Минерал алмаз по сути представляет собой одну из многочисленных модификаций углерода. Физические свойства алмаза определяются внутренним строением кристалла.
Как и другие минералы, физические свойства алмаза оцениваются по следующим критериям:
- Твердость
- Плотность (удельный вес)
- Коэффициент преломления и дисперсия
- Структура кристаллической решетки (см. Химические свойства алмазов)
Твердость алмаза
По шкале Мооса твердость алмаза является максимальной и равна 10.
Следующим после алмаза по твердости в шкале идет корунд со значением 9. Но его абсолютное значение твердости в 150 раз меньше чем у алмаза – что говорит об абсолютном лидерстве алмаза в этом отношении.
Существуют и другие способы определения твердости, но оценка по Моосу (царапание минерала другим минералом-эталоном) оказалась наиболее простой и наименее разрушительной методикой, которая широко используется и в настоящее время.
Твердый — значит не сломать?
Твердость алмаза не одинакова в разных направлениях кристалла. На этом основана распиловка, огранка и шлифовка алмазов. Высокая твёрдость обусловливает исключительную износостойкость алмаза на истирание. Одновременно с твердостью, алмаз является достаточно хрупким, что несколько ограничивает его применение. Под воздействием сильного удара алмаз легко раскалывается по плоскостям, параллельным граням правильного октаэдра.
Алмазы под ногами? Как отличить алмаз от кварца.
Плотность (удельный вес) алмаза
Удельный вес (плотность) алмаза находятся в промежутке 3,417-3,55 гр/см3. Это достаточно много, и высокая плотность в том числе влияет на прочность данного минерала.
Таким образом, при одинаковых объемах, алмаз весит примерно в 3,52 раза больше чем вода.
Коэффициент преломления и дисперсии алмаза
Характерный блеск и «огонь» ограненных и отполированных алмазов (бриллиантов) обусловлен очень высоким показателем преломления (от 2,417 до 2,421) и сильной дисперсией (0,0574).
Дисперсия является основой внутреннего «огня» алмазов.
Рис.1: Схематичное изображение дисперсии:
Рис.2: Игра «огня» в бриллианте
Алмаз имеет показатель преломления 2,42, что является самым высоким среди всех драгоценных камней, используемых в ювелирном деле. Именно поэтому мы имеем удовольствие наблюдать такие свойства камня бриллиант, как сверкающий, алмазный блеск.
Уникальное сочетание дисперсии с высоким преломлением и твердостью алмаза, позволяющего отполировать его грани без малейших изъянов, составляет именно тот уникальный набор свойств, который позволил занять алмазу вершину в мире драгоценностей.
Другие физические свойства алмазов
Алмаз характеризуется аномально высокой теплопроводностью, которая составляет 900-2300 Вт/(м·К) и является наивысшей среди всех твердых тел. Это свойство позволяет рассматривать алмаз в качестве перспективного полупроводника (конечно, при условии, что будут разработаны достаточно дешевые методы производства синтетических алмазов). Существующие в настоящее время кремниевые полупроводники могут работать до 100°С, в то время как алмазные микросхемы будут работоспособны при гораздо более высоких температурах.
Из прочих свойств можно отметить, что алмаз не растворяется в кислотах и щелочах, является диэлектриком, обладает очень низким коэффициентом трения по металлу на воздухе (0,1) что объясняется образованием на поверхности алмаза тонких плёнок адсорбированного газа, играющих роль своеобразной смазки. Под действием дневного света и особенно ультарфиолетовых лучей большинство алмазов начинает светиться голубым, желтым и зеленым цветом, под действием катодных лучей проявляется люминесценция бледно-голубым цветом, под действием рентгеновских лучей – синеватым. Алмазы обладают свойством прилипать к некоторым жировым смесям. Это свойство широко используется для извлечения алмазов на обогатительных фабриках.
Температура плавления алмаза составляет 3700-4000 °C при давлении 11 ГПа. На воздухе алмаз начинает горение при 850°C. В струе чистого кислорода горит слабо-голубым пламенем при 720-800 °C, полностью превращаясь в углекислый газ. Нагревание алмаза без доступа воздуха приводит к его частичному переходу в графит при температурах выше 1500°С. При нагреве до 2000 °C без доступа воздуха алмаз переходит в графит за 15-30 минут.
Ювелирные камни и металлы
Источник: zegold.ru
Основные физические свойства алмаза
Доброго времени суток, друзья. Мир камней настолько разнообразен и ярок, что невозможно оторвать глаз. Но один камень заслуживает особенного внимания. Как вы догадываетесь, речь сейчас идет об алмазе. Сегодня вас ждут физические свойства алмаза и основные сведения о них.
Подвеска с бриллиантами из белого золота
Физические свойства алмаза и графита
К физическим свойствам любого вещества относят прежде всего температуру кипения, вязкость, плотность, цвет, абсорбцию, теплопроводность, электропроводность, твердость и т.п. В этой статье рассмотрим самые основные свойства камня.
Золотое кольцо из желтого золота с камнем
Например, у минерала очень высокая теплопроводность. В этом он превосходит многие металлы и даже серебро с медью. Это свойство делает камень незаменимым во многих отраслях промышленности, науки и медицины.
При этом это вещество достаточно износостойко как с точки зрения воздействия других веществ, так и с точки зрения времени.
Браслет золотой
Однако при этом он очень хрупкий и чувствительный к перепадам температуры и воздействию моющих веществ.
Действительно, если уронить материал, то у него появятся заметные повреждения. А при усиленном воздействии косметических и моющих веществ внешний вид камня также может не улучшиться. По этим причинам с имеющимся экземпляром надо обращаться очень бережно и тщательно соблюдать основные правила ухода.
Серьги гвоздики
Строение и структура минерала
Чтобы лучше понимать устройство камня и особенности его свойств, необходимо хорошо представлять себе строение и структуру минерала. Если вкратце, то атомы его связаны между собой ковалентными связями и располагаются друг относительно друга тетраэдрическим образом. Алмаз имеет кубическую кристаллическую решетку, то есть все атомы располагаются самым плотным образом, из-за чего алмаз такой твердый и прочный.
Шкатулка для ювелирных украшений
Твердость алмаза
Самое главное качество алмаза, которое всегда упоминается при его описании, – это исключительная твердость минерала. Она составляет 10 из 10 по шкале Мооса. Помимо этого коэффициент трения минерала также составляет совсем маленькую цифру. Этими качествами часто пользуются для определения реальности экземпляра, делают выводы о его неподдельности.
Подвеска с бриллиантами золото
Благодаря таким качествам, алмаз можно пытаться царапать и повреждать любыми материалами – ему все будет нипочем.
При этом твердость камня по всей поверхности является неоднородной, чем пользуются при огранке. Ведь, как известно, алмаз можно обработать только другим алмазом. Для этого в правильном соотношении берутся разные грани.
Крест золото с фианитами
Плотность
Плотность камня или его удельный вес составляет серьезные 3,47-3,55 г/см3. Это означает, что экземпляр при равных объемах, будет тяжелее воды в 3,5 раза. Ведь удельным весом является отношение веса вещества к весу воды того же объема.
кольцо с бирюзой
Вес и масса алмаза
Массу алмаза, как и других драгоценных камней и жемчуга, определяют с помощью меры, называемой каратами. Один карат имеет массу в 200 мг.
В зависимости от размера, алмазы распределяют на три большие группы:
- мелкие (до 0,29 карат)
- средние (от 0,3 до 0,99)
- крупные (более 1 карата)
Колье из золота
Массу алмаза можно установить и в зависимости от размера. Например, при классической огранке и диаметре 4,1 мм алмаз составляет 0,25 карат, а при диаметре в 11 мм уже 5 карат.
Вес камня – это произведение объема минерала на удельный вес. При наличии одинаковой круглой правильной формы объем экземпляра пропорцинален кубу диаметра.
Деревянная резная шкатулка
Дисперсия и преломление
Свойство дисперсии очень важно, здесь она составляет порядка 0,06, а показатель преломления достигает 2,421. Эти показатели очень высоки, за счет чего мы можем наслаждаться игрой света в гранях алмазов, вернее уже бриллиантов, в которых, благодаря огранке, это выглядит куда красивее. Тут очень важен подход мастера, который должен справиться со своей задачей «на все сто», чтобы не повредить минерал и создать идеальную симметрию граней.
А помните переливание и игру «огня» внутри камней? За это как раз отвечает дисперсия.
брошь с натуральными камнями
Форма камня
Минералы чрезвычайно разнообразны с точки зрения существующих форм. Можно встретить вытянутые, деформированные, сплющенные и многие другие формы. Вот только несколько видов наиболее распространенных форм минерала:
- октаэдроид,
- додекаэдроид,
- псевдокуб,
- гексаэдроид и др.
В природе у алмазов есть множество дефектов вроде трещин, сростков и т.п. Именно поэтому алмазы необходимо огранять, чтобы придать им тот прекрасный вид, какой мы привыкли видеть в бриллиантах.
Серьги-пусеты из серебра
Еще больше об этом удивительном камне и его свойствах вы можете услышать из небольшой лекции Виктора Бескрованова, доктора геолого-минералогических наук, преподающего в Северо-Восточном федеральном университете Якутии:
Алмаз – удивительное явление. Но существует немало и других прекрасных разновидностей драгоценных камней, о которых будет идти речь в дальнейшем. До скорых встреч, дорогие друзья!
Источник: lubikamni.ru
Плотность алмаза 3500 кг/м3. Какой объем займут 1022 атомов
Задача: Плотность алмаза 3500 кг/м 3 . Какой объем займут 1022 атомов этого вещества?
Пояснение: Обозначим ρ плотность алмаза, N — число молекул, ν — количество молей (количество вещества) алмаза в объеме V, m — масса алмаза, М — молярная масса алмаза, NA — число Авогадро.
Указание: алмаз состоит из атомов углерода, поэтому его молярная масса 0,012 кг/моль.
Массу алмаза можно найти, умножив число молей в этой массе ν на массу каждого моля, т.е. на молярную массу алмаза М:
m = ν · M. (2)
Число молей ν определим, разделив все число молекул N на число молекул в каждом моле, т.е. на число Авогадро NA:
Нам осталось подставить правую часть равенства (3) вместо ν в (2), а то, что получится после этой подстановки, — вместо массы m в формулу (1). Проделаем эти действия:
Ответ: V = 5,7 · 10 –8 м 3 .
Источник: otvetto.ru