Камень нашел прекрасное применение. Но его свойства, происхождение и структура решетки продолжает активно изучаться. Однако до сих пор ученые не смогли полностью разобраться во всех тонкостях этого минерала.
Как гранят алмазы
Огранка алмаза — Процесс придания формы и снятия фаски с кристалла (граней). Цель обработки — вырезать неровные или дефектные части и позволить кристаллу отражать свет как можно эффективнее. алмазу Цель обработки — вырезать неровные или дефектные части и как можно эффективнее отразить падающий свет. Количество и угол нанесения граней рассчитывается на основе математических соображений. Внешний вид достигается путем шлифовки кристалла на диске с алмазным покрытие со скоростью 4000 оборотов в секунду.
Задача ювелира — выбрать оптимальную огранку для камня.гранки Для конкретного камня именно качество обработки впоследствии повлияет на его стоимость. Огранку начинается следующим образом:
- подшлифовка площадки бриллианта;
- гранят павильон (нижняя часть камня);
- формируют шип;
- наносят клинья;
- чистовая полировка площадки;
- огранка короны (верха бриллианта).
При всех подготовительных и основных манипуляциях ювелир должен учитывать особенности камня, чтобы не повредить его чрезмерным усилием или под неправильным углом. Право награненный алмаз сверкает и переливается даже при небольшом источнике света. Но чтобы сломать шаблон, когда огранке бриллиант теряет свой знаменитый блеск, и камень кажется тусклым.
Строение кристалла и способ образования
В природе кристаллы алмаза образуются в недрах земли. Для этого требуется высокая температура и высокое давление, что заставляет атомы углерода сжиматься. в кристаллическую решетку с прочными связями. Алмаз — это это кристаллическая модификация кубического углерода. Он может образовываться в естественных и искусственных условиях. Кристаллы алмаза алмаз может быть сформирован:
- куба;
- ромбододекаэдра;
- тетраэдра;
- октаэдра.
Для того чтобы произошла кристаллизация. алмаза Для кристаллизации в естественных условиях необходимо давление около 40 000 атмосфер, что соответствует глубине около 140 километров. Температура на такой глубине достигает около 900 °C.
Важно: Для того чтобы кристаллизовать алмаза Свободный углерод требует небольшого количества кислорода. В противном случае реакция приводит к образованию монооксида углерода или угарного газа. В процессе роста кристалл алмаза могут включать молекулы окружающей среды, такие как минералы или жидкости. Эти включения влияют на окраску конечного продукта. алмаза.
Какой тип кристаллической решетки у алмаза
Алмаз кристаллизуется в кубической системе. Это самая прочная система из всех существующих, что и определяет ее уникальные свойства. алмазов. Он является атомным по своей природе. кристаллическая решетка.
- Каждый атом связан с четырьмя соседними самой прочной ковалентной сигма-связью.
- Все атомы углерода в алмазе расположены в центре тетраэдра.
- Одна элементарная ячейка алмаза по размеру равна около 0,36 нм.
- Минимальное расстояние между соседними атомами в решетке алмаза — 0,15 нм.
Во время формирования кристалла могут образовываться примеси, такие как алюминий, бор, кальций или газы. Присутствие постороннего элемента снижает свойства чистого алмаза, кристалл, в основе которого лежит исключительно углерод. По этой причине примеси удаляются в процессе производства.гранки. Если на поверхности камня есть посторонние элементы, их удаляют. Если же дефект проник внутрь кристалла и не может быть устранен, камень попадает в категорию «промышленных», алмаз Он считается камнем промышленного качества. Его стоимость ниже, чем у ювелирного изделия.
При сгорании на воздухе при температуре 850-1200ºC выделяется углекислый газ. Он окисляется при 600ºC и частично превращается в графит при нагревании до 1600ºC в вакууме.
Аллотропные модификации камня
Если химический состав алмаза — углерода в чистом виде, стоит знать, что это такое и в каких модификациях и физических формах он встречается. По мнению ученых, это вещество изначально было частью газового облака, из которого постепенно формировались планеты. Так или иначе, каждая планета Солнечной системы содержит углерод в том или ином агрегатном состоянии.
Земная кора состоит из 0,14 % этого неметаллического элемента. Одна из теорий происхождения человека предполагает, что углерод является одним из четырех макроэлементов, составляющих «строительные блоки» организма. Самые известные модификации одного углерода так и называются:
- алмаз — наиболее дорогая форма;
- графит — известное вещество, которое используется в промышленности;
- карбин;
- лонсдейлит — содержится в метеоритах;
- фуллерены — наиболее молодые формы, которые были открыты;
- углеродные нанотрубки — применяются в каркасах к наноизделиям;
- графен;
- уголь — вещество, которое используется в качестве промышленного сырья для получения тепла;
- сажа.
Кажется, что сходство кристаллической чистоты алмаза графитом или углеродом? Состав этих соединений говорит об обратном и ясно показывает, насколько важно расположение атомов. в кристаллической решетке. В веществах, с другой стороны, нет ничего, кроме углерода.
Вполне возможно, что кроме этих элементов существуют и другие неисследованные формы. И их освоение в значительной степени зависит от этого от алмазов, поскольку ученые пытаются расшифровать структуру этого драгоценного камня, чтобы производить его искусственно, и в то же время найти новые модификации элемента.
Исходя из структуры алмаза, Из этого можно сделать вывод, что камень полностью прозрачен и пропускает весь видимый спектр. Но ничто в природе не совершенно. Поэтому даже такой кристалл может иметь примеси. в решетке. Если мы посмотрим на самые чистые камни, то в кристалле содержится до 1018 атомов на кубический сантиметр. Это нормально, потому что количество примесей зависит от процессов, с помощью которых камень был сформирован. Не обязательно, чтобы примеси были видны невооруженным глазом.
Примеси включают такие элементы, как:
Если их много, чистота камня, естественно, страдает, и, соответственно, цена снижается. Но также возможно, что такие включения присутствуют в камне, и тогда цена снижается. алмазы В качестве альтернативы они поставляются для использования в промышленности. В этом случае альтернативой является то, что металл отправляется в промышленность для дальнейшей переработки. в алмазах Если материал отправляется в промышленность для переработки, он используется для производства стали, или же он отправляется в промышленность для вторичной переработки. Они могут иметь неправильную форму, а также скапливаться в середине или у края камня. Все это влияет на свойства камня, его цвет и способность преломлять свет. Азот, например, влияет на яркость. алмаза.
По спектру поглощения в инфракрасном и ультрафиолетовом диапазоне волн можно выделить три различных типа драгоценных камней. алмазов:
- Первый тип. В них азот содержится либо в виде пар атомов и плоских встроек, либо в виде одиночных атомов, которые равномерно распределены по объему камня.
- Второй тип. В них азот, как правило, отсутствует. В подтипе IIа нет примесей, а в подтипе IIб присутствуют атомы бора.
- Третий тип может включать в себя примеси кремния.
Синтетические алмазы
Открытие аллотропных модификаций дало ученым надежду на синтетическую алмазов. В какой-то степени им это удалось, хотя сам процесс не прост. С химической точки зрения, например, тот же графит должен образовывать сигма-связи. Такие условия можно воспроизвести только в самых мощных лабораториях при высоких температурах и давлениях.
- HPHT — тип алмаза получается из растворения графита и оседания его в катализаторе на затравочном минерале. После этого вещество начинает выстраивать необходимые связи.
- CVD тип — основывается на пленочном осаждении графита с использованием паров метана.
- Метод взрывного синтеза — наиболее естественный, с использованием углерода под высоким давлением.
Пока что даже эти методы трудно внедрить, поэтому затраты алмазов остаются высокими. Но технология продолжает развиваться в этом направлении.
Свойства алмазов
Благодаря своему составу и структуре, алмаз которые она приобрела, среди прочего:
- Стойкость к воздействию химических веществ, кислот, щелочей.
- Наивысшая твердость вещества (абсолютный показатель, который равняется 10 по шкале Мооса), но при этом хрупкость камня.
- При нагреве без доступа кислорода взрывается и превращается в графит, а дальнейшее плавление алмаза аномально. С кислородом температура плавления находится на уровне 4 тысяч градусов по Цельсию.
- 20-24 Вт/см — это показатель теплопроводности. Настоящий алмаз не нагреется, даже если его долго держать в руке.
- Алмаз отлично подходит в роли изолятора.
- Камень обладает уникальным свойством преломлять лучи и при этом светиться.
Когда мы говорим о различиях алмаза между графитом и самым доступным нам материалом, следует сказать, что свойства отличаются из-за структуры кристаллической решетки. О строении алмаза Но графит — это совсем другая история. Его кристаллическая решетка Графит имеет два типа связей: Ковалентная сигма-связь существует только в одной плоскости, а в других плоскостях связь между атомами не столь устойчива — ковалентная связь p. Такая структура позволяет электронам в графите перемещаться в другие плоскости, и это явление также объясняет металлические свойства графита. Решетка алмаза и графита определили свойства и применение каждого вещества.
В природе алмаз Он встречается в кимберлитовых и лампроитовых трубках. Считается, что камень возник из магмы, также существует версия его космического происхождения. алмаза. В настоящее время этот камень добывается в основном в Южной Африке, а также в Бразилии, Австралии и России, особенно в Якутии.
Когда его внешний вид и химические свойства позволяют, камень продается ювелирам. В других случаях он используется в промышленности. В производстве используются следующие типы: Borte, Ballas и Carbonado, которые широко используются в качестве абразивов.
Камень нашел прекрасное применение. Но его свойства, происхождение и структура решетки продолжает активно изучаться. Однако до сих пор ученые не смогли полностью разобраться во всех тонкостях этого минерала.
