Алмазы, древнейшее сокровище в мире, образовались более 3,3 миллиарда лет назад на глубине 200 километров под землей.
Алмаз среди графита
Откуда берутся алмазы ?
Эти камни образуются глубоко в недрах Земли в течение миллионов лет. Для их формирования необходимы сильное давление высокая температура, и другие физико-химические условия.
Бриллианты проделывают удивительно долгий путь, прежде чем оказаться в ювелирных изделиях.
Основными местами, в которых образуются алмазы, являются такие районы континентов, где в течение долгого времени не происходит какая-либо геологическая активность. Протекает этот процесс на большой глубине — примерно от 100 до 200 километров. Такая глубина выбрана исходя из условий, которые там создаются. Температура на такой глубине достигает 1 500 градусов Цельсия , а давление часто переваливает за отметку 40 000 атмосфер . Такие условия способствуют переходу углерода из графита в другую модификацию – алмаз, имеющую плотно упакованную атомами кубическую структуру. Пробыв миллиарды лет на больших глубинах, алмазы выносятся на поверхность кимберлитовой магмой во время вулканических взрывов, образуя при этом коренные месторождения алмазов – кимберлитовые трубки.
Нашел красивый Алмаз и самородок
Наглядная схема кимберлитовой трубки
Расплавленный кимберлит формируется в верхней мантии Земли. Под влиянием экстремально высокой температуры и давления он быстро расширяется. В результате магма извергается, выплескиваясь на поверхность Земли и увлекая за собой алмазосодержащую породу. Перемещаясь с невероятной быстротой, изверженная магма образует трубку, ведущую к земной поверхности.
При охлаждении магма застывает, образуя породу под названием «кимберлит». Эта порода заполняет вертикальные образования, которые называют «кимберлитовыми трубками».
«Кимберлит» назван в честь южноафриканского города Кимберли, где в такой породе впервые были обнаружены алмазы.
Кимберлитовые трубки считаются наиболее важным источником алмазов, камни ювелирного качества встречаются лишь в одной из каждых двухсот таких трубок. Чтобы получить бриллиант ювелирного качества массой один карат, необходимо переработать в среднем 250 тонн кимберлитовой породы.
Почему алмаз самый твердый в природе?
Алмаз, самый прочный из известных материалов, состоит исключительно из углерода. В природе углерод имеется в изобилии и в различном виде. Разница между алмазом и куском угля заключается в их молекулярной структуре. Структура угля аморфна, с органическими молекулами разложившегося материала растительного и животного происхождения.
А у алмазов структура кристаллическая, напоминающая пирамиду. При образовании алмаза каждый из его атомов углерода вступает в связь с четырьмя другими атомами углерода. Фактически, каждый атом участвует в четырех очень крепких ковалентных связях.
Поэтому алмаз в 58 раз прочнее любого другого материала, существующего в природе.
Алмаз в породе
Считается, что первые алмазы были обнаружены в индийских реках еще в IV веке до нашей эры. Но лишь в 1867 году алмазы были найдены в Кимберли (Южная Африка). Сегодня ЮАР — одна из главных алмазодобывающих стран
Можно ли сделать алмаз в домашних условиях?
Люди во все времена хотели сделать невозможное возможным. В том числе опробовать методы, чтобы узнать, как сделать алмаз и вырастить его в домашних условиях.
Задача эта действительно непростая и требует вдумчивого и кропотливого отношения к процессу.
Пару лет назад ученым удалось под кратковременным воздействием лазерного импульса заставить углерод нагреться практически до 3800 градусов по Цельсию. После этой процедуры углерод быстро охлаждается. В результате этого американским ученым удалось получить пока что самую твердую форму углерода, названную Q-углеродом.
То есть практически такой камень можно получить при нормальном атмосферном давлении и комнатной температуре (при наличии лазера конечно). Самое интересное, что по результатам таких экспериментов, в Северной Каролине (а именно там проводились испытания) пришли к выводу, что данная форма углерода превышает по прочности алмаз.
Но и это еще не все – настоящий алмаз в наши дни можно сделать буквально за считанные минуты.
Правда понадобится еще и огромное статическое давление и температура порядка 2500 градусов. Но такие алмазы получаются (за счет поликристалличности) даже более твердыми, чем природные аналоги.
Но все эти способы хоть и хороши, однако требуют хотя бы частичного воспроизведения природных условий. Единственное, что ученым удалось «скосить» – это время, затрачиваемое на создание минерала. Также иногда получается уменьшить и температуру с давлением, но тут уже требуется специализированное оборудование, стоящее немалых денег и труднодоступное для обывателя.
Так возможно ли вырастить алмаз самостоятельно?
На самом деле, для создания алмаза (в идеале) должны соблюдаться следующие условия:
- Давление более чем в 100 000 атмосфер.
- Температура порядка 1600 градусов (или выше).
- Сотни тысяч лет (лучше дольше).
Искусственным образом сейчас удается создать алмазы за несколько месяцев. Однако остальные условия все равно приходится соблюдать.
Но безумные экспериментаторы не собираются отчаиваться. Вот что они предлагают:
- C помощью волшебного сочетания трубы, графита и тротила предлагают создать плотно запаянную конструкцию. Корпусом должна послужить труба, в которую надо сложить остальные компоненты. После образовавшегося взрыва нужно найти остатки эксперимента и вот в них-то и должны содержаться алмазы.
Этот эксперимент может стоить вам жизни! Не проводите его на практике!
- Второй вариант куда более безопасный, но оставляет сомнения в реальности получения именно алмаза, а не просто красивого камня. Для этого возьмите источник высокого напряжения, а также провод, карандаш и жидкий азот (можно заменить водой). Отделите грифель от карандаша и крепко сцепите его с проводом. Конструкцию после этого следует заморозить, после того соединить с источником напряжения. Утверждается, что сразу же после пропускания такого разряда, грифель превратится в алмаз. Это весьма сомнительно, но в качестве очень осторожно проводимого домашнего эксперимента попробовать можно.
Таким образом, на данный момент создать по-настоящему домашний способ образования бриллиантов – задача практически нереальная. Однако если вам интересен сам процесс и вы хотели бы попробовать себя в качестве экспериментатора (возможно, вместе с юным поколением), то попробуйте следующий способ. Он проверен временем и многими поколениями – в результате получаются прекрасные кристаллические структуры, так похожие на любимые многими алмазы и другие драгоценные камни.
В воду добавьте такое количество соли, чтобы она перестала растворяться. Возьмите ниточку и поместите на нее кристаллик соли. Эту совокупность опустите в приготовленный раствор и подождите несколько дней.
К стати, при добавлении пищевых красителей можно получить самые разнообразные цвета и оттенки «камушков». Аналогичным образом можно поступить с сахаром или медным купоросом.
В общем, создать для себя красивые камушки вполне реально. А если не ставите перед собой цель обогатиться, то это идеальный выход. К тому же, с такими экспериментами можно с ранних лет привить детям любовь к химии, что может сыграть в их жизни немалую роль.
Понравилась статья? Ставь лайк и подписывайся на канал, впереди много интересных и познавательных публикаций.
Источник: dzen.ru
Внешний вид алмаза, встречающегося в природных условиях
Алмаз является самым дорогим и популярным драгоценным камнем во всем мире. Однако самоцвет используют не только в ювелирном деле, также он востребован и в других областях благодаря уникальному свойству — это самый твердый минерал на Земле.
Точная история происхождения алмаза по сегодняшний день не сведена к единой версии. Все же большинство ученых-геммологов разделяет мнение о том, что этот камень возник в результате остывания силикатов мантии земной коры.
Не последнюю роль в образовании алмазов сыграли многочисленные мощные подземные толчки. Многие люди считают, что этот минерал в природных условиях выглядит точно так же, как и бриллиант, но это не верно. Так как выглядит алмаз и как отличить натуральный минерал от имитации?
Физико-химические свойства
Формула алмаза наиболее простая среди формул всех остальных минералов. Этот камень является чистым углеродом (С), который может сочетаться с примесями магния, железа и окисей кальция. Алмаз имеет кубическую сингонию и это означает, что кристаллы этого минерала встречаются в природе в форме куба и октаэдра. Плотность алмаза составляет 3,52 грамма на сантиметр кубический.
Сияние алмаза является уникальным — независимо от интенсивности света и его источника минерал сияет так, как ни один другой камень. В природе минерал существует в желтом, бледно-желтом, белом, синем, сером и даже черном цвете. Этот камень обладает идеальной прозрачностью. От поверхности самоцвета отражается больше света, чем от любого другого камня.
По шкале твердости минералов алмаз заслужил целых 10 баллов. Максимальный показатель твердости делает этот камень долговечным — на протяжении сотен лет он может сохранять свой идеальный внешний вид. В отличие от большинства минералов, самоцвет обладает высоким показателем теплопроводности.
В природе минералы встречаются в виде включений в графит, серпентины и горные оливины. Реже самоцвет можно найти в галечной россыпи реки или моря, особенно если эти водоемы находятся вблизи вулканических пород. Порода, в которой может содержаться алмаз, называется алмазосодержащей рудой.
Для оценки веса алмазов используется метрическая система карат, где 1 карат соответствует 200 миллиграммам. В большинстве случаев в процессе добычи алмазов удается отыскивать камни массой до 15 карат.
Если же камень весит более, чем 15 карат, то он относится к редким алмазам. В случае когда масса самоцвета превышает 100 карат, алмаз относят к категории уникальных. Справка: для добычи 1 карата алмазов добытчикам приходится обрабатывать около 250 тонн руды.
Сегодня этот минерал встречается на всех без исключения континентах нашей планеты. Все же более, чем 50% всего объема добычи этих камней приходится лишь на несколько стран. Это Россия, ЮАР, Намибия, Конго, Ангола, Боствана и Австралия. Несколько столетий тому назад минерал добывался из галечной россыпи водоемов с помощью простых орудий труда — кайла, сита и лопаты.
Лишь в конце прошлого столетия для добычи алмазов стали использовать Кимберлитовую трубу. Это — не оборудование, а вертикальное геологическое образование, которое появилось в результате прорыва газа через кору Земли.
Как они выглядят?
Алмаз существует в нескольких разновидностях, каждая из которых обладает не только определенным количеством карат, перечнем свойств, но и уникальным внешним видом.
Многие люди считают, что минерал в природе выглядит так же, как и бриллиант, то это в корне ошибочное предположение. Действительно, алмаз используется в качестве базового сырья для изготовления бриллиантов — самых дорогостоящих в ювелирной промышленности камней. Бриллиант — это ограненный и шлифованный алмаз, который имеет 57 граней.
В процессе огранки самоцвет теряет до 60% от своего первоначального веса. Алмаз отличается от бриллианта тем, что он является природным минералом, не представляющим какой-либо эстетической ценности. К слову, лишь 15% добываемых камней подходят для изготовления бриллиантов.
Как уже было отмечено, камень встречается в природе в разных цветах. Окрас минерала зависит от интенсивности природного облучения радиацией, количества включений и примесей, наличия дефектов структуры самоцвета. В одном экземпляре также может сочетаться одновременно несколько цветов, но большинство камней, добываемых в природе, обладают бледно-желтым и белым цветом.
Молочно-белый, серый и черный окрас характерен для технических алмазов, а также борта, карбонадо и балласа, являющихся агрегатами. К слову, перечень этих разновидностей минерала составляет как минимум 80% от суммарного объема добычи алмазов.
Как выглядят отдельные разновидности минерала:
- Ювелирные камни: они являются сырьем для изготовления бриллиантов. В природе ювелирные алмазы встречаются в желтоватом, буро-коричневом, зеленоватом, розоватом, вишневом, винном и голубоватом оттенке. Абсолютно бесцветные и прозрачные алмазы встречаются в природе редко, поэтому они считаются наиболее ценными. Но даже те камни, которые, на первый взгляд, не обладают каким-либо цветом, все же имеют невыраженный оттенок, который в ювелирном деле называют нацветом. В природе ювелирные камни имеют форму куба, сферы или октаэдра. Могут встречаться камни, имеющие вид обломков горной породы.
- Борт: это темный камень, обладающий мелкозернистой структурой и большим количеством графита.
- Карбонадо: в составе этих темно-зеленых или серо-черных камней присутствует графит и аморфный углерод. Максимальный вес одного такого минерала в природных условиях не достигает и одного карата. Карбонадо имеет матовую поверхность с блеском. Сам камень непрозрачный.
- Баллас: эта разновидность алмаза в природе имеет округлую форму. Камни имеют черный, зеленоватый или черный окрас. Поверхность минерала зачастую имеет матовый блеск.
Алмаз уникален и тем, что каждый его экземпляр обладает неповторимым внешним видом, поэтому в природе невозможно встретить 2 одинаковые минерала.
Когда человек задается вопросом о том, как отличить алмаз от подделки, то он имеет ввиду не сам минерал, а его отшлифованную и ограненную разновидность — бриллиант. Оценка подлинности бриллиантов — это задача, которую невозможно решить в домашних условиях.
Есть мнение, что определить подлинность алмаза самостоятельно можно с помощью воды: считается, что в ней бриллиант никак не получится разглядеть. Это предположение не имеет ничего общего с реальностью, поскольку бриллиант имеет плотность, в несколько раз превышающую плотность воды.
Коэффициент преломления света у этих двух субстанций также разный, поэтому бриллиант не может «теряться» в воде. Поэтому, если у человека есть сомнения, касающиеся подлинности бриллианта, то в таком случае рекомендуется обратиться к эксперту-геммологу.
Источник: vseprokamni.ru
Какие бывают алмазы — формы и строение кристаллов алмаза
Природные формы кристаллов алмаза чрезвычайно разнообразны. При изучении форм приходится серьезно вспоминать основы пространственной геометрии.
В природе алмазы встречаются в виде:
- одиночных кристаллов различной формы (или их обломков)
- образований, состоящих из нескольких сросшихся кристаллов
- поликристаллических образований из множества мельчайших зерен алмазов.
1. Формы одиночных кристаллов алмаза
Все встречающиеся в природе формы кристаллов алмаза можно свести к следующей общей классификации (рис.1).
Рис 1. Основные формы кристаллов алмаза
Одиночные алмазы в природе обычно встречаются в виде
- плоскогранных кристаллов с гладкими или пластинчато-ступенчатыми гранями, и
- кривогранных кристаллов со скругленными вершинами и сглаженными ребрами
Рис.2- плоскогранные и кривогранные кристаллы алмаза:
Для информации: поверхности граней кристаллов часто усеяны равносторонними треугольными углублениями, которые возникают вследствие природного травления и растворения.
Формы кристаллов алмаза с плоскими гранями
Среди плоскогранных форм наиболее распространены правильные октаэдры (рис. 3, фото 1.) и додекаэдры (фото 2), среди которых встречаются кристаллы с поразительной симметрией.
Рис. 3 — одиночные кристаллы алмаза в форме октаэдров:
Фото 1 — октаэдр:
Фото 2 — додекаэдр:
Более редкой формой является гексаэдр – куб (фото 3). Встречаются алмазы, образованные в форме различных комбинации этих простых форм.
Фото 3 — гексаэдр (куб):
Формы кристаллов алмаза с искривленными гранями
Кривогранные кристаллы морфологически являются следующей стадией развития простых форм. Они образуются в результате процесса растворения (природного травления) плоскогранных форм. На начальных стадиях растворения первоначальный габитус и характер строения граней формы роста сохраняются полностью, но по мере развития поверхностей растворения плоскогранные кристаллы преобразуются в кривогранные.
Для справки: габитус — наружный вид кристаллов, определяемый преобладающим развитием граней тех или иных простых форм. Примеры габитусов: призматический, дипирамидальный, ромбоэдрический, кубический и др.
Основными формами кривогранных кристаллов являются октаэдроиды (фото 4), додекаэдроиды и гексаэдроиды (кубоиды, фото 5), названия которых происходит от плоскогранных аналогов.
Фото 4. Октаэдроид
Фото 5. Гексаэдроид
Алмазы с двухслойной структурой
В некоторых месторождениях находят алмазы, покрытые твердой оболочкой, двухслойная структура которых хорошо видна невооруженным глазом при наличии сколов. Оболочка обычно мутная, молочно-белая, сероватая или окрашенная в желтый или зеленый цвет разной интенсивности. Оболочка включает в себя большое количество различных минералов и сильно отличается свойствами (к примеру, она гораздо мягче) от внутреннего ядра, как правило, представленного прозрачным кристаллом со стандартными для алмаза свойствами.
Соотношение форм добываемых алмазов различается в каждом месторождении и нередко по партии алмазов можно достаточно точно определить район добычи.
2. Алмазы, образованные сросшимися кристаллами
Алмазы довольно часто встречаются в виде двойников (фото 6). Двойники представляют собой два сросшихся по одной плоскости кристалла – двойники срастания, или два проросших друг в друга алмаза – двойники прорастания. Двойники могут образовываться плоскогранными и кривогранными кристаллами и их комбинациями.
Уплощение – характерная особенность двойников алмаза, так как наиболее часто встречаются сильно уплощенные сростки. Двойники часто образовывают треугольную или ромбическую форму (фото 7). Образуются так же звездообразные двойники алмаза. В результате циклического двойникования пяти кристаллов возникает пятилучевой сросток. При прорастании двух уплощенных двойников образуются сростки шестилучевой формы. Параллельное срастание кристаллов алмаза наблюдается по всем трем осям (рис 4.)
Фото 6 — двойники:
Фото 7 — треугольная или ромбическая формы:
Рис. 4 — параллельное срастание кристаллов:
3. Поликристаллические образования
К поликристаллическим разновидностям алмаза относят борт, карбонадо и баллас.
Слово «борт», вероятно, происходит от старофранцузского bord или bort (неполноценный).
Борт (фото 8)представляет собой скрытокристаллическую форму, в которой кристаллы алмаза расположены беспорядочно, без определенной ориентировки. Этот термин используется также для обозначения кристаллов и их обломков, не находящих применения в ювелирном деле. Такие кристаллы измельчаются и используются для технических целей.
«Карбонадо» — португальское слово, означающее «углистый», оно употреблялось для обозначения плотных зернистых разновидностей алмаза, встречающихся в Бразилии. В настоящее время название карбонадо или черный алмаз употребляют для обозначения скрытокристаллических разновидностей алмаза (фото 9), представляющих собой неоднородную массу еще более мелких кристаллов (не более 20 мкм). Карбонадо имеет вид неправильных кусков или обломков, с эмалевидной поверхностью или шлакоподобные и пористые, обычно с более или менее округлыми кромками и углами. Цвет обычно темный с различными оттенками, более интенсивный снаружи. Карбонадо непрозрачный или только просвечивающий.
В скрытокристаллических формах отдельные кристаллы не способны раскалываться по определенным направлениям. По этой причине такие массы обладают исключительной твердостью алмаза, но не раскалываются под воздействием сильного удара, что и обуславливает их широкое использование в технических целях.
Баллас — сферолиты (фото 10), обычно имеют форму правильных шаров, хотя иногда встречаются каплевидные и грушевидные формы. Обладают радиально-лучистым строением, хорошо видимым на сколах. Характерна особая поверхностная скульптура, позволяющая их легко отличить от одиночных округлых кристаллов алмаза. Цвет обычно сероватый, совершенно черный или бесцветный. Темный цвет обусловлен наличием включений графика, которые концентрируются в верхней части сферолита.
Фото 8. — Борт
Фото 9. — карбонадо
Фото 10 — баллас
Источник: juvelirum.ru