Алмаз

З давніх часів з дорогоцінних каменів люди роблять прикраси. Особливо цінують червоний рубін, блакитний сапфір, зелений смарагд і, звичайно, алмаз - дивовижний камінь. Він вражає своєю прозорістю, яскравим блиском, химерної "грою світла ", несподіваними переливами колірних відтінків. Правда, для цього природний камінь треба обробити, огранувати - відшліфувати його поверхню так, щоб вона складалася з безлічі плоских граней. Такий алмаз називають діамантом. Особливо високо цінуються прикраси з діамантів.

І алмази, і графіт складаються з атомів вуглецю, але в молекулах вони розташовуються по-різному. Цього достатньо, щоб ці речовини були такі не схожі один на одного. Ювелір перетворює алмаз в діамант, створюючи на його поверхні безліч граней. Ці межі і змушують камінь сяяти і переливатися різнокольоровими вогнями. Дивний блиск діаманта пояснюється тим, що він повертає тому майже всі світлові промені, що потрапили всередину його. Цінність алмазу визначається його масою. Її вимірюють у спеціальних одиницях - каратах; 1 карат = 0,2 г. Усім алмазам масою більше 50 карат дають імена.

У 1905 р. в Південній Африці був знайдений алмаз - "Куллінан", маса якого дорівнювала 3106 каратам (621,2 г). З нього виготовили 105 діамантів, найбільший з яких ( "Зірка Африки") має масу 530 каратів. Алмаз дивовижний не тільки оптичні властивості. З усіх природних мінералів він самий твердий. Недарма його називають діамантом - у перекладі з арабської "Алмас" означає "твердий".

Алмазом можна завдати подряпину на поверхні будь-якого мінералу, але немає мінералу, здатного подряпати алмаз. Нагадаємо, що для розрізання скла застосовують алмазні різці. Якщо помістити алмаз під гідравлічний прес і поступово, а не різким ударом збільшити тиск, то можна бачити, як при певній навантаженні алмаз увійде в сталеву плиту, як у масло. Виняткова твердість алмазу дозволяє застосовувати його при свердленні глибоких свердловин в гірських породах. Спеціальні бурові коронки із закріпленими на них алмазами в 10 разів збільшують швидкість буріння. Широко застосовуються алмазні різці та свердла для обробки твердих сплавів, металів, скла, пластмас. З алмазів виготовляють фільєри для отримання тонкого дроту, наприклад, з вольфраму або сталі. Філ'єри - це пластинка з просвердленим тонким отвором, діаметром від 0,1 до 0,001 мм; при протягуванні металу через отвір утворюється дріт, діаметр якої дорівнює діаметру отвору.

Що ж є алмаз? Чому він так міцно стояти? Виконані ще в 17-му ст. досліди по нагрівання алмазів і рубінів дали несподіваний результат - рубіни при нагріванні зберігалися, а алмази просто згорали. Саме тому не вдавалося отримати великі алмази шляхом сплаву дрібних. На рубежі 18-го і 19-го ст. було встановлено, що алмаз - це не що інше, як вуглець. Блискучий дорогоцінний камінь - і сажа, вугілля, графіт! А між тим все це - вуглець. Дивовижне явище, коли абсолютно однакові за хімічним складом речовини розрізняються за своїми властивостями, називають поліморфізмом. Поліморфізм алмазу і графіту вдалося пояснити на початку 20-го ст., коли за допомогою рентгенівських променів були виявлені атомні структури цих речовин. І алмаз, і графіт складаються з одних і тих самих атомів вуглецю, але ці атоми по-різному розташовані в просторі. Вони утворюють різні просторові споруди -- різні кристалічні решітки. У них всі атоми міцно пов'язані один з одним. Точніше кажучи, кожен атом зв'язаний з чотирма сусідніми атомами. Ця міцна зв'язок атомів і пояснює твердість алмазу. Решітка ж графіту має шарувату будову; зв'язок між шарами слабка, тому графіт легко розшаровується -- лусочки графіту легко відриваються і залишаються на папері, коли ми малюємо олівцем. Але якщо алмаз і графіт складаються з одних і тих самих атомів і все визначається тільки їх положенням в просторі, то чи не можна, як-то впливаючи на графіт, змінити його атомну будівлю таким чином, щоб він перетворився на алмаз?

У 50-х роках нашого сторіччя з'ясували, що під тиском близько 100 000 атмосфер і температурі 2000 С при відсутності кисню графіт протягом кількох годин перетворюється на дрібні алмази (маса окремого алмазу зазвичай не перевищує 0,1 карата). З цього часу стало розвиватися виробництво штучних алмазів. Такі алмази широко застосовуються в техніці. Зараз вивчається ще один спосіб отримання штучних алмазів - за допомогою вибуху. Під час одного з випробувань температура в камері, де виробили вибух, перевищила 2760, а тиск досягло 250 тис. атмосфер. В результаті хімічних реакцій 20% вуглецю перетворилися на алмаз. Отримавши штучні алмази, людина зрозуміла, як вони утворюються в природі. Це відбувається в глибоких тріщинах та природних свердловинах (так званих кімберлітових трубках) в товщах гірських порід під дією величезних тисків і високих температур. Якщо зростання алмазу відбувається в протягом багатьох років при практично не мінливих умовах, то може утворитися досить великий коштовний камінь. У нас природні алмази знаходять в Якутії і на Уралі. Головні алмазні родовища за кордоном - у країнах Африки - Південно-Африканської Республіки, Заїрі, Ботсвані, Намібії.

Список літератури

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://www.5.km.ru/