Алмаз почему такой твердый

О прочности алмаза сказано уже очень много. Минерал практически невозможно расколоть или раскрошить. Но так ли это на самом деле?

Алмаз

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.

Смотрите так же:

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.

почему АЛМАЗ САМЫЙ твердый минерал?

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 СО2; 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.

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.

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 занимает 10 место! Самый твердый перец! Шкала твердости по Моосу для оценки твердости металлов. Золото: 2.5-3. Серебро: 2.5-3. Алюминий: 2.5-3. Медь: 3. ОДНАКО, если тело твёрдое, это не значит, что оно прочное! Алмаз может поцарапать любого, но если на него надавить, он тресне. Например, стол обладает определённой твёрдости, он сопротивляется при внедрении в него другого объекта. Если я его поцарапаю, то смогу оказать на него определённое сопротивление. Чтобы определить, что тверже — нужно пацарать одно тело другим. В этой гонке среди естественных веществ выигрывает АЛМАЗ ! Это самое твёрдое вещество! Оно может пацарапать все, что угодно, кроме двух веществ, которые синтезируемые людьми.

Твёрдость алмаза

Пожалуй, всем известно, что алмаз — самый твёрдый минерал на земле. Благодаря такой характеристике, самоцвет часто используют не только в ювелирной промышленности, но и в других сферах, где твёрдость имеет высокое значение. Всем знакомы такие понятия, как «алмазное напыление», «алмазная крошка» или «алмазное бурение». Но почему же камень обладает таким высоким показателем как твёрдость, ведь он, как и графит, полностью состоит из углерода? А графит, как известно, имеет совсем противоположный показатель по твёрдости, который равен 1-2 по шкале Мооса.

Почему алмаз твёрдый

Иногда тяжело представить, что мягкий черный графит и твердый прозрачный алмаз состоят из одних и тех же атомов — атомов углерода. Свойства этих минералов так отличаются только по той причине, что у них разные типы кристаллических решёток.

Так, кристаллическая решётка графита содержит слабо связанные между собой слои. Алмаз же состоит из атомов, которые очень прочно связаны между собой по всем направлениям, что и обуславливает самоцвету такую исключительную твёрдость.

Прочность алмаза

О прочности самого ценного камня уже очень много сказано. Минерал практически невозможно расколоть или раскрошить. Мало того, при попытке поцарапать самоцветом стекло, он оставит на нём след в виде царапины, а сам при этом нисколько не пострадает. Но так ли это на самом деле?

Можно ли разбить алмаз

Безусловно, если положить камень под пресс и спустить рычаг, минерал сразу же рассыпется. Но вот при незначительных ударах у вас вряд ли получится повредить структуру самоцвета? Так можно ли разбить алмаз? Конечно же, можно. Но тут дело даже не в силе удара, а в правильности его направления.

Для примера можно вспомнить историю со знаменитым алмазом Куллинан. Он имел просто внушительные размеры, ведь его масса равнялась 3106,75 карата. Это чуть более 600 грамм. Так вот при попытке изготовить из минерала бриллианты, ювелиры столкнулись с трудностями, ведь расколоть самоцвет оказалось не так уж просто. Но в какой-то момент Йозеф Ашер, лучший гранильщик того времени, который и изучал Куллинан, заметил на поверхности камня небольшую трещину. Именно этот незначительный дефект позволил разобраться Ашеру, как же расколоть кристалл. Он приставил к царапине стамеску и ударил по ней молотком. Расчёт оказался более чем правильным — минерал раскололся на две части.

Таким образом, можно сделать вывод, что алмаз всё-таки можно разбить, если верно рассчитать место удара и воздействовать на него в правильном направлении.

Что крепче алмаза

Если сравнивать алмаз с другими природными минералами, то прочнее него нет ничего. По шкале Мооса он получил наивысший балл — 10. Только корунд и топаз лишь немного уступают ему по этой характеристике.

Если же сравнивать его с другими кристаллическими веществами, то крепче него считаются:

• фуллерит — молекулярные кристаллы, которые при полимеризации соединяются между собой прочными связями, схожими с алмазными;
• арсенид галлия (GaAs) — химическое соединение галлия и мышьяка;
• эльбор или боразон — по твёрдости имеет такую же оценку (10 по шкале Мооса).

Конечно же, не стоит забывать, что в современной науке учёные постоянно открывают новые сплавы, которые отличаются ничуть не меньшей твёрдостью, чем алмаз. Но если рассматривать камень исключительно как драгоценный камень (бриллиант), то твёрже его нет ничего на планете Земля.

Алмаз — один из самых твердых материалов, однако он является довольно хрупким. Еще одно уникальное свойство, которым владеет алмаз — высокая теплопроводность. Разбираем физические и оптические свойства камня. Что тверже алмаза? Можно ли алмаз поцарапать или разбить молотком? Алмаз – минерал, выдающийся во всех отношениях. Как неказистая куколка ( алмаз -самородок действительно внешне не представляет ничего особенного), после огранки он превращается в восхитительную бабочку – бриллиант, стоимостью в сотни, тысячи и даже миллионы долларов. Но не только неземное сияние и фантастическая цена выделяют этот камень среди собратьев.

Алмаз

Вечный. Несокрушимый. Самый желанный. Все это об одном, самом известном и популярном в мире драгоценном камне — алмазе. Перед вами истинный король драгоценных камней.

Минерал — это однородное по строению и составу вещество, входящее в состав горной породы, метеорита или руды, образованное в земной коре либо ее водной оболочке в результате естественных физико-химических процессов.

Ювелирные камни (как драгоценные, так и полудрагоценные) являются красивыми и редкими разновидностями того или иного минерала.

Представляет собой отношение массы вещества к занимаемому им объему. При сравнении двух объектов с одинаковым объемом тяжелее будет тот, чья плотность выше.

Относительная шкала твердости минералов, в которой 1 по Моосу соотносится с наименьшей твердостью, а 10 — с наибольшей.

Эталоном наибольшей твердости является алмаз, имеющий 10 единиц по Шкале Мооса.

История открытия алмаза

Точное время открытия алмаза на данный момент не установлено. Все дело в том, что вид необработанных минералов достаточно тривиален и не привлекает особого внимания. Первые упоминания об индийских камнях относятся еще к III тысячелетию до н.э., но использовать их в ювелирных украшениях начали лишь около 500 лет назад, после того, как мастера освоили методы бриллиантовой огранки.

В России особую любовь к ним питала Екатерина II, во время ее правления в обиход вошло понятие бриллианта, как синонима богатства и роскоши.

Название минерала на разных языках имеет схожее звучание и значение. Арабы именовали его «алмас», то есть «самый твердый», греки — «адамас», что значит «несокрушимый». Русское слово «алмаз» было введено в оборот в середине XV века путешественником Афанасием Никитиным в книге «Хождение за три моря».

Физико-химические свойства

Алмазы — прозрачные бесцветные минералы, реже имеют розовые и желтые оттенки, обладают ярким блеском и высокими показателями светопреломления.

Минерал состоит из атомов углерода, равноудаленных друг от друга на расстояние 0,15 нанометров. Атомы образуют кубическую кристаллическую решетку, обеспечивающую алмазу самую высокую твердость по шкале Мооса — 10 единиц. Однако, из-за совершенной спайности кристаллы очень хрупки, а ошибочное отождествление понятий твердости и хрупкости часто влекло за собой разрушение ценных камней.

Так была уничтожена коллекция бриллиантов французского герцога Карла Смелого, который вел междоусобную войну с королем. Наемники Людовика XI, желая проверить подлинность камней с помощью молота, превратили их в порошок.

Образование и месторождения алмаза

Трудно поверить, но алмаз и графит являются практически братьями-близнецами. И тот и другой представляют собой чистый углерод. Для того, чтобы графит кристаллизовался необходимы особые условия: давление 45 000−60 000 атмосфер и температура 900−1300 °С, которые обеспечиваются на глубине 80−150 км под землей. Вместе с вулканической магмой камни выбрасываются из земных недр, формируя при этом коренные месторождения — кимберлитовые трубки.

Ученым известны также минералы метеоритного происхождения, образующиеся при столкновении космического тела с поверхностью Земли. Температура в момент удара достигает 3000 °C, а давление до 100 ГПа, в этих условиях формируется алмазоносная импактная порода. «Неземные» камни были обнаружены в Большом Каньоне в США в осколках метеорита, упавшего около 30 тысяч лет назад. В Якутии тоже имеется свое подобное месторождение — Попигайская астроблема, образовавшаяся 35 млн. лет назад.

Разработка импактитов является нерентабельной из-за малого размера кристаллов, поэтому промышленная добыча ведется традиционными методами на «земных» месторождениях, которые встречаются практически на всех континентах, а наиболее крупные расположены в Южной Америке (Бразилия), России (Якутия), Африке (Ботсвана, Ангола).

На данный момент признанным монополистом на рынке является американская компания De Beers, контролирующая 75% мировой добычи и оборота алмазов. Во всем мире высоко ценятся и пользуются большим спросом камни российского производства. Основной алмазодобытчик России — компания «Алроса», добывающая 95% алмазов в стране.

Природные фантазийные бриллианты компании Leibish & Co.

Помимо качественных бесцветных камней при удачном стечении обстоятельств иногда удается добыть фантазийные ярко-желтые, ярко-розовые и голубые алмазы, составляющие всего 1% от общего объема. Еще более редкими являются красные камни — алмазодобывающая компания Rio Tinto выставляет их на своем тендере всего несколько штук в год. Самыми ценными же среди цветных алмазов являются фиолетовые камни — они настолько уникальны, что цена их нередко превышает 1 миллион долларов за карат.

Отдельного внимания заслуживают черные алмазы. Являясь долгое время фактически отходами при добыче классически бесцветных камней, сегодня черные алмазы, и, как следствие, бриллианты задают собственный тренд в украшениях. Ювелирные изделия с черными бриллиантами зачастую становятся выбором тех, кто хочет выделиться из толпы и не любит идти на поводу у общепринятых канонов и правил.

Искусственные алмазы

Научные опыты по созданию искусственных алмазов начались в 1797 году, но первый минерал, выращенный в лаборатории, и метод его получения был запатентован американской компанией General Electric лишь в 1956 году. С тех пор технологии продвинулись настолько далеко, что сегодня многие искусственно выращенные камни совершенно неотличимы от природных без специального оборудования и большого опыта, а обычные способы распознания подделки работают далеко не всегда.

Однако, насыщение рынка такими камнями сдерживается законом спроса и предложения, так как падение цен на бриллианты невыгодно ни добытчикам натуральных ни производителям искусственных камней.

Известные аналоги природных алмазов

Стоит упомянуть наиболее распространенные камни, которые используются в украшениях вместо бриллиантов. Во-первых, это всем известные фианиты, впервые синтезированные в российском институте ФИАН. Во-вторых, это муассаниты, которые особенно сложно отличить от настоящего драгоценного камня, не имея нужных для этого знаний.

Примерное сравнение натурального бриллианта, муассанита и фианита

Кроме того, сравнительно недавно появились алмазы ASHA, поверхность которых покрыта слоем атомов углерода (из которого и состоит природный минерал), что фактически делает подобный камень композитным материалом и при этом дарит ему больше блеска и «огня» по сравнению с теми же фианитами.

Отдельно стоит упомянуть ВДВТ (высокое давление, высокая температура) алмазы. Этот метод был разработан в 1950-е годы и фактически полученные в результате обработки камни являются абсолютно натуральными.

Суть метода понять не сложно, если вспомнить об условиях формирования камня. В природе алмаз формируется под влиянием колоссального давления и температуры в течение определенного времени. Иногда такие камни попадают на поверхность раньше времени, представляя собой по сути «полуфабрикат». И для того, чтобы превратить его в красивый сверкающий алмаз, который в последствии будет огранен и инкрустирован, камень повторно подвергают воздействию высокого давления и высокой температуры, аналогичных природным, но уже в лаборатории. Такой алмаз остается полностью натуральным, но как бы «доработанным» людьми.

Наглядное сравнение настоящего бриллианта (в центре) с его аналогами: 1 — фианит (кубический цирконий), 2 — муассанит, 3— бриллиант ASHA, 4 —лабораторно выращенный бриллиант

Магические и целебные свойства алмаза

Литотерапевты считают, что алмаз ускоряет обновление клеток организма, способствует его очищению, борется с инфекциями и паразитами. Во многих учениях он используется как омолаживающее средство.

Йоги при помощи алмаза лечат психические заболевания, сердце, почки, очищают печень. Воины носили перстни с бриллиантом, веря, что он придаст им силы духа и сделает непобедимыми. Кроме того, камень приносит владельцу счастье и оберегает от скверных привычек и поступков.

Кому алмаз и бриллиант принесут пользу

Колье Graff с желтыми бриллиантами и центральным бриллиантом Golden Empress весом 132 карата

Кольцо Tiffany & Co. с бесцветными бриллиантами и голубым бриллиантом в центре

Алмаз, как и бриллиант, — это камень смелых и решительных. Он требует к себе уважительного отношения и может оказаться бесполезным в руках слабого, неуверенного человека.

Каким знакам зодиака подходит бриллиант или алмаз

Алмаз — главный зодиакальный камень, управляющий всем кругом. Талисман с ним или с ограненным бриллиантом в первую очередь подходит Овнам, во-вторую — Львам. Еще один знак, с которым дружит «король драгоценных камней», — Весы.

Что касается остальных знаков зодиака, то в целом, алмазы и бриллианты могут носить все, но стоит иметь в виду, что большой пользы это тоже не принесет.

С какими камнями алмаз сочетается лучше всего

Магия алмаза (бриллианта) очень могущественна и разнообразна. Король среди драгоценных камней приносит счастье, пробуждает смелость, лечит от болезней и служит оберегом от сглаза и колдовства. Чтобы раскрыть все грани его «таланта», необходимо подобрать в пару усиливающий минерал.

В Античности алмазы называли «осколками упавших звезд», это поэтичная метафора появилась не на пустом месте. Алмаз эзотерически связан с единственной звездой Солнечной системы и обладает очень сильной энергетикой, с которой гармонирует не каждый камень. Равные им по силе или аналогичной стихии минералы не подойдут в пару капризному алмазу.

Усиливают свойства алмаза александриты, аметисты, изумруды, рубины и сапфиры. Также благоприятно сочетание с жемчугом. Не стоит носить вместе с ним камни стихии Воздуха: агаты, нефриты, сердолики и хризопразы.

С какими металлами сочетается король драгоценных камней

Бриллиантовое кольцо

Оправа из желтого, белого или розового золота идеально подходит к роскошному алмазу. Также не стоит забывать о другом «солнечном» металле — платине.

Сойдет на нет вся сила камня, если носить его в серебряной оправе.

Если приснился алмаз или бриллиант

Сонники обычно толкуют появление алмаза во сне, как добрый знак. Но многое зависит от сюжета сна и человека, которому он приснился.

• Если сновидение с алмазом приснилось женщине, ее ждет счастье в любви. Мужчина может надеяться на быстрый карьерный взлет.
• Много алмазов — к богатству или щедрым подаркам.
• Алмаз, надетый на сновидца, предупреждает о возможной размолвке.
• Потеря камня во сне — к утрате.
• Треснувший алмаз не сулит ничего хорошего, надо быть предельно осторожным в реальной жизни.

А вы знали, что.

В 2005 году Наталья Дубровинскя смогла вырастить искусственный «гипералмаз» в Университете Гейдельберга, твердость которого на 11 % выше, чем у природного камня.

Существует несколько наиболее известных альтернатив природному минералу: муассаниты, фианиты, ASHA-алмазы, ВДВТ (HPHT) алмазы.

Возраст некоторых алмазов составляет несколько миллиардов лет. Во времена зарождения этих камней температура в недрах Земли были намного выше, чем сегодня.

Алмазы можно найти не только на Земле. Считается, что сердцем далекой умершей звезды, носящей имя Люси, является гигантский алмаз весом в десять миллиардов триллионов триллионов карат (да, именно «триллионов триллионов»).

Алмазы известны, как одно из самых твердых веществ на земле. Вероятно, вы слышали, что настоящим алмазом можно резать стекло. Но знаете ли вы, почему они такие твердые? PublicDomainPictures / Pixabay. Геммологический Институт Америки потратил много времени на изучение этого минерала. Думаем, что было бы интересно поделиться с вами небольшим забавным фактом о том, почему алмазы такие твердые. Вещества, из которых состоит алмаз, не только придают ему форму, но и делают его самым крепким драгоценным камнем. Алмазы состоят из углерода, который находился в мантии Земли на глубине от 140 до 193 километров под чрезвычайно высоким давлением и температурой.