Каталог
  

Алмаз химический элемент формула


Описание свойств камня, минерала и химическая формула алмаза

О блеске и твёрдости мы вспоминаем, когда думаем о таком камне, как алмаз. Оценивая окрас, прозрачность и различные включения в данное время различают почти тысячу сортов этого минерала с уникальными характеристиками в ювелирной сфере и промышленности.

Оценивают камни по четырём параметрам («4С»): Carat (вес), Colour (цвет), Clarity (прозрачность), Cut (огранка). Вес измеряют в каратах. Он равен 200 миллиграммам, менее 0,01 карата считают крошкой.

Основная характеристика – твёрдость – легла в основу его названия. На языке арабов «ал-мас» в переводе «твердейший», у греков камень назывался «адамас» — «несокрушимый». В самом начале его истории человек использовал без обработки в качестве чудо-украшения и даже как разменную валюту.

Как же камень попал на землю? Выдвигают несколько научных теорий рождения камня ( магматическая, мантийная, метеоритная, флюидная и другие) . Более понятная, на наш взгляд, рождение камня в магме. Атомы углерода, принимая давление в 50 тысяч атмосфер более 125 км в глубине недр, меняют свою кристаллическую решётку, превращаясь в алмазный камень. Магма вулкана выносит эти камни на доступный для добычи уровень земли. Другая теория не менее интересная. Минералы имеют внеземное или досолнечное происхождение. Кристаллы рождаются при попадании метеорита на землю в высоком давлении и огромных температурах. Возраст их насчитывает лет от 100 миллионов до 2,5 миллиардов.

Добыча этих минералов идёт по всему земному шару, только в Антарктиде их ещё не нашли. Места добычи разрабатывают в горизонтальных слоях земных пород: в первичных (коренных) в породах магмы или вторичных (россыпных), когда разрушаются коренные. 85% всех алмазов достают из кимберлитовых и лампроитовых трубок.

В природе находят зёрна (не более 5 мм). Поверхность у них совсем неблестящая и некрасивая. В месторождениях находят как отдельные зёрна, так и сростки, которые называют кристаллическими агрегатами - это сотни сросшихся камешков. В добытом виде они некрасивы. И только огранённый камень превращается в бриллиант. На языке французов слово brilliant означает «сверкающий».

Многообразие алмазов

Бесцветные минералы («чистой воды») сверх редкие. Даже самые чистые имеют различные вкрапления и «нацветы». Цвета у них рождаются самые интересные, чем он насыщеннее, тем дороже камень:

  • Желтый. Атомы азота придают оттенок, заменяя углеродные атомы в решётке. Встречается часто.
  • Коричневый. Добывают его на земле лишь в одном месте, в глубоком австралийском месторождении. Как они образуются до сих пор не известно.
  • Синий. Эти камни относятся к уникальным. Дают синь камням атомы бора, которые попадают в кристаллическую решётку.
  • Голубой. Крупный редкий камень. Можно приобрести трансформированный камень из жёлтого алмаза под действием давления и высокой температуры.
  • Зеленый алмаз. Природная радиация дарит камню неповторимый зелёный цвет.
  • Красный. Самый дорогой и самый редкий добывают в шахте Австралии Аргайл или выращивают искусственно.
  • Розовый. Его добывают в той же шахте Австралии. Учёные до сих пор не находят никаких посторонних атомов в структуре кристаллов, наличие цвета остаётся загадкой.
  • Чёрный. Находят их в верхних слоях коры. Срослись микроскопические кристаллы, он красив и очень прочен. Из-за своей прочности является самым дорогим. Обрабатывать его возможно только таким же прочным камнем.

Физические свойства алмаза

Из всего многообразия минералов эти кристаллы выделяются исключительными свойствами:

  • Высокая плотность камня алмаза. По так называемой шкале твёрдости Мооса, максимальные 10 баллов среди всех земных минералов. Оставляет след на любом материале, остаётся в первоначальном виде.
  • Малые дозы ядерного излучения, проникая в кристалл, рождают электрические импульсы и вспышки (сцинтилляции) минерала. Отличный проводниковый эффект.
  • Минерал устойчив даже к самым сильным кислотам (серная, азотная и т.д.), однако расплавы щелочей (с содой и селитрой) могут сжигать и окисливать его.
  • Ещё одно свойство — гидрофобность. Воду отталкивает, а к жиру липнет . Реализация добычи минералов из руды – простой способ.
  • Горит при 720 градусах, а сгорит – при 1000 градусов. После 1200 градусов в атмосферном давлении он трансформируется в графит.
  • Теплопроводность - полезное свойство в промышленности. Инструменты с алмазным напылением не перегреваются, излишки тепла быстро выводятся.
  • Дисперсия – разложение белого цвета на радужные, ещё одно уникальное свойство камня. Свет отражается внутри, возвращается обратно, а насквозь не проходит.

Алмаз в химии

Химический состав минерала: С (чистый углерод), аллотропная модификация шестого элемента химической таблицы Менделеева.

Помимо углерода, практически в каждом кристалле алмаза можно обнаружить примеси. Как правило, они расположены хаотично по всему объёму камня. В процентном соотношении эти примеси не превышают 5%, например, кремний, азот, кальций, бор, магний, алюминий. Реже, но встречаются: железо, медь, барий. В них можно обнаружить твёрдые включения, жидкие и даже газообразные.

Алмаз - простой неметалл, один из аллотропных модификаций углерода, по сути, это кристаллическая форма углерода. Формулы строения алмаза и графита идентичны. Оба из одного элемента и происхождение их схоже. Графит получается при горении алмаза, решётки их различны.

Решётка алмаза - гранецентрированный куб с атомами в каждой вершине и четырёх дополнительных атомов внутри, связанными прочной ковалентной связью в кристаллической решётке. Иной вид имеет кристаллическая решётка графита. Сетки атомов углерода плоскими решётками расположены последовательно и достаточно далеко друг от друга.

Углерод входит в состав газового облака во вселенной. По одной из версий, из подобных облаков образовались в солнечной системе все планеты. В земной коре около 0,14 % углерода. Кроме того, у углерода есть и другие аллотропные варианты (алмаз; графит; карбин; лонсдейлит; фуллерены; углеродные нанотрубки; и другие).

Изменяя ковалентную связь, углерод тут же меняет свои свойства. Шесть электронов атома углерода на двух энергетических уровнях, возбуждаясь, переходят, перемещаются на иные подуровни. Электроны гибридизировались, атом становится по форме тетраэдром.

Если же участвуют два электрона, то облака гибридные располагаются в плоскостях параллельных и перпендикулярных, в зависимости от их участия в процессе. При этом образуются двойные ковалентные связи: сигма (прочная) и пи связь (не прочная).

Учёные разобрались давно, что формула алмаза - чистый углерод. Но создать аналог в искусственных условиях им удалось только в прошлом веке, даже алмаз красного цвета.

Сейчас получить искусственные камни можно несколькими технологиями (фианит, страз, рутил, фабулит, муассанит, сегнетоэлектрик, церуссит).

Обработка камня

В конце обработки добытого минерала совершают огранку, шлифовку, полировку.

Огранка бывает всего трёх видов: при круглых камнях бриллиантовая; при прямоугольных формах ступенчатая, при обработке мелких образцов розой или розеткой.

Два типа огранки используют обычно: круглая (57 граней) и фантазийная («овальная», «груша», «маркиза» (похож на изображение глаза), «принцесса», «радиант», другие виды).

Огранкой бриллиантов занимаются несколько стран мира: Индия, Израиль, США , Китай и Таиланд, Россия и Бельгия.

Высокая прочность и уникальность физических свойств алмаза позволяют использовать минералы в различных сферах жизни человека.

В медицине пользуются тончайшим алмазным скальпелем и в лазерных установках. С их помощью разрабатывают алмазные импланты.

В телекоммуникации, кстати, пришлось свойство выдерживать высокое напряжение и резкие перепады температур, а также одновременная проходимость нескольких сигналов через кристаллы по кабелю.

В электронике именно эти минералы выводят тепло в микроэлектронных устройствах.

В добыче горных пород буровое долото из камней этого минерала превратило процесс в более эффективный и экономичный.

kamni.guru

Описание свойств камня, минерала и химическая формула алмаза

Здравствуйте, дорогие читатели. Как вам известно, алмаз, несмотря на свой завораживающий внешний вид, является простым веществом. В этой статье вы узнаете что из себя представляет формула алмаза и какие свойства обеспечивает.

Камень ведет себя во многих ситуациях достаточно нестандартно, многие эксперименты и определения некоторых значений из-за этого затруднены. Однако свойства камня настолько высоки, что по-прежнему проводятся различные исследования, выдвигаются гипотезы, продолжаются попытки создания аналогов и даже веществ, превосходящих по своим свойствам алмаз.

Химическая формула алмаза

На самом деле все очень просто:

Это объясняется тем, что состав камня почти на 100% состоит из углерода. Но остальных элементов настолько мало, что в формуле они не учитываются.

Вообще, в природе углерода не так уж много – всего 0,15% от общего числа элементов. Порядковый номер углерода в таблице 6 (то есть он имеет 6 протонов внутри ядра).

Это означает, что алмаз имеет тот же порядковый номер (если еще раз взглянуть на его формулу).

Ниже приведены краткие характеристики минерала, многие из которых зависят от исходной химической формулы.

Краткие характеристики алмаза и факты о нем

  • Алмаз имеет наивысочайшую твердость, в среднем оцениваемую как 3,5 г/см.
  • Чистый алмаз является прозрачным, но часто имеет цвета и оттенки (редкие цвета ценятся выше).
  • Очень блестящий благодаря показателям дисперсии и преломления.
  • При всей твердости очень хрупкий.
  • Очень плохо проводит электрический ток.
  • Пока удается превращать в алмаз только графит, другие аллотропные модификации углерода этому не поддаются. Но обратной реакции добиться проще (превращение минерала обратно в графит), хоть это и происходит при куда более высоких температурах.
  • Химическая формула не оказывает влияния на значительную разницу в свойствах разновидностей углеродных модификаций. Это обусловливается только разницей в строении кристаллических решеток веществ.
  • «Упакован» минерал очень плотно, имеет всего 18 атомов.

Происхождение

Предполагается, что на создание алмаза уходит огромное количество времени, миллионы лет, также большое давление и температура. Но речь идет о природных условиях.

Ученые не исключают вероятность появления камня из-за пределов земной орбиты. Предположение строится на основании большого количества камня в окружающем нас космическом пространстве. При этом доля самого углерода на Земле не высока.

Эта гипотеза подтверждается еще и обнаруживаемыми разновидностями алмаза в космических метеоритах (например, лонсдейлит).

Химические свойства

  • Алмазу присуща инертность в силу своей твердости. В связи с этим реакция горения для камня является основной:

2C + O2 = 2CO

C + O2 = CO2  

  • Все атомы камня расположены наикратчайшим друг от друга образом. То есть каждый атом углерода находится в середине тетраэдра, а остальные атомы располагаются по вершинам.
  • Молярная масса составляет порядка 12 г/моль.

На видео представлена структура алмаза в наиболее удобной модели. Тут же вы можете узнать о некоторых свойствах камня.

Применение камня

Камень широко используется в ювелирном деле. Но помимо этого он находит свое применение в электронике, оптике и даже строительстве. С помощью него создают специализированные шкурки, им покрывают сверла, проверяют металл на прочность в установках с алмазными наконечниками.

Алмаз используется в химических опытах в качестве надежной защиты от очень едких реактивов вроде плавиковой кислоты. В хирургии без минерала также не обойтись, ведь он обеспечивает точность и миниатюрность надрезов. Алмазные скальпели – настоящая находка для врачей.

Получение минерала

Сейчас существует множество способов получения камня, так как для производства это выгоднее, чем использовать природные алмазы. Стоимость таких камней также значительно ниже.

Хотя и свойства природных камней куда выше и лучше, из-за чего их добыча не прекращается несмотря на большое количество добротных аналогов, в том числе имеющих схожий состав, но алмазами не являющихся: фуллерены, лонсдейлит, графит, карбид и некоторые другие.

Также в производство отправляются камни с высоким содержанием примесей, которые в ювелирном деле не пригодятся. Таких включений должно быть более 5% в целом и более 2% одного конкретного вещества (им может оказаться кальций, азот, бор и некоторые другие). В этом случае внешний вид минерала сильно видоизменяется и никаким образом это не исправить.

Исследования алмазов и эксперименты с ними продолжаются, поскольку камень очень перспективен с точки зрения своих свойств. Ученые и исследователи не оставляют попыток найти и более выгодные способы создания искусственных камней.

Таким образом алмаз благодаря своим формуле и строению обладает большим количеством полезных свойств, присущих в таких диапазонах только ему. Заходите на ресурс почаще и узнаете еще много нового о камнях и минералах.

Команда ЛюбиКамни

Источник:

Характеристика алмаза

Алмаз — это кристаллическая модификация чистого углерода, образованная в глубоких недрах Земли, в верхней мантии на глубинах более 80-100 километров, при исключительно высоких давлении и температуре.

Это самый драгоценный камень, самый твердый и износостойкий минерал, самый блестящий и неподверженный времени самоцвет. История алмазов насчитывает тысячи лет, однако и в наше время бриллианты привлекают миллионы людей своей магической красотой.

Во все времена этот завораживающий и уникальный камень притягивал человека.

«Он остаётся невредимым в самом сильном огне, это свет солнца, сгустившийся в земле и охлаждённый временем, он играет всеми цветами, но сам остаётся прозрачным, точно капля воды…

» — писали об алмазе в древности. Первые упоминания об использовании человеком алмазов относятся к Индии и появились примерно за три тысячи лет до нашей эры.

Греки называли его «адамас» или «адамантос» — непобедимый, несокрушимый, непреодолимый. Римляне — «диамонд»; арабы — «алмас», наитвердейший; древние евреи — «шамир»; индусы называли его «фарий».

Древнерусский литературный памятник, «Изборник» 1073 г., в равной степени использует термины «адамас» и «адамант». А «Хождение за три моря» Афанасия Никитина (1466-1472 г. г.) впервые, и навсегда, «узаконило» в русском языке название «алмаз».

В древней Индии считали, что алмазы образованы из пяти начал природы — земли, воды, воздуха, неба и энергии.

Алмаз,минерал, единственный драгоценный камень, состоящий из одного элемента.

Алмаз – это кристаллический углерод. Углерод существует в нескольких твердых аллотропных модификациях, т.е. в различных формах, имеющих разные физические свойства. Алмаз – одна из аллотропных модификаций углерода и самое твердое из известных веществ (твердость 10 по шкале Мооса).

Другая аллотропная модификация углерода – графит – одно из самых мягких веществ. Исключительно высокая твердость алмаза имеет большое и важное практическое значение. Он широко используется в промышленности как абразив, а также в режущих инструментах и в буровых коронках.

Алмаз кристаллизуется в кубической (изометрической) сингонии и обычно встречается в виде октаэдров или кристаллов близкой формы. При обкалывании алмаза от материнской массы отщепляются обломки минерала. Это становится возможным благодаря совершенной спайности.

Цвет разнообразный. Обычно алмазы бесцветные или желтоватые, но известны также голубые, зеленые, ярко-желтые, розово-лиловые, дымчато-вишневые, красные камни; встречаются и черные алмазы. Алмаз прозрачен, иногда просвечивает, бывает и непрозрачным. Черты алмаз не дает; порошок его белый или бесцветный.

Плотность алмаза – 3,5. Показатель преломления 2,42, самый высокий среди обычных драгоценных камней. Поскольку критический угол полного внутреннего отражения у этого минерала составляет всего 24,5, фасеты ограненного алмаза отражают больше света, чем другие камни с аналогичной огранкой, но с меньшим показателем преломления.

Алмаз обладает очень сильной оптической дисперсией (0,044), вследствие чего отраженный свет разлагается на спектральные цвета. Эти оптические свойства в сочетании с необыкновенной чистотой и прозрачностью минерала придают алмазу яркий блеск, сверкание и игру.

Алмазы обычно люминесцируют в рентгеновских и ультрафиолетовых лучах. У некоторых разностей алмаза люминесценция выражена очень резко. Алмазы прозрачны для рентгеновских лучей. Это облегчает идентификацию алмаза, так как некоторые стекла и бесцветные минералы, например циркон, подчас внешне похожие на него, непрозрачны для рентгеновских лучей той же длины волны и интенсивности.

Люминесценция алмаза обусловлена присутствием в нем примеси азота. Примерно 2% алмазов не содержат азота и не флуоресцируют; обычно это мелкие камни. Исключение составляет «Куллинан» – самый большой ювелирный алмаз в мире.

Для измерения веса алмазов принят метрический карат, — 0,2 грамма или 200 миллиграммов. Алмазы массой более 15 карат — редкость, массой в сотни карат — величайшая редкость. Некоторые камни получают собственные имена, мировую известность и прочное место в истории. Подробнее об исторических алмазах.

В настоящее время общемировой объем добычи алмазов составляет порядка 130 миллионов карат. Главное использование природных алмазов – в ювелирном деле, но далеко не из каждого алмаза можно сделать бриллиант. Безусловно, ювелирными считаются около 15% добываемых алмазов, еще 45% считаются околоювелирными, т.е. уступают ювелирным по размеру, цвету или чистоте.

Главные производители алмазов – Австралия, Россия, ЮАР и Демократическая Республика Конго, на которые в совокупности приходится более 3/5 мировой добычи алмаза. Другие крупные производители – Ботсвана, Ангола и Намибия. Индия, бывшая единственным источником алмазов до 18 в., в настоящее время добывает их сравнительно немного.

Алмазы ювелирного качества встречаются в ЮАР и в Республике Саха (Якутия, Россия) в кимберлитах – темных зернистых ультраосновных вулканических породах, сложенных преимущественно оливином и серпентином.

Кимберлиты залегают в форме трубчатых тел («трубок взрыва») и обычно имеют брекчиевидное строение. Из нескольких тонн добытого кимберлита извлекают доли карата высококачественного алмаза.

Алмазы добывают также из аллювиальных (речных) и прибрежно-морских галечных россыпей, куда они выносились в результате разрушения алмазосодержащей кимберлитовой вулканической брекчии. В таких условиях ювелирные камни обычно приобретают шероховатую поверхность.

Часто они являются лучшими ограночными камнями, так как противостояли разрушительному действию ударов о камни при переносе водотоками или морскими волнами в зоне прибоя, и поэтому должны представлять прочную крепкую массу, относительно свободную от внутренних напряжений.

Известны случаи, когда алмазы, добытые из кимберлитовых трубок, взрывались, что свидетельствует о колоссальном напряжении внутри камня. Это явление дает ключ к пониманию того, что кристаллизация алмазов должна была протекать в условиях громадных давлений.

Большинство ограненных алмазов при исследовании в поляризованном свете обнаруживает наличие внутренних напряжений. Полагают, что алмазы образовались на больших глубинах в мантии Земли, а затем не менее чем 3 млрд. лет назад мощными взрывами были вынесены на поверхность.

Алмазы обнаружены также в метеоритах.

Сверкание и красота алмаза в полной мере раскрываются только после огранки. Долгое время считалось, что Л. ван Беркем из Брюгге в конце 15 в.

разработал метод точной симметричной огранки (используемый до сих пор), заключающийся в шлифовке камня на железном круге, на который наносится смесь алмазного порошка и масла.

Сейчас существование этого мастера ставится под сомнение. Предполагают, что вышеуказанный метод был разработан в Индии.

Ранее полагали также, что бриллиантовую огранку (главный тип огранки округлых алмазов и в настоящее время) изобрел итальянский гранильщик Винченцо Перуцци в конце 17 в., но и это мнение оказалось ошибочным.

Источник:

химическая формула графита

Происхождение минерала, свойства камня, разновидности добываемых алмазов, виды огранок, химическая формула алмаза, кристаллическая решётка. … О блеске и твёрдости мы ……

https://www.youtube.com/watch?v=lwiKjTxdMwk

Виды природного и искусственного графита — химическая структура, механические и физические характеристики. Различие в ……

Переработкой графита получают различные марки графита и изделия из них. Товарные сорта графита получают обогащением графитовых руд. В зависимости от степени очистки ……

И алмаз, и графит — это разные формы одного и того же элемента — углерода. У мягкого, крошащегося графита и у самого твердого кристалла в мире одна и та же формула ……

В свободном состоянии углерод известен в виде алмаза, кристаллизующегося в кубической системе, и графита, принадлежащего к гексагональной системе. такие формы его, как ……

В это трудно поверить, но химическая формула графита совпадает с формулой алмаза. В данной статье мы разберем, как такое возможно. Графит: история и свойства минерала ……

Алмаз Алмаз в материнской породе Формула C Молекулярная масса 12,01 Примесь N Статус IMA действителен Систематика по IMA (Mills et al., 2009) Класс Самородные элементы Группа Полиморфы ……

Происхождение минерала, свойства камня, разновидности добываемых алмазов, виды огранок, химическая формула алмаза, кристаллическая решётка. … О блеске и твёрдости мы ……

Что такое графит? Описание, фото минерала, свойства камня и происхождение. Химическая формула, применение и месторождения графита. … Графит (от др.-греч. γράφω — пишу ……

В свободном состоянии углерод известен в виде алмаза, кристаллизующегося в кубической системе, и графита, принадлежащего к гексагональной системе. такие формы его, как ……

Какая химическая формула для графита и алмаза? Физические и химические свойства графита и алмаза? Нахождение в природе графита и алмаза? значение и применение графита и ……

Графит: формула, химическая и физическая характеристика Как мы уже сказали, графит — это углерод. Соответственно, в химии записывается он как С. Несмотря на то что формула ……

Разновидности графита Известно несколько политипов графита, что обусловливается особенностями структуры: слои кристаллической решётки могут быть расположены ……

Что такое графит? Описание, фото минерала, свойства камня и происхождение. Химическая формула, применение и месторождения графита. … Графит (от др.-греч. γράφω — пишу ……

О существовании драгоценных камней алмазов известно практически каждому человеку. А еще известны факты о необычайной твердости вещества, поэтому формула алмаза ……

Химическая формула – Молярная масса равна г/моль. Физические свойства – это одно из самых твёрдых веществ с плотностью 3,47—3,55 г/см, обычно бесцветный, но может иметь ……

и алмаз и графит одна формула — C Комментарий удален химик Мудрец (14102) 7 лет назад И алмаз и графит имеют одну формулу С — чистый углерод. Разница состоит в строении ……

Наименование показателя Значения по маркам графита EG-35 ЕG-150 EG-250 EG-350 EG-400 EG-803 EG-802H Содержание углерода, не менее % 95 92 95 95 98 95 99 Степень расширения, не менее мл/г 35 150 250 350…

Химическая формула графита, C. Графит — простое вещество, минерал, неметалл, представляет собой одну из аллотропных модификаций углерода. Формулы и примеры … Химические ……

Химическая энциклопедия Советская энциклопедия Справочник по веществам Гетероциклы … пластинок и скоплений, разных по величине и содержанию графита……

Источник:

Природный минерал алмаз: структура, физические и химические свойства

Алмаз — природный минерал, один из самых известных и дорогих. Вокруг него ходит множество домыслов и легенд, особенно что касается его стоимости и выявления подделок. Отдельной темой для изучения является связь алмаза и графита.

Многие знают, что эти минералы схожи, но далеко не всем известно, чем именно. Да и на вопрос о том, чем они отличаются, тоже не каждый сможет ответить.

А что мы знаем о структуре алмаза? Или о критериях оценивания драгоценных камней?

Структура алмаза

Алмаз — один из трех минералов, представляющих собой кристаллическую модификацию углерода. Два других — это графит и лонсдейлит, второй можно обнаружить в метеоритах либо создать искусственным путем. И если эти камни — гексагональные модификации, то тип кристаллической решетки алмаза — куб.

В этой системе атомы углерода расположены таким образом: по одному на каждой вершине и в центре грани, и четыре внутри куба. Таким образом, получается, что атомы расположены в виде тетраэдров, и каждый атом находится в центре одного из них.

Частицы связаны между собой самой прочной связью — ковалентной, благодаря чему алмаз и имеет высокую твердость.

Химические свойства

Грубо говоря, алмаз — это чистый углерод, соответственно, кристаллы алмаза должны быть абсолютно прозрачными и пропускать весь видимый свет.

Но в мире нет ничего идеального, а значит, и этот минерал имеет примеси. Считается, что максимальное содержание примесей в ювелирных алмазах не должно превышать 5 %.

В состав алмаза могут входить как твердые, так и жидкие и газообразные вещества, наиболее распространенные из них:

  • азот;
  • бор;
  • алюминий;
  • кремний;
  • кальций;
  • магний.

Также в состав могут входить кварц, гранаты, оливин, прочие минералы, окиси железа, вода и другие вещества.

Зачастую эти элементы находятся в составе минерала в виде механических минеральных включений, но некоторые из них могут замещать углерод в структуре алмаза — это явление называется изоморфизмом.

В таком случае включения могут значительно влиять на физические свойства минерала, на его цвет, отражение света, а включения азота придают ему люминесцентные свойства.

Физические свойства

Структура алмаза обуславливает его физические свойства, они оцениваются по четырем критериям:

  • твердость;
  • плотность;
  • дисперсия и преломление света;
  • кристаллическая решетка.

Твердость минералов оценивается по шкале Мооса, его оценка по этой системе равняется 10, это максимальный показатель. Следующий в списке корунд, его показатель — 9, однако его твердость меньше в 150 раз, что означает абсолютное первенство алмаза по этому показателю.

Однако твердость минерала вовсе не означает его прочность. Алмаз достаточно хрупкий и легко раскалывается, если ударить его молотком.

Удельный вес алмаза (плотность) определяется в промежутке от 3,42 до 3,55 гр/см3. Он определяется в соотношении веса минерала к весу воды того же объема.

Помимо твердости, он обладает и высокими показателями преломления света (2,417-2,421) и дисперсии (0,0574). Такое сочетание свойств позволяет алмазу быть самым драгоценным и идеальным ювелирным камнем.

Значение имеют также и другие физические свойства минерала, такие как теплопроводность (900-2300 Вт/м·К), также самая высокая из всех веществ. Можно также отметить способность минерала не растворяться в кислотах и щелочах, свойства диэлектрика, низкий коэффициент трения по металлу в воздухе и высокую температуру плавления 3700-4000 °C при давлении 11 ГПа.

Сходства и отличия алмаза и графита

Углерод — один из самых распространенных элементов на Земле, он содержится во многих веществах, в особенности в живых организмах. Графит, как и алмаз, состоит из углерода, однако структуры алмаза и графита сильно отличаются.

Алмаз может превращаться в графит под действием высоких температур без доступа кислорода, но в нормальных условиях он способен бесконечно долго оставаться в неизменном виде, это называют метастабильностью, к тому же тип кристаллической решетки алмаза — куб.

А вот графит — минерал слоистый, его структура выглядит как ряд пластов, расположенных в разных плоскостях. Эти пласты составляются из шестиугольников, формирующих систему, похожую на соты.

Сильные связи образуются только между этими шестиугольниками, а вот между пластами они крайне слабые, это и обуславливает слоистость минерала. Помимо низкой твердости, графит поглощает свет и имеет металлический блеск, чем также сильно отличается от алмаза.

Эти минералы являются самым ярким примером аллотропии — явления, при котором вещества имеют разные физические свойства, хоть и состоят их одного химического элемента.

Происхождение алмаза

Нет однозначного мнения по поводу того, как образуются алмазы в природе, существуют магматическая, мантийная, метеоритная и прочие теории. Однако наиболее распространенной является магматическая.

Считается, что алмазы образуются на глубине около 200 км под давлением в 50 000 атмосфер, а после выносятся на поверхность вместе с магмой во время формирования кимберлитовых трубок. Возраст алмазов варьируется от 100 миллионов до 2,5 миллиарда лет.

Также научно доказано, что алмазы могут образовываться при ударе метеорита о поверхность земли, а также находиться в самой метеоритной породе. Однако кристаллы такого происхождения имеют крайне мелкие размеры и редко подходят для обработки.

Месторождения алмазов

Первые месторождения, в которых были обнаружены и добывались алмазы, располагались в Индии, но уже к концу XIX века они были сильно истощены. Однако именно там были добыты самые известные, крупные и дорогостоящие образцы.

А в XVII и XIX столетиях были обнаружены месторождения минерала в Бразилии и Южной Африке. История пестрит легендами и фактами об алмазной лихорадке, которые связаны именно с южноафриканскими рудниками.

Последние обнаруженные месторождения алмазов находятся в Канаде, их освоение началось лишь в последнем десятилетии XX века.

Особенно интересны рудники Намибии, хотя добыча алмазов там является делом сложным и опасным. Залежи кристаллов сосредоточены под слоем грунта, что хоть и усложняет работу, но говорит о высоком качестве минералов.

Алмазы, прошедшие путь в несколько сотен километров до поверхности при постоянном трении о прочие породы, являются высокосортными, менее качественные кристаллы просто не выдержали бы такого путешествия, а потому 95 % добытых камней — ювелирного качества.

Также известные и богатые минералами кимберлитовые трубки есть в России, Ботсване, Анголе, Гвинее, Либерии, Танзании и других странах.

Обработка алмазов

Обработка алмазов требует огромного опыта, знаний и умений. Прежде чем приступать к работе, необходимо досконально изучить камень, чтобы впоследствии максимально сохранить его вес и избавиться от вкраплений.

Наиболее распространенный тип огранки алмазов — круглый, он позволяет камню заиграть всеми красками и максимально выгодно отражать свет. Но такая работа является и самой сложной: круглый бриллиант имеет 57 плоскостей, и при его огранке важно соблюдать точнейшие пропорции.

Также популярными типами огранки являются: овал, слеза, сердце, маркиза, изумрудная и другие. Выделяют несколько этапов обработки минералов:

  • разметка;
  • раскалывание;
  • распиловка;
  • закругление;
  • огранка.

До сих пор считается, что после обработки алмаз теряет около половины своего веса.

Критерии оценивания алмазов

При добыче алмазов лишь 60 % процентов минералов пригодны для обработки, их называют ювелирными. Естественно, стоимость необработанных камней значительно уступает цене бриллиантов (более чем в два раза). Оценка стоимости бриллиантов проводится по системе 4C:

  1. Carat (вес в каратах) — 1 карат равен 0,2 г.
  2. Color (цвет) — чисто белых алмазов практически не встречается, большинство минералов имеют определенный оттенок. От окраски алмаза во многом зависит его стоимость, большинство встречающихся в природе камней имеют желтый или коричневый оттенок, реже можно обнаружить розовые, голубые и зеленые камни. Наиболее редкими, красивыми, а оттого и дорогими являются минералы насыщенных оттенков, их называют фантазийными. Наиболее редкие из них — зеленый, фиолетовый и черный.
  3. Clarity (чистота) — также важный показатель, который определяет присутствие дефектов в камне и значительно влияет на его стоимость.
  4. Cut (огранка) — от огранки сильно зависит внешний вид бриллианта. Преломление и отражение света, своеобразное «бриллиантовое» сияние делают этот камень столь ценным, а неправильная форма или соотношение пропорций при обработке могут напрочь его испортить.

Изготовление искусственных алмазов

Сейчас технологии позволяют «выращивать» алмазы, практически неотличимые от натуральных. Существует несколько способов синтеза:

  1. Создание HPHT-алмазов — наиболее близкая к природным условиям методика. Минералы создаются из графита и затравочного алмаза при температуре 1400 °С под давлением в 50 000 атмосфер. Этот метод позволяет синтезировать камни ювелирного качества.
  2. Создание CVD-алмазов (пленочный синтез) — изготовление камней в вакуумных условиях с использованием затравки и газов метана и водорода. Этот способ позволяет синтезировать чистейшие минералы, однако крайне маленьких размеров, потому в основном они имеют промышленное назначение.
  3. Взрывной синтез — это способ позволяет получить мелкие кристаллы алмаза посредством детонации взрывчатых веществ и последующего охлаждения.

Как отличить оригинал от подделки

Говоря о методах определения подлинности алмазов, стоит различать проверку подлинности бриллиантов и необработанных алмазов. Неопытный человек может спутать алмаз с кварцем, хрусталем, другими прозрачными минералами, и даже со стеклом. Тем не менее исключительные физические и химические свойства алмаза позволяют с легкостью определить подделку.

В первую очередь стоит вспомнить о твердости. Этот камень способен поцарапать любую поверхность, а вот на нем оставить следы может только другой алмаз. Также на натуральном кристалле не остается испарины, если на него подышать. На мокром камне будет след как от карандаша, если провести по нему алюминием.

Можно проверить его рентгеном: натуральный камень под излучением имеет насыщенный зеленый окрас. Или посмотреть сквозь него на текст: сквозь натуральный алмаз его будет невозможно разобрать.

Отдельно стоит отметить, что натуральность камня можно проверить на преломление света: поднеся к источнику света подлинник, можно увидеть лишь светящуюся точку в центе.

Источник:

Алмаз (бриллиант) камень | Основные характеристики и свойства

Этот драгоценный камень можно описать только самыми превосходными формами речи. Он самый твердый из известных человеку минералов, самый желанный подарок всех женщин, самый блестящий и самый чарующий минерал.

Алмаз известен человечеству уже более 5 тысяч лет, он впервые был обнаружены на территории современной Индии, Южной Америки и Бразилии. Сегодня практически невозможно определить кто первым открыл этот удивительный камень.

Свойства алмаза упоминалась в различных языческих текстах прошлых веков, от использования в ритуалах до возведения в культ и поклонения самому камню, как символ чистоты и стойкости.

Минерал формируется в экстремальных условиях, при высоких температурах и давлении. Кристаллы очень сложно обнаружить визуально, часто они заключены в неприглядную породу черного цвета (графит).

Но не только внешний вид может обмануть добытчика, достаточно редко встречаются алмазы ювелирного качества, вез трещин и включений. Поэтому он так высоко ценится. А уже когда люди научились его правильно огранять начались настоящая алмазная лихорадка.

Свойства камней могло поставить огранщиков в тупик, однако алмазы начали обрабатывать самими алмазами.

Химический состав

  • Формула: C
  • Примесь: N
  • Молекулярная масса: 12,01
  • Класс: Самородные элементы
  • Группа: Полиморфы углерода

Состав камня удивителен и превосходен по своей простоте, кроме углерода в алмазе нет других химических элементов. За такой простотой кроется безграничные технические свойства алмаза. Октаэдрический кристалл углерода применяется повсеместно в современной электронике и бурильной технике.

Физические свойства

  • Твердость: 10
  • Плотность: 3,47—3,55 г/см³
  • Блеск: Алмазный
  • Прозрачность: Прозрачный
  • Хрупкость: хрупкий

Оптические свойства

  • Показатель преломления: 2,417—2,419
  • Люминесценция: голубой, зелёный, жёлтый, красный

Разновидности алмаза

Обычно драгоценный камень не имеет цвета, но всё же встречаются алмазы различных оттенков зеленого, голубого, желтого, розового, коричневого и черного цвета.

Астрология

Кому подходит камень алмаз по знаку зодиака читать

Магические свойства

Алмаз — очень сильный камень во всех отношениях, он усиливает воздействие других камней.

Однако не стоит относиться к нему с пренебрежением, камень может принести большую удачу или фатальный провал в жизнь.

Считается что камень обладает положительными свойствами если его подарили доброжелатели или самоцвет достался по наследству, но если камень был, например, украден то ничего хорошего можно не ждать.

  • Драгоценный камень зеленого оттенка — сильный оберег материнства;
  • Подаренный мужчине камень укрепляет характер, усиливает властные черты личности, придаёт храбрости и стойкости;
  • Дарить камень следует с осторожностью, он олицетворяет все чистое и совершенное в отношениях людей, накладывает на них определённые обязательства, хранить верность, любовь и целомудрие;
  • Камень в умелых руках может служить противоядием при укусах змей;
  • Человека который носит самоцвет постоянно усиливает деловые качества, взаимоотношения с коллегами и деловыми партнерами.

В большинстве источников говорится что алмаз тогда становится активным, когда был подарен, а не куплен. Но и подаренные камни не следует сразу надевать, алмаз необходимо на некоторое время просто положить с доме нового хозяина, что бы энергия камня и владельца синхронизировалась.

Полный список магических свойств бриллианта по цвету камня читать

Лечебные свойства

Анализируя весь спектр полезных воздействий на организм, сложно поверить что это все свойства только одного камня. Воздействия можно ощутить как отдельными органами так и всем телом.

  1. Общее воздействие на организм — улучшает обменный процессы организма, снимает усталость, общий омолаживающий эффект организма;
  2. Иммунная система — борется с инфекционными болезнями, помогает понизить температуру тела;
  3. Голова — подпитывает работу мозга положительными вибрациями, устраняет бессонницу и депрессивные состояния, лечит склероз;
  4. Желудок — драгоценный камень предотвращает появление гастрита;
  5. Сердце — омолаживает сердечные мышцы;
  6. Почки — предотвращает образованию камней.

Стихия камня

Вода.

Энергетическая связь с планетами

Подпитка энергией алмаз получает от солнца.

Чакры и энергия организма

Камень стимулирует выделение энергии Ян в чакре Сахасрары.

Источник:

Формула камня

Плотность алмаза настолько велика, что обработать его ничем другим, как таким же минералом, невозможно. Его использовали в качестве украшения и для хозяйственных нужд, он становился причиной появления легенд. Считается, что минерал полезен при некоторых недугах и наделен магическими свойствами.

Формула алмаза — С — как и у графита, но если изучить отличия между камнями в химии, то окажется, что последний заметно уступает по многим параметрам. Кристалл не имеет аналогов среди минералов, как натуральных, так и выращенных в лабораторных условиях. Из чего состоит алмаз и так ли велика его прочность, благодаря которой он удостоен звания «самый твердый камень Земли»?

Немного о добыче и цвете

Известно несколько версий образования алмазов:

  • Результат повышения температуры силикатов, являющихся соединениями кислорода с кремнием. Кристаллы скрываются в коре Земной мантии, а мощные глубинные взрывы выталкивают их на поверхность.
  • Формирование под одновременным влиянием высоких температур и давления, вызванных падением метеоритов.

Добыча минерала ведется из:

  • Алмазных приисков путем промывания речного и морского песка. Так находят мелкие камушки, углеродный состав которых обозначается буквой C.
  • Алмазных карьеров – мест, где залежи породы расположены у поверхности, что позволяет вести работы открытым методом.
  • Подземных рудников, например кимберлитовых трубок, впервые обнаруженных в XIX веке. Руда добывается путем бурения и прокладки шахт.
  • Алмазных приисков, требующих комбинирования способа работ.

Необработанный драгоценный камень с виду неказист, имеет шероховатую поверхность без блеска. Кристаллы бывают как микроскопическими, так и очень крупными. Масса большинства алмазов редко превышает 15 карат. Исключением являются самородки весом в сотни карат. Сколько весит 1 карат алмаза →

Интерес ювелиров вызывает не более 25 % всех добытых камней. Остальным суждено стать частью промышленных установок и инструментов. Самые мелкие самоцветы превращаются в алмазный порошок.

Цветовая гамма алмазов разнообразна: водянисто-бесцветные, серые, голубые, синие, желтоватые, красные, розовые, зеленые, черные.

Многие экземпляры окрашены неравномерно:

  • зонально, например, только в верхней части;
  • пятнами.

Качество минерала определяет не только цвет или размер, но и наличие/отсутствие включений, дефектов. Разнообразие цветов обусловливает химический состав алмаза и природные условия, при которых происходит его формирование. От этого фактора также зависит невероятная бриллиантовая твердость.

О химических свойствах

Химический состав алмаза чрезвычайно прост – это соединения углерода, массовая доля которых составляет 99,8%.

Нормой считается присутствие незначительного количества частичек кальция, бора, азота, магния, кремния или алюминия, проникших в кристаллическую решетку.

Это объясняется тем, что абсолютно чистого углерода в природе не существует. Возможно, благодаря примесям алмазы обретают свои уникальные свойства.

Описание, которое имеет кристаллическая структура алмаза, выглядит примерно так: каждый атом, спрятанный в камень, состоит из шести электронов.

Под воздействием температур и огромных нагрузок происходит трансформация, в результате чего атомы собираются в определенную цепочку, состоящую из тетраэдров. Перераспределение энергии делает их частью кристаллической ячейки.

Частицы, объединенные сигма-связью, получают значительный коэффициент прочности.

https://www.youtube.com/watch?v=iLoHx0XjuNo

Кристаллическая решетка минерала имеет форму гранецентрированного куба. В вершинах располагается по одному атому, а в середине – четыре. Форма кристалла алмаза такова, что 18 атомов оказываются надежно спрятанными внутри. В подобной «упаковке», подкрепленной прочной ковалентной связью, заключается невероятная твердость алмазов.

Уникальные химические свойства алмаза и необычное строение заставляют его люминесцировать разными цветами при попадании в рентгеновские лучи. Подобная характеристика может пригодиться при проверке наличия радиационного излучения.

О свойствах физических

Химическая формула алмаза обуславливает его необыкновенные физические особенности. Они характерны только для этого минерала, и аналогов среди других камней у бриллианта пока нет.

Отличительные свойства алмаза, обусловленные его химическим составом:

  • Показатель преломления алмаза находится в пределах от 2,417 до 2,421. Сочетаясь с сильной дисперсией, равной 0,0574 он заставляет нанесенные при обработке грани блестеть, играя на свету.
  • Алмаз имеет исключительную плотность, равную 3500 кг/м³.
  • Твердость алмаза занимает наивысшую позицию по шкале Мооса с показателем 10. Если говорить об абсолютной твердости, то она в 150 и 1000 раз выше, чем у корунда и кварца соответственно.
  • Говоря про физические свойства алмаза, нельзя не упомянуть его прекрасные изолирующие свойства, обусловленные практически полным отсутствием электронов.
  • Устойчивость к кислотам, способным растворить металлы, которую обеспечивает прочность алмаза, и податливость некоторым щелочным растворам.
  • Плавиться камень начинает при температуре 4000 °С и давлении около 11 ГПа.
  • Сгореть минерал может, но особо беспокоиться нет смысла: это произойдет только при температуре 850-1000 °С на воздухе и при 720-800 °С под струей кислорода.
  • Разогревшись до 2000 °С, находясь в условиях вакуума, алмаз становится графитом и взрывается.

Твердость алмаза настолько велика, что повредить его с помощью металла или другого минерала вряд ли удастся. Но камень может разбиться, упав на прочную поверхность, что говорит о необычайной хрупкости.

Лучепреломление алмазов таково, что, поместив бесцветный кристалл на страницу с печатным текстом, прочитать написанное не получится. Эта характеристика алмаза позволяет отличить подделку от оригинала.

Бриллиант вставляется в изделия без фольгированной подложки, если другое не задумано дизайнером, ведь основание, несмотря на кажущуюся прозрачность, все равно останется невидимым.

Подробнее о том, как отличить бриллиант от фианита →

kamen.expert

Из чего состоит алмаз и каковы его характеристики?

Алмазы — самые дорогие драгоценные камни. Наличие у человека такого минерала говорит о богатстве владельца.

Поэтому камни представляют огромный интерес не только для любителей украшений и дорогих аксессуаров, но и для ученых.

Из чего состоит алмаз и свойства вещества продолжают изучаться и сегодня — это необходимо для синтеза искусственного материала и использования алмазов в полном объёме.

Содержание статьи

Необработанные алмазы

Алмаз добывается в природе. Источником камня являются кимберлитовые и лампроитовые трубки. Большая часть из них находится на территории таких стран, как:

  1. ЮАР.
  2. Австралия.
  3. Россия.
  4. Бразилия.

Добыча производится промышленным путем. Вместе с породами из трубок достаются камни, которые проходят дальнейшую классификацию и обработку геммологами и ювелирами.

Состав камня

Химики и физики, в свою очередь, исследовали состав вещества. В начале XVIII века было выяснено, что алмаз состоит исключительно из углерода. То есть как таковой химической формулы у камня нет.

В периодической таблице Менделеева элемент обозначается как «С». Так и записывается формула камня, одной буквой. Атомная масса вещества равняется 16. Углерод в алмазе сохраняет свои свойства и имеет интересную конфигурацию.

Аллотропные модификации

Алмаз представляет собой огромную молекулу углерода. Кроме алмаза, из углерода состоят и другие вещества, такие как:

  • графит;
  • лонсдейлит;
  • сажа, уголь;
  • углеродные нанотрубки;
  • фуллерены.

Но все эти материалы имеют разный внешний вид и разные свойства. Все это объясняется существованием аллотропных модификаций. Это означает, что атомы углерода располагаются в пространстве и связываются между собой по-разному. Конфигурация атомов вместе с их связями называется кристаллической решеткой. Она у всех веществ разная, а у алмаза заслуживает отдельного внимания.

Начать нужно с того, что в алмазе атомы углерода связаны между собой ковалентными сигма-связями. Это самый прочный вид химической связи. Кроме него, есть еще ионная, металлическая, дисульфидная и водородная связь. Они гораздо слабее ковалентной связи и не присутствуют в структуре алмаза.

Элементарная ячейка алмаза, то есть единица структуры, имеет форму куба. По-научному это называется кубической сингонией.

Пространственное расположение атомов и их соединение называются кристаллической решеткой. Именно ее строение и обусловливает такие характеристики, как твердость вещества. Элементарная ячейка структуры алмаза выглядит как куб. То есть алмаз, если пользоваться научной терминологией, кристаллизуется в кубической сингонии.

Вершинами куба выступают атомы углерода. В центре каждой грани также располагается по одному атому, и еще четыре элемента находятся в центре самого куба.

Те атомы углерода, которые находятся в центре грани, являются общими для двух ячеек, а те, что расположены на вершинах куба — общие для восьми ячеек.

Расстояния между атомами симметричные, одинаковые между собой по длине. Связи между элементами — ковалентные-сигма.

Поскольку каждый атом соединен как минимум с четырьмя соседними, то свободных элементов в составе алмаза не остается и камень является отличным диэлектриком.

Твердость алмаза и объясняется такой плотной упаковкой вещества. А вот аллотропные модификации углерода имеют другую пространственную структуру при одинаковом составе.

Кристаллическая решетка алмаза и графита

Например, графит имеет конфигурацию с более слабыми связями в пространстве, ковалентными пи-соединениями. А фуллерены вообще являются молекулами, а не атомами углерода. Их состав и само вещество было открыто относительно недавно — в XIX веке.

Благодаря структуре, алмаз является самым твердым веществом. Это обусловлено именно строением, а не составом камня.

Но не только алмаз имеет такую «упаковку» атомов, хотя только этот минерал обладает большой твердостью. Все вещества из 4 группы имеют похожее с алмазом строение. Но поскольку атомная масса этих элементов больше, чем у алмазов, то расстояние между атомами также больше и связи, соответственно, слабее.

Но не все в природе идеально. Даже алмаз имеет свои изъяны. В составе камня могут встречаться посторонние элементы, которые попали в решетку во время формирования камня. Среди них встречаются такие вещества, как:

  • алюминий;
  • кальций;
  • магний;
  • гранит;
  • вода;
  • газы и углекислота.

Эти вещества нарушают строение алмаза и в идеале их быть в составе не должно. Они встраиваются в кристаллическую решетку и также влияют на твердость камня и его оттенок. Идеальный по характеристикам камень называется алмазом или бриллиантом чистой воды. Но если такие примеси есть, они могут повлиять на количество и размер дефектов камня или же образовать самостоятельные включения.

Дефекты структуры могут располагаться как с краю алмаза, так и находиться в центре. Иногда от них можно избавиться с помощью огранки профессионалом-ювелиром. Эта процедура превращает алмаз в бриллиант и раскрывает все его достоинства. В качества дефектов чаще всего выступают микротрещинки, мутные облака или вкрапления других веществ.

Алмазы с большим количеством дефектов отправляются на потребности промышленности, где из них изготавливают алмазную крошку. Идеальная структура и состав могут присутствовать только у искусственных алмазов.

Производство синтетических минералов началось в пятидесятых годах прошлого века. До этого ученые знали о составе бриллианта, но не было необходимой аппаратуры для синтеза минерала.

Поскольку условия лабораторного производства алмазов жесткие, требуется не только специальная температура и давление, но еще и затравка в виде камня и графит. Процедура дорогостоящая, поэтому массового производства пока не существует.

Алмазы имеют технические характеристики и изготавливаются таким образом для потребностей промышленности.

В природе минерал добывают из трубок. Иногда извлекают не весь камень, а только его скол. О том, что в почве осталась еще часть алмаза можно сказать только после изучения структуры под микроскопом.

О происхождении алмаза точно неизвестно, существует несколько гипотез о том, почему углерод приобрел такую форму. Одна из теорий говорит о химических реакциях, произошедших в земле после резких перепадов температур и поднятия магмы на поверхность.

Вторая гипотеза гласит о том, что камень попал на землю после массового падения метеоритов в составе небесных тел.

Характеристики минерала

Камень имеет такие свойства, которые обусловлены составом минерала:

  • Твердость — 10 из 10 по шкале Мооса, и это благодаря кристаллической решетке из углеродов.
  • Плотность вещества — 3,5 г/см3. При этом камень очень хрупкий. Он может расколоться при ударе по параллельным граням, что называется спайностью.
  • Минерал должен быть прозрачным. Ювелирный камень будет стоить дороже, если в нем меньшее количество примесей. После огранки алмаз играет на свету.
  • Если воздействовать на минерал рентген-облучением, то структура алмаза нарушится. Решетка расшатается и станет рыхлой, а сам камень будет излучать свет синего или зеленого оттенка.
  • Цвет алмаза может быть от прозрачного до черного оттенка. Дорогими считаются фантазийные камни, имеющие насыщенно-желтый или розоватый окрас.

Алмаз используется не только в ювелирном деле. Камень активно применяется в промышленности из-за своих характеристик. В основном все абразивы и режущие поверхности покрываются твердым веществом — алмазной крошкой. Таким образом качество работ улучшается и затрачивается меньше времени на их выполнение.

Алмазы — минералы, которые имеют простой состав, но сложное строение, поэтому изучение камней и их свойств продолжается по сей день. Алмазы ценятся в ювелирной отрасли, а также в строительстве и медицине.

dedpodaril.com

Химическая формула апатита

05 мая 2015

Источник:

makdrag.ru

Состав, формула и свойства алмазов

В этой статье:

  • Формула вещества
  • Примеси в составе алмаза

Алмаз — это драгоценный минерал, который одновременно является самым твердым веществом на Земле. А также среди драгоценностей алмаз выступает одним из самых дорогих камней, привлекающих внимание девушек. Поэтому многим интересно, как образуется камень, какая формула алмаза и можно ли его вырастить в лаборатории. Ученые по-прежнему после столетия опытов не могут ответить на все вопросы с точностью, поскольку в некоторых ситуациях камень ведет себя аномально.

Формула вещества

Состоит алмаз полностью из углерода. Этого элемента содержится около 0,15% в Земной коре. Атомный номер вещества — 6, что говорит о количестве протонов в ядре. Соответственно, у алмазов, которые полностью состоят из углерода, то есть являются аллотропной формой этого вещества, атомный номер такой же.

Расположение атомов у алмаза и графита

Такое понятие, как форма аллотропной модификации, означает, что из простого вещества, например, углерода, могут формироваться другие простые вещества, которые будут отличаться между собой свойствами и строением атомов. То есть содержание одно, а форма и вид — абсолютно разные, взять хотя бы противоположности: графит и алмаз. При этом углерод — один из немногих веществ, которое имеет несколько форм модификаций.

Выделяют такие вещества, которые состоят только из углерода:

  • алмаз;
  • графит;
  • карбин;
  • лонсдейлит;
  • фуллерены;
  • углеродные нанотрубки для изготовления микроволокон;
  • графен;
  • уголь, сажа.

Интересным вопросом для ученых является вопрос, можно ли превратить одну аллотропную модификацию в другую. Как раз этим они и занимаются по отношению к графиту и другим веществам из этой группы. Поскольку стоимость алмаза — самая высокая, а цена других модификаций ниже. Пока процесс возможен только лишь в обратную сторону: если алмаз нагреть без воздуха до температуры свыше 500 градусов по Цельсию, то камень взорвется и превратится в графит. При этом дальнейшее плавление камня показывает аномальные результаты, отличные от других веществ. А вот в обратном направлении реакция не происходит.

Разница между модификациями объясняется строением кристаллической решетки вещества. Химическая формула тут не играет никакой роли. Вся суть заключается в пространственной конфигурации атомов углерода и связи между ними. Так, в строении алмаза решетка имеет кубическое строение.

Связь между атомами — самая прочная, с точки зрения химии, ковалентная. При этом кубическая система использует всего 18 атомов и считается самой плотной формой упаковки этих частиц. Поэтому алмаз и является самым твердым веществом планеты.

В центрах граней тетраэдра также располагаются атомы, связанные между собой ковалентно. А вот если рассматривать тот же графит, то в его кристаллической решетке часть связей ковалентная, а часть дисульфидная, которая имеет свойство разрываться. Вследствие этого электроны могут мигрировать, и вещество получает металлические свойства.

Но это разбор атомных форм углерода, поскольку именно атомы и формируют кристаллическую решетку. А вот недавно ученые обнаружили и молекулярные формы вещества в составе фуллеренов, многогранников из углерода. Сейчас обнаружили новые молекулярные соединения с содержанием углерода — от С60 до С540, над которыми проводятся исследования.

На основе формулы, а также конфигурации атомов, ученые пытаются воссоздать картину в лабораторных условиях. В природе алмазы находят в кимберлитовых и лампроитовых трубках, а также на россыпях. Камни формируются миллионы лет в определенных условиях с участием магматических пород, сейсмоактивности, а также под действием высоких температур.

Существует и версия о занесении алмаза вместе с метеоритами, поскольку углерода достаточно много в космическом пространстве. А также одну из его модификаций — лосдейлит — ученые обнаружили в составе метеоритов.

На сегодняшний день алмазы изготавливают такими способами:

  • Под давлением и высокой температурой в специальных машинах. Ученые добиваются от графита образования новых ковалентных связей. Такой тип камней называют HPHT.
  • Пленочный способ происходит также с участием графита, осаждение которого происходит под действием паров метана.
  • Производство камней вследствие взрывного синтеза.

Даже несмотря на то, что все знают формулу бриллианта, ну или его не ограненного вещества (алмаза), никто из ученых не смог с точностью воспроизвести камень с таким же строением кристаллической решетки, как это сделала природа. Поэтому стоимость камня держится на высоком уровне, а добыча из недр Земли не прекращается.

Физические свойства алмазов

Примеси в составе алмаза

Конечно, в природе не бывает ничего идеального. Так, и в алмазы входят определенные примеси, которые никак не отображаются на формуле вещества, хотя они влияют на его внешний вид. В частности, меняется оттенок и прозрачность камня, но не его свойства. Количество таких примесей может достигать 1018 атомов на 1 см3. И в зависимости от вида примесей, камень приобретает оттенок, а также меняется стоимость алмаза. Среди таких примесей выделяют:

  • кремний;
  • кальций;
  • магний;
  • азот;
  • бор;
  • алюминий.

Чтоб не нарушить формулу и состав камня, таких веществ должно быть не более 2% одного вида, и не более 5% в целом. Если количество примесей в алмазе больше, то камень значительно меняет внешний вид и не используется в ювелирном деле, а отправляется на нужды промышленности.

Благодаря этим свойствам камень и приобрел такую высокую стоимость. Он широко используется в технике, промышленности, ювелирном далее, участвует в разработке нанотехнологических устройств. Перспективы работы с алмазом все еще есть, благодаря отличным физическим свойствам камня: твердости, высокой теплопроводности, изоляционным характеристикам.

В целом формула вещества хоть и изучена, но все равно ученые продолжают вести поиски в особенностях алмаза, поскольку хотелось бы получать идентичные минералы искусственным путем, воссоздавая кристаллическую решетку камня. Ну а пока такие разработки находятся на стадии экспериментальной науки.

Рекомендуем похожие статьи

okaratah.com

Состав, структурная формула и прочие особенности алмаза

Алмаз — это простое вещество-неметалл, которое почти полностью состоит из углерода. Этот минерал известен благодаря своему широкому использованию в ювелирном деле, а также из-за своих необычных физических свойств, среди которых выделяется высочайшая прочность. При этом химическая формула алмаза такая же, как у обычного графита — C, а его уникальность и ценность обусловлена исключительно строением кристаллической решётки.

Формула и структура минерала

Углерод, он же карбон — это элемент, имеющий в таблице Менделеева шестой порядковый номер и записывающийся как C. Именно из него целиком состоит алмаз — количество примесей, если они есть, настолько мало, что они не учитываются в формуле. Помимо алмаза, углерод принимает такие аллотропные, то есть состоящие из одного вещества, формы:

  • древесный уголь;
  • сажа;
  • графит;
  • графен;
  • карбин;
  • кокс;
  • алмаз гексагональный, или лонсдейлит;
  • фуллерен;
  • поликумулен;
  • УНТ или углеродные нанотрубки.

Некоторым трудно поверить, что прозрачный и прочный алмаз имеет одинаковый состав с обычной сажей, углём или графитом, но это так. Дело в том, что, в отличие от прочих веществ, состоящих из углерода, атомы алмаза образуют кубическую упорядоченную структуру, чем и объясняются его необычные качества и внешний вид.

Кристаллическая решётка минерала имеет кубическую форму. Каждый атом в её структуре находится в центре тетраэдра, вершины которого представляют собой 4 других атома, при этом между ними образуется надёжная сигма-связь. Расстояние между всеми атомами одинаково и составляет примерно 0,15 нм. Кроме того, для решётки минерала характерна кубическая симметрия. Все эти качества и особенности структурной формулы алмаза и обусловливают его огромную прочность по сравнению с веществами-«родственниками».

Характеристики вещества

Алмаз — это очень необычное вещество, не имеющее ни природных, ни искусственно созданных аналогов. Его происхождение неизвестно, но есть несколько гипотез, среди которых выделяются две наиболее правдоподобные: нагревание карбона при высоком давлении из-за подъёма магмы на поверхность планеты и падение на Землю большого количества содержащих этот минерал метеоритов.

От подделок и имитаций настоящий драгоценный камень отличают с помощью «алмазного щупа», который измеряет его теплопроводность. Ещё иногда используют пробу специальным жировым фломастером, который должен оставлять на поверхности минерала сплошную линию. Оба метода позволяют подтвердить наличие у вещества особенностей, характерных только для подлинного алмаза.

Читайте также:  Необыкновенный кристалл: гранат зелёного цвета

Химические и физические свойства

Стоит отметить, что алмаз состоит из атомов, а не из молекул углерода — последние очень редки и в природе почти не встречаются. Кроме того, строение драгоценного камня наделило его множеством уникальных свойств, среди которых выделяются:

  • Наивысшая твёрдость среди минералов по шкале Мооса — 3,47 — 3,55 г/см³. Это значит, что поцарапать поверхность алмаза способен только другой алмаз.
  • При этом минерал очень хрупок, и его можно разбить. Раскалывается кристалл строго по определённым плоскостям.
  • Ещё для него характерна очень высокая устойчивость к воздействию как кислотной, так и щелочной среды, а также отличная износостойкость.
  • Минерал отталкивает воду, но при этом прилипает к жиру.
  • При обычном давлении алмаз не плавится, а сублимирует (сразу превращается в газ, минуя жидкое состояние) при температуре в примерно 3500 °C. Если нагревание проводится при отсутствии кислорода с давлением в 11 ГПа, его температура плавления составляет 3700—4000 °C.
  • При этом если есть свободный доступ кислорода, минерал горит при температуре всего 750—800 °C. В процессе сгорания он выделяет углекислоту.
  • Ещё для него характерна очень высокая теплопроводность. Благодаря ей минерал не нагревается в руках — это самый простой способ проверить его подлинность. Кроме того, у вещества плохая проводимость электричества.
  • Отличает алмаз и крайне небольшой коэффициент трения по металлу: если присутствует воздух, оно составляет всего 0,1. Ещё у него самая низкая среди всех веществ способность к деформации (и, соответственно, самый высокий модуль упругости) и сжимаемость.

Особенности внешнего вида

Алмаз известен в первую очередь благодаря своему внешнему виду, сделавшему его очень популярным и роскошным ювелирным украшением. Среди прочих драгоценных минералов его выделяют высокие показатели прозрачности и преломления цвета, а также дисперсии. Именно благодаря ей огранённый камень обладает очень красивой люминесценцией, то есть сверкает всеми цветами радуги, переливаясь на свету.

В идеале драгоценный камень должен состоять из чистого углерода, но в природе такое встречается редко. Примеси в минерале могут как отрицательно влиять на его качество, снижая цену, так и придавать ему красивые и необычные оттенки. Ещё на цвет иногда может повлиять радиоактивное излучение. Обычно натуральные алмазы — жёлтые, но встречаются и голубые, синие, зелёные, розовые и даже красные экземпляры. Несмотря на разнообразие оттенков, чистый минерал всегда должен быть прозрачен.

Читайте также:  Сапфировый цвет и камень sapphire

В природе алмазы имеют самые разные формы. Чаще всего встречается кристалл с восемью гранями в форме правильного треугольника. На втором месте — ромбододекаэдр с двенадцатью гранями. Бывают также кубические и круглые камни, но они очень редки. При огранке минерала потери вещества стараются свести к минимуму, чтобы максимизировать прибыль от производства бриллиантов.

Добыча и производство

История добычи и продажи этих драгоценных камней насчитывает тысячи лет. Впервые их обнаружили в Индии — точная дата неизвестна, но описание кристалла было сделано ещё в IV до н. э. Ещё тогда он считался очень ценным, даже несмотря на то, что люди того времени не умели гранить минерал и только шлифовали его. Известно, что алмазы были популярны ещё и в древнем Египте, а в Европу их завезли во времена Александра Македонского.

Гранить кристаллы научились с XVII века, и с тех пор это искусство постоянно совершенствовалось. На протяжении столетий появлялись всё новые формы и способы обработки драгоценного минерала, до тех пор, пока в 1919 году Марсель Толковский не изобрёл идеальную огранку бриллиантов, которую применяют и сейчас.

В природных условиях

Алмазы относятся к природным ископаемым. Основная часть драгоценных камней — около 90% — содержится в кимберлитовых трубках, также их некоторое количество можно найти в лампроитах и россыпях. Наличие этого ценного минерала в горной породе определяют с помощью рентгеновских лучей. При этом бо́льшая часть добытых камней идёт не в ювелирное дело, а на промышленность — это происходит из-за наличия в них большого количества (>5% в целом или >2% вещества одного типа) примесей, а также структурных дефектов. Промышленные кристаллы бывают таких типов:

  • борт — мелкая алмазная крошка, которую невозможно огранить, используется для резки некоторых огнеупорных материалов;
  • баллас — мелкозернистые кристаллы, оболочка которых твёрже ядра, обычно имеют мутно-белый или серый цвет и используются для производства буровых коронок;
  • карбонадо — непрозрачный или полупрозрачный чёрный алмаз, похожий на уголь, обычно содержит много примесей железа, графита или сульфитов.
Читайте также:  Магия сапфира: описание, виды, цвета,характеристики,свойства

Искусственный синтез

В лабораториях можно получить алмаз из графита. Это достигает путём влияния на его кристаллическую решётку, но такой переход представляет собой очень дорогой, трудоёмкий и энергозатратный процесс. Более дешёвые кристаллы, по своим свойствам напоминающие алмаз, можно искусственно выращивать. В целом лабораторное создание этих драгоценных камней можно поделить на три типа:

  • HPTH (High Temperature High Pressure, что переводится как высокая температура и давление) — создание условий, похожих на природную среду формирования минерала, с помощью особых приборов. Синтез вещества при этом происходит из графита, оседающего на кристаллической решётке затравочного алмаза.
  • CVD (Chemical vapor deposition или химическое парофазное осаждение) — получение вещества из паров метана химическим путём. Этот способ также использует осаждения графита.
  • Взрывной синтез — переход структуры углерода из графита в алмаз при ударно-волновом нагружении.

Ни один из этих способов пока что не может создать камни, по своему качеству близкие к натуральным, потому их редко используют в ювелирном деле. Кроме того, все виды производства далеки от массовых, потому старания учёных в этом деле пока продолжаются.

Применение алмаза

Огранённый алмаз, он же бриллиант — это очень популярный драгоценный камень, являющийся также одним из самых дорогих. Хотя на продажу в качестве ювелирных украшений поступает только малая часть минерала, именно она составляет основную часть дохода с его добычи. В значительной степени дороговизна камня обусловлена монополизацией производства бриллиантов — более 50% их оборота принадлежит одной компании.

Помимо ювелирного дела, есть ещё множество отраслей, в которой минерал нашёл своё применение. В основном ценится его высочайшая прочность, обусловленная структурной формулой алмаза. В химии его применяют для защиты от кислот и некоторых очень едких веществ. В промышленности алмазную плёнку наносят на резцы, свёрла, ножи, части добывающих установок и другие подобные инструменты Алмазную крошку используют как абразив для шлифования точильных поверхностей.

Используют его и в создании медицинских инструментов, так как острота и прочность алмазных изделий может обеспечить максимально точные надрезы при операциях. Ещё его применяют для изготовления деталей для современных квантовых компьютеров и часов, в ядерной промышленности, а также во многих других отраслях.

kamen.guru


Смотрите также