Температура плавления алмаза, физические свойства и структура минерала

История открытия алмаза

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

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

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

Цены на изделия с алмазами

Цена на бриллианты зависит от веса, качества огранки, цвета и чистоты камня.
1 карат – это 200 мг. Камни весом от 15 карат являются редкими, а более 100 карат – уникальными. Самые популярные бриллианты весят 0,1 карат, их стоимость составляет до 200 долларов. Образцы весом от 1 карата стоят от 5000 долларов за карат.

Физико-химические свойства алмаза

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

Реклама — Продолжение ниже

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

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

Как отличить настоящий алмаз от подделки

В качестве подделки под бриллианты используются бесцветные цирконы, сапфиры, хрусталь. Чтобы отличить фальшивый камень:

• Рассматривают его на солнце. Сквозь настоящий бриллиант видна одна яркая точка, в то время как имитации пропускают свет.
• Измеряют теплопроводность, которая у алмаза очень высокая, в отличие от других камней.
• Используют фломастер с жирными чернилами, который на поверхности натурального алмаза оставляет ровную черту, а на подделке – отдельные капли.
• Применяют алюминиевую палочку. На мокром природном камне она не оставит следа, а на фальшивом образует четкую серебристую линию.

А вот отличить природный алмаз от синтетического практически нереально.

В любом случае оценку бриллианта лучше доверить специалисту, так как качественную подделку отличить довольно сложно.

Образование и месторождения алмаза

Кимберлитовая трубка «Мир» глубиной 525 метров
Трудно поверить, но алмаз и графит являются практически братьями-близнецами. И тот и другой представляют собой чистый углерод. Для того, чтобы графит кристаллизовался необходимы особые условия: давление 45 000−60 000 атмосфер и температура 900−1300 °С, которые обеспечиваются на глубине 80−150 км под землей. Вместе с вулканической магмой камни выбрасываются из земных недр, формируя при этом коренные месторождения — кимберлитовые трубки.

Реклама — Продолжение ниже

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

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

Свойства материала

Прежде чем выяснить, какова температура плавления алмаза, давайте рассмотрим свойства минерала:

1. Алмазы обладают наивысшим показателем твердости среди всех существующих ископаемых. По этой причине ни один материал не способен разрушить структуру алмаза либо оцарапать его поверхность. Сам же он может повредить любой физический объект.
2. Алмаз представляет собой высокоэффективный изолятор. Он устойчив к воздействию кислот и прочих агрессивных химических сред.
3. Алмаз обладает самой высокой теплопроводностью среди всех твердых ископаемых. Драгоценный камень можно сколько угодно удерживать зажатым в ладони. При этом его температура останется неизменной.
4. Алмаз имеет уникальную люминесценцию. Световые лучи любого происхождения при прохождении через минерал заставляют его ярко светиться и переливаться всеми цветами радуги.

Искусственные алмазы

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

Реклама — Продолжение ниже

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

Известные аналоги природных алмазов

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

Примерное сравнение натурального бриллианта, муассанита и фианита

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

Реклама — Продолжение ниже

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

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

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

Интересные свойства, изученные в ходе экспериментов

Алмаз — самый удивительный камень. Его природа и свойства заставляют самых умных людей планеты решать наисложнейшие задачи. Его красота восхищает миллионы. Это один из лучших диэлектриков и изоляторов. В его состав входят только атомы углерода.

Любопытно, что сам углерод – крайне горючее вещество. В природе, он чаще встречается в форме графита. Это натолкнуло ученых на идею преобразования одного вещества в другое. Их интересовало, будет ли в процессе расплавления алмаз переходить в графит и наоборот. Результаты получились неоднозначными.

Выяснилось, что создать из алмаза графит возможно, нагрев кристалл до 2000 градусов и перекрыв доступ кислорода. А вот провести обратную реакцию, не изготавливая затравку, так и не удалось. Об этом вы можете прочитать в статье «Об искусственных алмазах и бриллиантах». Если же камень нагревать не в вакууме, он просто превратится в углерод.

Магические и целебные свойства алмаза

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

Реклама — Продолжение ниже

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

Существуют ли алмазы в расплавленном виде в естественных условиях?

Температура плавления алмаза настолько высока, что на Земле минерал больше не может существовать в кипящем виде. Однако как обстоят дела с космическими объектами? Согласно мнению ученых, температура плавления алмаза по сей день поддерживается в недрах таких планет, как Нептун и Уран. Примечательно, что последние на 10 % сформированы из углерода, который является структурной основой этого минерала.
Как утверждают многие ученые, на вышеуказанных планетах имеются целые океаны алмазов в жидкой, кипящей форме. Такая гипотеза объясняет, почему магнитное поле этих небесных тел ведет себя настолько странно. Ведь Нептун и Уран являются единственными планетами в Солнечной системе, у которых географические полюса не имеют четкого положения и буквально разнесены в пространстве. Для подтверждения интересной гипотезы остается лишь смоделировать аналогичные условия на Земле экспериментальным путем. Однако такое решение на данный момент остается чрезвычайно дорогим и трудоемким. Поэтому пока нет возможности определить наверняка, действительно ли на близлежащих планетах имеются целые океаны алмазов в расплавленном виде.

Кому алмаз и бриллиант принесут пользу

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

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

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

Разновидности и цвета

Какие цвета бывают у этого камня?

Цвет алмаза — понятие неоднозначное. Почти все виды алмазов характеризуются двумя основными признаками: собственным цветом и люминесценцией, то есть оттенком прошедшего через камень светового излучения. Окраска большинства добываемых алмазов желтоватая, при этом частично нивелируется голубой люминесценцией, в результате чего камень становится бесцветным в восприятии человеческого глаза.

Цветные алмазы

Прозрачных кристаллов «чистой воды» добывается немного. К числу камней, обладающих ювелирным качеством, относят только кристаллы с голубой люминесценцией и полным отсутствием желтого тона в окраске, допустим лишь легкий коричневатый нацвет.

Нацвет — термин из языка сортировщиков и огранщиков бриллиантов. Он означает легкий, едва уловимый оттенок, который определяет разновидность алмаза: уйдет ли этот экземпляр в ювелирные, станет ли основой для изготовления бриллианта, или же его удел — промышленное применение. К примеру, сверло для алмазного бура.

Это интересно: 98 % добываемых алмазов — промышленного значения. Это желтые камни.

Цвет алмаза — явление необъяснимое, так как никаких других вкраплений, придающих ему тот или иной окрас, в составе минерала нет. Другие природные минералы содержат включения железа, кальция, меди, хрома, титана и других элементов, благодаря им они приобретают свою окраску. Но только не адамант. Есть гипотеза, что разновидность алмаза, его окраска определяется степенью воздействия на камень природной радиации.

Красный алмаз

В природе редко встречаются диаманты голубого и розового оттенков, но еще реже — камни насыщенного цвета: зеленого, красного, ярко-синего. Цена за грамм таких кристаллов находится в пределах от сотен до тысяч долларов в зависимости от других характеристик. Выше всего котируются красные камни и кристаллы черного цвета, чуть меньше на мировом рынке дают за голубой и зеленый самоцвет. Но это очень условная оценка, так как стоимость бриллиантов и алмазов не определяется однозначно, как, к примеру, у золота — по весу. Сказать, сколько стоит алмаз «в среднем», не глядя на камень, не сможет ни один оценщик. С бриллиантами в этом плане проще — стоимость одного карата бесцветного бриллианта типовой огранки, без дефектов и нацветов, составляет около тысячи долларов. 1 карат по диаметру (стандартная огранка бриллиантов, взгляд сверху) — 6,5 мм.

После огранки алмаз может уменьшиться вдвое или втрое, но цена его возрастет в 3 или 4 раза. Зачастую один природный диамант правильной октаэдрической формы выгоднее превратить в 2 более мелких бриллианта.

Морфология

Алмаз «50 лет Октября»октаэдрической формы, масса 121,66 карат. Трубка «Мир». Якутия (Россия).

А. кри­стал­ли­зу­ет­ся в ку­бические син­го­нии. Важ­ней­шие кри­стал­ло­гра­фич. фор­мы А.: плос­ко­гран­ные (воз­ни­каю­щие при рос­те кри­стал­лов) – ок­та­эдр, ром­бо­до­де­ка­эдр, куб и раз­лич­ные их ком­би­на­ции; кри­во­гран­ные (об­ра­зую­щие­ся при рас­тво­ре­нии кри­стал­лов) – до­де­ка­эд­рои­ды, ок­та­эд­рои­ды и ку­бои­ды; встре­ча­ют­ся и бо­лее слож­ные ком­би­ни­ро­ван­ные фор­мы, двой­ни­ки сра­ста­ния (по шпи­не­ле­во­му за­ко­ну) и про­рас­та­ния. Гра­ни кри­стал­лов час­то по­кры­ты фи­гу­ра­ми рос­та и рас­тво­ре­ния – вы­сту­па­ми, уг­луб­ле­ни­ями и сту­пень­ка­ми. Сре­ди по­ли­кри­стал­лич. аг­ре­га­тов А. вы­де­ля­ют бал­лас (ша­ро­вид­ной фор­мы сфе­ро­ли­ты ра­ди­аль­но-лу­чи­сто­го строе­ния), сро­ст­ки, кар­бо­на­до (скры­то- и мик­ро­кри­стал­лич. аг­ре­га­ты не­пра­виль­ной фор­мы, плот­ные или шла­ко­по­доб­ные), кар­бо­на­до с лон­сдей­ли­том (гек­са­го­наль­ная мо­ди­фи­ка­ция уг­ле­ро­да) и борт (не­пра­виль­ной фор­мы мел­ко- и круп­но­зер­нистые по­ли­кри­стал­лич. об­ра­зо­ва­ния). Раз­мер А. ко­леб­лет­ся от мик­ро­ско­пич. зё­рен до весь­ма круп­ных кри­стал­лов мас­сой в сот­ни и ты­ся­чи ка­рат. Мас­са до­бы­вае­мых А. обыч­но 0,1–1,0 кар (1 кар = 0,2 г); круп­ные кри­стал­лы св. 100 кар встре­ча­ют­ся очень ред­ко; как пра­ви­ло, та­ким кам­ням при­сваи­ва­ют соб­ст­вен­ные име­на (табл. 1). Из са­мо­го круп­но­го – «Кул­ли­на­на» сде­ла­но 105 брил­ли­ан­тов, в т. ч. «Звез­да Аф­ри­ки» («Кул­ли­нан I») в 530,2 кар и «Кул­ли­нан II» в 317,4 кар, ко­то­рые встав­ле­ны в имп. ко­ро­ну и ски­петр Вели­коб­ри­та­нии. Круп­ней­ший рос. А. (342,5 кар) най­ден в Яку­тии (труб­ка «Мир»).

Таблица 1. Крупнейшие в мире алмазы