяемых для изготавления резцов. Благодаря этому свойству алмаз применяется при бурении горных пород.
Впервые геологи стали использовать натуральные алмазы в бурении для колонковых долот приблизительно в 1910 г., при помощи таких долот делались кольцевые отверстия в породе, через которые извлекали керн - образцы породы для анализа. Впервые алмазные долота ввели для бурения нефтяных скважин в начале 1920 г., с тех пор они широко используются. Для долот используются природные алмазы не технического, а ювелирного качества, которые вытачивают до особого размера и придают правильную, округлую форму.
Исключительная твёрдость алмазов позволяет использовать их при механической обработке самых разнообразных материалов, для протягивания (волочения) тонкой проволоки, в качестве абразива и т.п. .
Более половины добычи технических алмазов идёт на изготовление специального инструмента для обрабатывающей промышленности. Применение алмазных резцов и свёрл на обработку цветных и черных металлов, твердых и сверхтвердых сплавов, стекла, каучука, пластмасс и других синтетических веществ даёт огромный экономический эффект по сравнению с использованием твердосплавного инструмента. Чрезвычайно важно, что при этом не только в десятки раз повышается производительность труда (при токарной обработке пластмасс даже в сотни раз!), но одновременно значительно улучшается качество продукции. Обработанные алмазным резцом поверхности не требуют шлифовки, на них практически отсутствуют микротрещины, в результате чего многократно увеличивается срок службы получаемых деталей.
Практически все современные отрасли промышленности, в первую очередь электротехническая, радиоэлектронная и приборостроительная, в огромных количествах используют тонкую проволоку, изготавливаемую из различных материалов. При этом предъявляются строгие требования к круговой форме и неизменности диаметра поперечного сечения проволоки при высокой чистоте поверхности. Такая проволока из твердых металлов и сплавов (вольфрама, хромоникелевой стали и др.) может быть изготовлена лишь с помощью алмазных фильер. Фильеры представляют собой пластинчатые алмазы с просверленными в них тончайшими отверстиями .
Широкое применение в промышленности находят и алмазные порошки. Их получают путем дробления низкосортных природных алмазов, а также изготавливают на специальных предприятиях по производству синтетических алмазов .
Алмазные порошки находят применение на гранильных фабриках, где все самоцветы, и в том числе алмазы, подвергаются огранке и шлифовке, благодаря чему невзрачные до этого камни становятся таинственно светящимися или ослепительно сверкающими драгоценностями, к неповторимой красоте которых никто не останется равнодушным.
Алмазные порошки используются в дисковых алмазных пилах, мелкоалмазных буровых коронках, специальных напильниках и в качестве абразива. Только с применением алмазных порошков удалось создать уникальные свёрла, которые обеспечивают получение глубоких тонких отверстий в твёрдых и хрупких материалах.
В алмазе под действием заряженной частицы происходит световая вспышка и возникает импульс тока. Эти свойства позволяют использовать алмазы в качестве детекторов ядерного излучения. Свечение алмазов и возникновение импульсов электрического тока при облучении позволяет применять их в счётчиках быстрых частиц. Алмаз в качестве такого счётчика обладает неоспоримыми преимуществами по сравнению с газовыми и другими кристаллическими приборами.
В России после открытия якутских месторождений была создана алмазодобывающая промышленность . В значительных масштабах у нас производятся и синтетические алмазы. В настоящее время они находят всё большее применение в разных отраслях хозяйства .
Синтезированные алмазы не являются аналогами природных . Это означает, что в лабораторных условиях ещё не разработан способ синтеза алмазов аналогичный тому, который реализуется в природе.
Синтез искусственных алмазов был впервые осуществлен в 1953 г. в Швеции и США, и в 1959 г. в СССР. Однако получаемые в те времена кристаллы алмаза могли быть использованы лишь в качестве абразивного материала, поскольку размеры отдельных кристаллов не превышали 0,8 мм и имели невысокую механическую прочность. Синтез крупных монокристаллов алмаза, который был реализован много позднее, сопряжен с большими сложностями технического и экономического характера. В этом отношении наиболее перспективной для технического применения является шаровидная (диаметром 6-7 мм) лучисто-радиальная форма алмаза или баллас, которая обладает прочностью даже более высокой, чем монокристаллы алмаза и наиболее проста в получении . Вследствие этого основные усилия научного коллектива были направлены на синтез этой модификации, которая и была в 1963 г. впервые в мире получена на кафедре физики и химии высоких давлений.
Испытание синтетических балласов в буровой технике показало их высокую эффективность при проходке скважин в разнообразных грунтах, но особенно широко синтетический баллас применяется сейчас для изготовления волок в производстве проволоки.
Наряду с отработкой методов синтеза алмазов проводятся исследования физико-химических свойств получаемых веществ и изучение механизма их синтеза. Последняя проблема представляет наибольший научный интерес.
В настоящее время существует три основных варианта рассмотрения механизма образования алмаза - наиболее простой, описывающий кристаллизацию алмаза из расплава графита в РТ области стабильности алмаза (> 100 кбар ~ 2000єС) и два дискуссионных варианта - кристаллизация алмаза из раствора графита в металле - «катализаторе» и фазовый переход графита в алмаз в твёрдой фазе в присутствии металлов - «катализаторов». Оба последних процесса протекают в более мягких условиях (40-60 кбар, 1400-1600єС) по сравнению с «прямым» фазовым переходом. Исследования механизма алмазообразования по дискуссионным вариантам, проведенные на кафедре, показали их равновероятность. Реализация на практике того или иного механизма будет определяться природой углеродсодержащего сырья (например, его склонностью к графитизации), или природой металла катализатора, например, способностью к карбидообразованию и устойчивостью карбидных форм в РТ области синтеза алмаза или какими-либо другими причинами.
Первые оценки условий превращения графита в алмаз, сделанные О.И. Лейпунским (1948), показали, что такой переход возможен при давлении Р= 6 ГПа и температуре Т=2300єК. В настоящее время алмазы синтезируются с применением различных технологий, определяемых фазовой диаграммой углерода в координатах давление - температура (Р-Т) в области термодинамической устойчивости алмаза при Р>4ГПа, T>1270єК; в метастабильных для алмаза условиях при Р от 1 до 100 ГПа и Т от 870 до 1070єК. В первом случае синтез происходит в конденсированной фазе (давления либо статические, либо динамические). Во втором случае образование алмазов происходит в результате конденсации углерода из газовой фазы .
Таким образом, благодаря уникальным свойствам, и, прежде всего, необычайной твёрдости и устойчивости к изнашиванию, природные и искусственные алмазы находят широкое применение в современных технологиях и механизмах. Но наиболее известным и популярным остаётся использование природных алмазов для изготовления бриллиантов и ювелирных украшений. Алмазы по-прежнему остаются наиболее покупаемыми ювелирными камнями. В последние годы Россия удерживает рекордные позиции по добыче алмазов (Приложение 5). Только в 2006 г. Россия экспортировала алмазов на сумму 1,7 млрд. долларов, из них 78% - в страны Евросоюза .
Сейчас уже хорошо известно, что алмаз представляет собой модификацию углерода высокого давления. Технические алмазы сейчас получают при огромных давлениях (40-60 тысяч атмосфер) и температурах, т.е. при условиях, близких к природному процессу формирования алмазов с точки зрения мантийной теории происхождения алмазов.
Однако, в ходе исследования нам удалось выяснить, что мантийная теория не является основной в научных взглядах на проблему происхождения алмазов. Более того, описаны факты и процессы, которые противоречат основным положениям этой теории. На сегодняшний день не существует ни одной гипотезы, которая бы в полной мере и научно достоверно описала процесс природного образования алмазов.
В то же время, все физико-химические свойства алмазов подробно изучены и описаны в научной литературе. Уникальные свойства алмазов позволяют использовать эти минералы в различных отраслях хозяйства. Самые чистые и крупные алмазы имеют большую ювелирную ценность.
