Как сделать алмазы в молекулярки – Как сделать алмаз из графита и грифеля в домашних условиях, как вырастить из угля искусственный бриллиант: история и способы производства

  • Home
  • Разное
  • Как сделать алмазы в молекулярки – Как сделать алмаз из графита и грифеля в домашних условиях, как вырастить из угля искусственный бриллиант: история и способы производства

Содержание

[IC2] Как сделать алмаз из угля! » MinecraftOnly

 

Искусственный алмаз — предмет, добавлявшийся модом Industrial Craft. В версии мода до 1.63 создавался в компрессоре из угольной глыбы. Из него нельзя было делать оружие и броню, но можно было делать провода, энергокристаллы и инструменты. Сейчас по этому же рецепту создается обычный алмаз, а созданные ранее искусственные алмазы можно превратить в обычные, просто поместив в окно крафта.

Для создания одного алмаза вам потребуются:

Уголь — 64 шт.

Кремень — 8 шт.

Железный блок, или обсидиан, или кирпичный блок — 1 шт.

Агрегаты: Компрессор и дробитель

Изготовление происходит в 5 этапов:

Первый этап:

Дробление угля.



Второй этап:

Крафт угольного шарика.

 

 

 

 

 

Третий этап:
Сжатие угольного шарика.

 

 

 

 

 

Четвертый этап:


Крафт угольной глыбы.

 

 

 

 

 

Пятый этап:


Сжатие угольной глыбы.

 

 

 

 

 

Вот и наш алмаз!

 

Посмотреть все статьи Tolick4372

Industrial Сraft 2: как сделать алмазы

Всех приветствую. В данном гайде я хочу ознакомить Вас с такой возможностью мода IndustrialCraft, как крафт алмазов из угля. Гайд рассчитан в основном на новичков, только начинающих изучать мод, а также на тех, кто не знал о такой возможности. Большинство опытных игроков, хорошо изучивших IndustrialCraft, пользуются этой возможностью для пополнения запаса алмазов, так как в IndustrialCraft они используются в больших количествах для крафта многих ценных предметов (таких как нано- и квантовая броня, МФЭ, МФЭХ, генератор материи…)
Данный способ получения алмазов доступен даже на начальном этапе развития, так как требует только базовые механизмы, да и необходимые ресурсы встречаются довольно часто.

Итак, для крафта 1 алмаза потребуется:
:mc_263-0: Уголь — 64 штуки
:mc_318-0: Кремень — 8 штук
:mc_45-0:

:mc_42-0::mc_49-0: Кирпичный блок/желеный блок/обсидиан (на выбор) — 1 штука. Выгоднее, кончено, использовать кирпичный блок

Механизмы из мода IndustrialCraft — дробитель и компрессор, а также источник питания, способный их питать.

Приступаем к крафту.
1.
Для начала берем уголь и перерабатываем его в дробителе. На выходе получаем угольную пыль


Также угольную пыль можно получить и другими способами — например, перерабатывая шлак, получаемый при производстве стали, в термальной центрифуге.
2. Далее берем полученную угольную пыль и кремень. Размещаем их в верстаке как указано ниже и получаем угольный шарик. Для того, чтобы сделать 1 алмаз, их нужно 8.

3. Далее помещаем угольные шарики в компрессор и получаем сжатые угольные шарики.

4. Берем сжатые угольные шарики, а также железный блок/кирпичный блок/обсидиан. Какой блок выберете — не важно, результат в любом случае будет одинаковый — куб сжатого угля. Помещаем их в верстак как указано ниже (в качестве примера приведен крафт с кирпичными блоками) и получаем куб сжатого угля.

5. Помещаем куб сжатого угля в комперссор. В итоге получается алмаз.

Во всех современных версиях IndustrialCraft данный рецепт дает полноценный алмаз, который можно использовать в любых целях. В очень старых версиях мода получался промышленный алмаз, который применялся только в крафтах самого IndustrialCraft.

На этом все. Если данная информация оказалась для Вас новой — то ваши знания мода IndustrialCraft чуточку повысились и Вы стали более опытным игроком.

Как вырастить алмаз в домашних условиях из угля или графита (фото)

Предел мечтаний для многих

О том, как сделать алмаз, люди задумывались десятками лет. А все потому, что выращивание этих камней не просто обогатит создателя методики, но и сделает их более доступными. Есть мнение, что реально получить бриллиант из графита или угля, так как все они состоят из углерода. Прочитав статью, вы сможете разобраться, насколько это утверждение реально, в чем разница между упомянутыми минералами и можно ли получить драгоценность, не покидая пределов квартиры.

Небольшой экскурс в свойства пород

Вплоть до 17 века, никто не подозревал о сходстве угля, алмаза и графита. Они никогда не соседствовали в природе. Тем более, ученые не могли помыслить о превращении одного вещества в другое. Все изменилось, когда английский химик Теннант провел свой эксперимент и выяснил их истинную природу.

Визуально, понять это не было возможности, так как породы совершенно различны. Графит не имеет прочных связей и состоит из скользящих друг по другу чешуек. Его основная сфера применения – смазка для снижения трения между поверхностями. Внешне, он похож на расплавленный металл.

Такие похожие и такие разные

Угольный состав включает в себя мелкие частицы графита, но дополняется углеводородным соединением, кислородом и азотом, что придает ему не жидко-вязкую форму, а более плотную. Алмазы же, вообще имеют одно из самых прочных соединений в природе. Внешне – это прозрачные камни, совсем несхожие со своими «собратьями».

Игры с породами: превращение одного вещества в другое

Как только ученые обнаружили сходство алмаза, угля и графита, они задались целью научиться превращать одно вещество в другое. Первые эксперименты были удачными.

Выяснилось, что при нагревании «драгоценного камня» в безвоздушном пространстве до 1800 градусов, он полностью превращается в графит. Тот же эффект получается, если сквозь раскаленный до 3500 градусов уголь, пропустить электрический ток. Получив успех на этих превращениях, ученые задались целью сделать искусственный алмаз, и застряли практически на 100 лет.

Наука не стоит на месте

Эксперимент, как из угля сделать алмаз, увенчался успехом только в 1880 году и проходил в 2-а этапа. Сначала, путем электролиза, получали графит. Затем, его помещали в стальную колбу, закрывали с обоих концов и нагревали докрасна. Иногда, сосуд не выдерживал давления и взрывался. Но, если все проходило гладко, то при вскрытии трубы внутри находили темные, но сверхпрочные кристаллы.

Теория взрыва: первый шаг на пути к цели

В естественной среде алмазы образуются при температурах свыше 1600 градусов Цельсия, и давлении 60-100 тыс. атмосфер. На все это, у природы уходит сотни тысяч, а иногда и миллионы лет. Поэтому, выращивание искусственных алмазов вывело бы многие сферы на новый уровень.

Ученые уже научились создавать искусственные алмазы, на что уходит лишь несколько месяцев. Но, для процесса превращения требуется дорогостоящее оборудование и труднодоступные материалы. Можно попробовать обойтись подручными средствами, но вероятность успеха крайне мала.

Для искусственного выращивания нужно специальное оборудование

Если же вы решитесь создать алмаз самостоятельно, то вам потребуется заложить графитовый стержень и тротил в толстую трубу, а затем заварить ее концы. После детонации взрывчатки, внутри колбы создается нужное давление и температура, вследствие чего образуется высокопрочный кристалл. Но, как показывают расчеты, вероятность разнести помещение и убить себя выше, чем получить драгоценный камень.

Безопасный способ обогащения – находка для экспериментаторов

О том, как вырастить алмаз в домашних условиях, ходит много «легенд». Вычленить среди них действенный, а, главное, безопасный способ – сложнорешаемая задача. Тот вариант, о котором сейчас пойдет речь, подходит для любителей экспериментов, но всерьез ожидать получения драгоценного камня не стоит.

Понадобится грифель из карандаша

Внимание! Администрация сайта не несет ответственности за возможные последствия эксперимента.

Инструкция по работе предполагает подготовку необходимых компонентов. К ним относятся:

  • карандаш;
  • провод;
  • вода или жидкий азот;
  • источник высокого напряжения (сварочный аппарат).

Чтобы получить искусственный алмаз, достаньте из карандаша грифель. Можно купить отдельно. Теперь, соедините его с проводом и опустите в емкость. Следующий шаг зависит от того, что вы используете. В первом варианте, следует залить конструкцию водой и заморозить. Во втором варианте, заморозка происходит при помощи жидкого азота.

Как только вы получите нужную температуру, подсоедините провода к источнику напряжения и пустите ток. Считается, что после прохождения через грифель разряда, он трансформируется в алмаз.

Домашний эксперимент: получение кристаллов из соли

Получить алмаз без лабораторных условий невозможно. Но, вы можете своими руками вырастить красивые соляные кристаллы. Для эксперимента вам потребуются:

  • водный дистиллят;
  • поваренная соль;
  • прочная нить;
  • пищевые красители (для красоты).

Готовый результат

Возьмите емкость и наполните ее водой. Сыпьте в нее соль до тех пор, пока она не перестанет растворяться. Отрежьте нить и закрепите на ней соляной кристалл. Поместите конструкцию в жидкость и подождите несколько дней. Если добавить пищевые красители, то «камушки» получатся разных оттенков.

Соль – не единственный материал, подходящий для таких химических преобразований. Можно использовать сахар или медный купорос. Тогда, кристаллы «вырастают» немного другие, но методика остается прежней. Приятных вам экспериментов.

Получение больших кристаллов

Далее, поговорим о том, как делают алмазы больших размеров в домашних условиях. Для эксперимента вам понадобится все та же соль (100 гр.), дистиллят (400 мл.) и грифель (12 гр.). Возьмите стакан и смешайте сыпучие ингредиенты. Теперь, аккуратно залейте их водой, дождитесь полного растворения и оставьте емкость на 24 часа.

Большие кристаллы

Руководство по созданию искусственных алмазов начинается с того, что вы сливаете воду из стакана (в другую емкость, так как она пригодится далее). На дне посудины, вы найдете получаемые от реакции кристаллы. Выберете наиболее правильный и большой (затравку), а оставшиеся отложите в контейнер.

Выращивание больших домашних алмазов — долгий процесс, требующий терпения. Но, в результате у вас получится красивый многогранный камень, который можно использовать для создания украшений или декора.

Возьмите прочную нитку и закрепите ее на карандаше или любой палочке. К другому концу прикрепите затравку и опустите ее в оставшийся раствор. Все что вам остается — это ожидание. Испаряясь, вода будет нарастать на ваш кристалл и делать его больше. Если в процессе на нитке будут образовываться другие камушки, их лучше удалять.

Вода должна быть кипяченной

Советы для домашних экспериментов

Чтобы получить алмазы в домашних условиях, требуется дистиллят. Дело в том, что для химических реакций жидкость должна быть без примесей, чтобы эксперимент удался. Но, не всегда легко найти очищенную воду. Тогда, можно создать ее самостоятельно, прокипятив на газу и прогнав через обычный лабораторный фильтр.

После кипячения, фильтр можно заменить промокашкой, ватой, марлей или обычной бумагой — вопрос удобства использования. Чтобы реакция удалась, используемая вода должна быть теплой, но не горячей. Когда вы выращиваете алмазы, раствор постепенно испаряется. Следите, чтобы ваш кристалл не оказался на воздухе — это его испортит.

Чудо в банке

Если вы хотите вырастить большой алмаз, то потребуется много раствора. Именно для этого мы и откладывали маленькие кристаллики в контейнер. При необходимости, их можно растворить в жидкости и использовать как сырье для большого камня. И, обязательно следите за тем, чтобы в помещении поддерживалась одинаковая температура. Ее перепады могут испортить превращение.

Не забудьте лайкнуть статью, если она вам понравилась.

Сделайте репост, чтобы не потерять ее.

В комментах вас ждут интересные собеседники и новые вопросы – заходите и общайтесь.

Чудо в банке Загрузка…

Можно ли сделать алмаз из угля?: coal_liza — LiveJournal

Химики шутят: если очень сильно надавить на уголь, то получится алмаз. Эту идею в разные времена эксплуатировали авторы фантастических историй, кинорежиссеры, мультипликаторы и разработчики компьютерных игр, благодаря чему многие люди верят, что кусок угля действительно можно превратить в драгоценный алмаз. Один только Супермэн убедил в этом не одно поколение своих поклонников.

В принципе, понятно, откуда возникла данная идея. Уголь, в своей основе, и алмаз являются формами одного и того же химического элемента – углерода. И, действительно, высокое давление – это ключевой фактор как в процессе превращения разлагающихся углеродных форм жизни (например, растений) в уголь, так и в процессе формирования алмазов. Но в реальности все значительно сложнее.

Химический состав угля сильно отличается от алмаза.

Алмаз представляет собой чистый углерод в хорошо выраженной кристаллической форме. Это прозрачный и чаще всего бесцветный кристалл, хотя бывают и цветные алмазы: желтые, голубые, розовые и даже черные. Такое цветовое отступление от правила связано с особенностями природных условий формирования кристалла и с наличием в нем примесей. К примеру, присутствие в структуре алмаза атомов бора придает кристаллу желтый оттенок, а азот – голубой. Стоит отметить, что речь идет об очень малом количестве примесей – порядка одного атома на миллион.

Основой угля является углерод, однако, назвать его чистым нельзя. В угле содержится множество примесей, включая водород, азот, кислород, серу, мышьяк, селен и ртуть. Кроме того, уголь, в зависимости от своего происхождения и возраста, содержит различные органические соединения.

Чтобы стать алмазом, углероду недостаточно высокого давления. Процесс также требует очень высокой температуры (тысяч градусов). Только в таких условиях может сформироваться особая кристаллическая решетка алмаза. При одновременном воздействии температуры и давления на углерод каждый его атом связывается с четырьмя соседними атомами, образуя очень прочную структуру. Именно строению кристаллической решетки алмаз обязан своей твердостью. Каждый атом углерода в структуре алмаза расположен в центре тетраэдра, вершинами которого служат четыре ближайших атома. Если бы в составе присутствовали примеси, как в угле, такая связь образоваться бы не могла.

Искусственные алмазы люди все-таки научились создавать. Производят их из графита.

Графит, как и алмаз, является аллотропной формой углерода. С виду он напоминает уголь, но отличается от него свойствами, цветом и наличием кристаллической решетки. Уголь не имеет никакой кристаллической структуры.

Структура графита совсем не похожа на структуру алмаза. Графит образован параллельными слоями, состоящими из атомов углерода, расположенных по углам правильных шестиугольников. Слои отстоят друг от друга на значительном расстоянии и к тому же сдвинуты относительно друг друга. Это строение и объясняет свойство графита расслаиваться на чешуйки, благодаря чему он применяется для изготовления карандашей и в качестве смазочного материала.

Долгие попытки получить искусственный (синтетический) алмаз увенчались успехом в середине двадцатого века. Получение искусственных алмазов из графита при современном уровне развития химии и технологии уже не является проблемой, но требует дорогостоящего оборудования.

То, что природа делает за миллионы лет, человек теперь может сделать за гораздо более короткий срок. Главное – воспроизвести условия, в которых в природе одна форма чистого углерода переходила в другую, то есть создать высокую температуру и очень высокое давление. Существует несколько способов сделать это. Правда, искусственные алмазы получаются довольно мелкими, и объем их производства относительно небольшой. К примеру, московская лаборатория может вырастить до 1 килограмма алмазов в год.

Кстати, существует и искусственный графит. В отличие от алмаза его производят и используют в промышленных масштабах. А получают искусственный графит из угля.

По материалам:

https://www.mnn.com/earth-matters/wilderness-resources/stories/do-diamonds-really-come-from-coal

http://him.1september.ru/view_article.php?ID=200801602

https://vseokamnyah.ru/almaz/i-almaz-i-grafit.html

http://azbukakamnej.ru/dragocennye-kamni/iskusstvennyiy-almaz-proizvodstvo-promyishlennyih-i-tehnicheskih-almazov.html

http://chem21.info/info/1506497/

Как сделать алмаз в домашних условиях и возможно ли это?

Приветствуем вас, дорогие наши читатели. Люди во все времена хотели сделать невозможное возможным. В том числе опробовать методы, чтобы узнать, как сделать алмаз и вырастить его в домашних условиях.

Задача эта действительно непростая и требует вдумчивого и кропотливого отношения к процессу. В этой статье мы рассмотрим как вполне реальные способы создания кристаллов, так и совсем невероятные (во всяком случае, для проведения дома).

Можно ли из графита получить алмаз?

Конечно, натуральные алмазы зачастую ценятся куда выше, чем созданные искусственным образом. При этом добытчики алмазов получают немалые прибыли. Однако, в погоне за собственным любопытством и иногда жаждой наживы, многие стремятся узнать, возможно ли получить этот драгоценный минерал искусственным образом?

Эти сомнения подстегиваются еще и тем, что состав графита и алмаза практически идентичен.

И в какой-то степени сомневающиеся правы – алмаз действительно можно получить путем некоторых манипуляций из простого графита. Это было доказано еще в 1955 году. Но для такого события понадобилось создать температуру в 1800 градусов по Цельсию и давление в 120 000 атмосфер. Можно ли сделать это проще?

Как сделать алмаз?Как сделать алмаз?

Эксперименты и результаты ученых

Пару лет назад ученым удалось под кратковременным воздействием лазерного импульса заставить углерод нагреться практически до 3800 градусов по Цельсию. После этой процедуры углерод быстро охлаждается. В результате этого американским ученым удалось получить пока что самую твердую форму углерода, названную Q-углеродом.

То есть практически такой камень можно получить при нормальном атмосферном давлении и комнатной температуре (при наличии лазера конечно). Самое интересное, что по результатам таких экспериментов, в Северной Каролине (а именно там проводились испытания) пришли к выводу, что данная форма углерода превышает по прочности алмаз.

Но и это еще не все – настоящий алмаз в наши дни можно сделать буквально за считанные минуты.

Правда понадобится еще и огромное статическое давление и температура порядка 2500 градусов. Но такие алмазы получаются (за счет поликристалличности) даже более твердыми, чем природные аналоги.

Но все эти способы хоть и хороши, однако требуют хотя бы частичного воспроизведения природных условий. Единственное, что ученым удалось «скостить» – это время, затрачиваемое на создание минерала. Также иногда получается уменьшить и температуру с давлением, но тут уже требуется специализированное оборудование, стоящее немалых денег и труднодоступное для обывателя.

Так возможно ли вырастить алмаз самостоятельно?

Настоящий алмазНастоящий алмаз

Как сделать алмаз: эффективные и не очень способы

На самом деле, для создания алмаза (в идеале) должны соблюдаться следующие условия:

  1. Давление более чем в 100 000 атмосфер.
  2. Температура порядка 1600 градусов (или выше).
  3. Сотни тысяч лет (лучше дольше).

Искусственным образом сейчас удается создать алмазы за несколько месяцев. Однако остальные условия все равно приходится соблюдать.

Но безумные экспериментаторы не собираются отчаиваться. Вот что они предлагают:

  • C помощью волшебного сочетания трубы, графита и тротила предлагают создать плотно запаянную конструкцию. Корпусом должна послужить труба, в которую надо сложить остальные компоненты. После образовавшегося взрыва нужно найти остатки эксперимента и вот в них-то и должны содержаться алмазы.

Этот эксперимент может стоить вам жизни! Не проводите его на практике!

Настоящий алмазНастоящий алмаз

  • Второй вариант куда более безопасный, но оставляет сомнения в реальности получения именно алмаза, а не просто красивого камня. Для этого возьмите источник высокого напряжения, а также провод, карандаш и жидкий азот (можно заменить водой). Отделите грифель от карандаша и крепко сцепите его с проводом. Конструкцию после этого следует заморозить, после того соединить с источником напряжения. Утверждается, что сразу же после пропускания такого разряда, грифель превратится в алмаз. Это весьма сомнительно, но в качестве очень осторожно проводимого домашнего эксперимента попробовать можно.

Таким образом, на данный момент создать по-настоящему домашний способ образования бриллиантов – задача практически нереальная. Однако если вам интересен сам процесс и вы хотели бы попробовать себя в качестве экспериментатора (возможно, вместе с юным поколением), то попробуйте следующий способ. Он проверен временем и многими поколениями – в результате получаются прекрасные кристаллические структуры, так похожие на любимые многими алмазы и другие драгоценные камни.

Домашние кристаллы

Для создания таких «алмазиков» вам понадобится:

  • дистиллированная вода,
  • соль,
  • нить,
  • пищевые красители (по желанию).

Кристаллы солиКристаллы соли

В воду добавьте такое количество соли, чтобы она перестала растворяться. Возьмите ниточку и поместите на нее кристаллик соли. Эту совокупность опустите в приготовленный раствор и подождите несколько дней. Кстати, при добавлении пищевых красителей можно получить самые разнообразные цвета и оттенки «камушков».

Аналогичным образом можно поступить с сахаром или медным купоросом.

Но помимо перечисленных ингредиентов, вам могут пригодиться и самые разные компоненты, камни из которых получаются красивее и аккуратнее, чем из соли. Для этого ингредиенты понадобятся чуть менее доступные, однако в сети сейчас можно купить практически все.

В первом видео будем выращивать фиолетовые кристаллы из алюмокалиевых и хромокалиевых квасцов. Никакая соль в сравнение не идет:

Во втором видео показывается общий принцип создания домашних кристаллов (на примере все тех же квасцов):

В общем, создать для себя красивые камушки вполне реально. А если не ставите перед собой цель обогатиться, то это идеальный выход. К тому же, с такими экспериментами можно с ранних лет привить детям любовь к химии, что может сыграть в их жизни немалую роль.

Ждем вас в гости еще не раз, в дальнейшем будет множество новостей из «каменного» мира. До скорых встреч, дорогие друзья!

Команда ЛюбиКамни

Как сделать алмаз из графита в домашних условиях: что для этого потребуется?

Что может быть общего у самого дорого в мире камня — алмаза — и обычного графита? Оба являются аллотропной формой одного и того же химического элемента — углерода. На этом общность не кончается, ведь из графита в настоящее время получают синтетические алмазы. Если такое превращение можно осуществить в химической лаборатории, то возможно ли воспроизвести данный процесс в домашних условиях и получить искусственные драгоценности?

Графит и алмаз

Графит — это самородный минерал, одна из аллотропных форм углерода. Каждый его атом ковалентно связан с тремя окружающими его атомами. В природе он образуется при высокой температуре в вулканических и магматических породах. Его добывают совместно с пиритами, гранатами, шпинелью. Встречается в кварцевых жилах, метаморфических породах, каменноугольных рудниках.

Алмаз также является одним из аллотропов углерода. Однако из-за отличий в кристаллической решетке обладает совершенно другими свойствами. Атомы углерода находятся в состоянии SP3-гибридизации, каждый атом расположен в центре тетраэдра, образуемого окружающими атомами. Такая структура объясняет высокую твердость элемента.

Точной версии происхождения алмазов пока нет. Ученые выдвигают разные версии образования самого твердого минерала — магматическая, метеоритная, мантийная. Нередко алмазы образуются при столкновении метеоритов с земной корой. Также их находят в ассоциациях со сверхвысоким давлением.

В таблице представлены сравнительные физико-химические характеристики алмаза и графита:

ХарактеристикаГрафитАлмаз
Твердость по шкале Мооса1 — один из самых мягких материалов.10 — эталон наивысшей твердости.
Плотность2,08-2,23 г/м³3,47-3,55 г/м³
Теплопроводность100-354,1 Вт/м*К900-2300 Вт/м*К, самое высокое значение среди всех твердых тел
Температура плавления300-3000 К1000-1200 К
ПрозрачностьНепрозрачныйПрозрачный
Цвет чертыЧернаяОтсутствует
БлескМеталловидныйАлмазный
СингонияГексагональнаяКубическая

Алмаз обладает высоким показателем преломления. Благодаря этому свойству, а также прозрачности и дисперсии кристалл образует уникальную игру света, что делает его самым дорогим драгоценным камнем в мире. Обычно он полностью прозрачный, однако в природе встречаются желтые, голубые и даже черные кристаллы, что объясняется присутствием примесей.

Можно ли получить алмаз из графита в домашних условиях?

Как сделать алмаз самостоятельно? Этот вопрос волнует многих начинающих любителей химии, которые узнают о том, что между графитом и алмазом есть много общего.

Если графит и алмаз — это форма одного химического элемента, значит есть возможность преобразовать один в другой. Однако как бы ни старались химики-любители, сделать это в домашних условиях невозможно. Дома нельзя создать необходимые условия для синтеза алмазов, ведь для этого потребуются высокие температуры, давление и вакуум.

Что же делать, если юному химику хочется вырастить кристалл самостоятельно? Драгоценный камень получить дома невозможно, зато можно вырастить соляной кристалл. Для этого в литре воды растворяют несколько столовых ложек соли. В раствор добавляют немного красителя, чтобы выращенный минерал был цветным. Затем в воду окунается скрепка, подвешенная на веревочке. Через несколько дней скрепка полностью скроется под слоем соли. В течение всего периода времени маленькому экспериментатору будет интересно наблюдать за оседанием кристалликов соли на металлической скрепке.

Современные методы синтеза

Первые эксперименты по синтезу искусственных алмазов начались в середине XIX в. Однако впервые в мире создать синтетический алмаз удалось только в 1953 г. шведскому ученому Балтазару Платену.

Существует несколько технологий синтеза алмазов:

Пресс для синтеза алмазов
  • Высокое давление и высокая температура — метод НРНТ. Это исторически первый способ искусственного получения алмазов. Затравку помещают в капсулу, которую загружают под пресс. В прессе поднимается температура до 1400°С, под воздействием температур и высокого давления изменяется кристаллическая структура углеродного элемента. Прессы бывают ленточными и кубическими, в них создается давление до 5 ГПА.
  • Химическое осаждение из газовой фазы. Этот метод был открыт в 1980-х гг, и он не требует высокого давления. Рабочая камера заполняется специальными газами, которые способствуют росту алмазов.
  • Детонация углеродсодержащей взрывчатки. Металлическая капсула заполняется графитовым порошком и помещается в камеру со взрывчаткой. Во время взрыва под высоким давлением и температурой получаются алмазные нанокристаллы.
  • Ультразвуковая кавитация. Суспензию графита подвергают воздействию ультразвука. Это дешевый и простой способ получения алмазов, однако камни получаются невысокого качества.

Применение алмаза и графита

Где используется графит? Кроме изготовления грифелей карандашей, его применяют в следующих сферах и отраслях промышленности:

  • создание электродов и нагревательных элементов;
  • замедление нейтронов в ядерных реакторах;
  • изготовление плавильных тиглей;
  • создание деталей для атомно-силового и туннельного микроскопа;
  • тепловая защита космических аппаратов;
  • создание синтетических алмазов.

Натуральные алмазы подвергают обработке и получают из них прекрасные ювелирные камни — бриллианты. Бриллианты считаются самыми дорогими среди драгоценных камней.

Синтетические алмазы также имеют широкую сферу применения:

  • Сверхтвердые режущие элементы. Поскольку алмазы являются самым твердым веществом, этим свойством пользуются при создании абразивных и режущих инструментов. Их даже используют для огранки натуральных, природных алмазов.
  • Оптические элементы. Синтетические кристаллы применяются в лазерах и гиротронах.
  • Топлопроводник. Благодаря высокой теплопроводности и низкой электропроводности алмазы используют как теплоотвод для лазерных диодов.
  • Электроника. В лабораторных условиях создают транзисторы на основе искусственных камней, однако широкого коммерческого применения эта разработка пока не получила.

Синтетические алмазы используют и в ювелирной промышленности, они составляют 2% рынка. Самый большой ювелирный искусственный бриллиант весит 10,02 карат. Он был выращен в течение 300 часов. Синтетические камни стоят дешевле натуральных минералов, путем добавки различных примесей или радиоактивного воздействия им можно придать разные оттенки — голубой, желтый, розовый или зеленый.

Поделитесь с друьями!

Алмаз — Википедия

Алмаз
Rough diamond.jpg
Алмаз в материнской породе
Формула C
Молекулярная масса 12,01
Примесь N
Статус IMA действителен
Класс Самородные элементы
Группа Полиморфы углерода
Цвет Бесцветный, жёлтый, коричневый, синий, голубой, зелёный, красный, розовый, чёрный
Цвет черты Отсутствует
Блеск Алмазный
Прозрачность Прозрачный
Твёрдость 10
Хрупкость прочный
Спайность Совершенная по {111}
Излом Раковистый до занозистого
Плотность 3,47—3,55 г/см³
Точечная группа m3m (4/m -3 2/m) — гексоктаэдрический
Пространственная группа Fd3m (F41/d -3 2/m)
Сингония Кубическая
Двойникование обычны двойники прорастания по шпинелевому закону
Оптический тип изотропный
Показатель преломления 2,417—2,419
Двулучепреломление отсутствует, так как оптически изотропен
Оптический рельеф умеренный
Дисперсия оптических осей сильная
Плеохроизм не плеохроирует
Люминесценция голубой, зелёный, жёлтый, красный
Commons-logo.svg Медиафайлы на Викискладе
Commons-logo.svg

Алма́з (от др.-греч. ἀδάμας «несокрушимый», через араб. ألماس‎ [’almās] и тур. elmas) — минерал, кубическая аллотропная форма углерода[1]. При нормальных условиях метастабилен, то есть может существовать неограниченно долго. В вакууме или в инертном газе при повышенных температурах постепенно переходит в графит[2][3][4]. Самый твёрдый по шкале эталонных минералов твёрдости Мооса.

Главные отличительные черты алмаза — высочайшая среди минералов твёрдость (и в то же время хрупкость), наиболее высокая теплопроводность среди всех твёрдых тел 900—2300 Вт/(м·К)[5], большой показатель преломления и дисперсия. Алмаз является широкозонным полупроводником. У алмаза очень низкий коэффициент трения по металлу на воздухе — всего 0,1, что связано с образованием на поверхности кристалла тонких плёнок адсорбированного газа, играющих роль своеобразной смазки. Когда такие плёнки не образуются, коэффициент трения возрастает и достигает 0,6—1,0[6]. Высокая твёрдость обуславливает исключительную износостойкость алмаза на истирание. Для алмаза также характерны самый высокий (по сравнению с другими известными материалами) модуль упругости и самый низкий коэффициент сжатия.

Энергия кристалла составляет 105 Дж/моль, энергия связи 700 Дж/моль — менее 1 % от энергии кристалла.

Температура плавления алмаза составляет примерно 3700—4000 °C при давлении ~11 ГПа[7]. На воздухе алмаз сгорает при 850—1000 °C, а в струе чистого кислорода горит слабо-голубым пламенем при 720—800 °C, полностью превращаясь в углекислый газ. При нагреве до 2000 °C без доступа воздуха алмаз спонтанно за 15—30 минут переходит в графит и взрывообразно разрушается на мелкие части[8][9], при температурах более 2000 K поведение термодинамических характеристик алмаза (теплоёмкость, энтальпия) с ростом температуры приобретает аномальный характер[10].

Средний показатель преломления бесцветных кристаллов алмаза в жёлтом цвете равен примерно 2,417, а для различных цветов спектра он варьируется от 2,402 (для красного) до 2,465 (для фиолетового). Зависимость показателя преломления от длины волны называется дисперсией, а в геммологии этот термин имеет специальное значение, определяемое как разница показателей преломления прозрачной среды при двух определённых длинах волн (обычно для пар фраунгоферовых линий λB=686,7 нм и λG=430,8 нм или λC=656,3 нм и λF=486,1 нм)[11]. Для алмаза дисперсия DBG равна 0,044, а DCF=0,025[11].

Одним из важных свойств алмазов является люминесценция. Под действием солнечного света и особенно катодных, ультрафиолетовых и рентгеновских лучей алмазы начинают люминесцировать — светиться различными цветами. Под действием катодного и рентгеновского излучения светятся все разновидности алмазов, а под действием ультрафиолетового — только некоторые. Рентгенолюминесценция широко применяется на практике для извлечения алмазов из породы.

Большой показатель преломления, наряду с высокой прозрачностью и достаточной дисперсией показателя преломления (игра цвета), делает алмаз одним из самых дорогих драгоценных камней (наряду с изумрудом, рубином и александритом, которые соперничают с алмазом по цене). Алмаз в естественном виде не считается красивым. Красоту придаёт алмазу огранка, создающая условия для многократных внутренних отражений. Огранённый алмаз называется бриллиантом.

Структура[править | править код]

Сингония кубическая, кристаллическая решётка — кубическая гранецентрированная, а = 0,357 нм = 3,57 Å, z = 8, пространственная группа Fd3m (по Герману — Могену). Атомы углерода в алмазе находятся в состоянии sp³-гибридизации. Каждый атом углерода в структуре алмаза расположен в центре тетраэдра, вершинами которого служат четыре ближайших атома. Именно прочная связь атомов углерода объясняет высокую твёрдость алмаза.

Commons-logo.svg Схематическое изображение кристаллической решётки алмаза

Окраска[править | править код]

Подавляющее большинство окрашенных ювелирных алмазов — алмазы жёлтого и коричневого цвета. Для алмазов жёлтых оттенков характерен дефект структуры Н −3. В зависимости от концентрации этих дефектов возможны оттенки жёлтого цвета от едва уловимых до ясно видимых. В бесцветных алмазах, в которых даже спектрофотометром не удаётся зафиксировать наличие Н −3 дефектов, они также могут присутствовать, если присутствует голубая люминесценция. Только 10—12 % всех исследованных алмазов с ясно видимым жёлтым оттенком, указывающим на присутствие Н −3 центров, не имели голубой люминесценции или она была ослаблена. Это вызвано наличием примесей в структуре алмаза, вызывающих тушение люминесценции. Важным оптическим свойством Н −3 центра является то, что голубой цвет люминесценции является дополнительным к жёлтому оттенку окраски. Это означает, что при равенстве зрительных реакций от интенсивностей излучений этих оттенков их суммарная реакция на глаз оценщика будет такой же, как от бесцветного (белого) излучения; то есть при определённых условиях жёлтый оттенок окраски компенсируется голубым оттенком люминесценции. В общем случае имеется неравенство интенсивностей окраски по зонам и неравенство визуальных реакций от жёлтого цвета окраски и голубого цвета люминесценции. Можно рассматривать люминесценцию как фактор «компенсации» жёлтой окраски, действующий со знаком «плюс» или «минус». Из этого следует ряд практических выводов, важных для некоторых аспектов оценки алмазов и их разметки перед распиливанием.

Необходимо учитывать совместное воздействие на глаз сортировщика жёлтого оттенка окраски и голубого оттенка люминесценции кристалла. Поэтому следует алмазы первого цвета разделять на те, из которых могут получиться бриллианты высших цветов, и на те, из которых они не могут быть получены. При входном контроле кристаллов из общего числа следует извлечь все нелюминесцирующие алмазы без малейшего присутствия жёлтого оттенка (допускается слабый коричневый нацвет) и с пропусканием более 70 %. Эти алмазы могут рассматриваться как исходные кристаллы для получения бриллиантов 1 и 2 цвета. Количество их достигает не более 1—3 % от общего числа[12].

Каждый цветной бриллиант — совершенно уникальное произведение природы. Существуют редкие цвета алмазов: розовый, синий, зелёный и даже красный[13].

Примеры некоторых цветных бриллиантов:

Для того, чтобы отличить настоящий алмаз от его имитации, используется специальный «алмазный щуп», измеряющий теплопроводность исследуемого камня. Алмаз имеет намного более высокое значение теплопроводности, чем его заменители. Кроме того, используется хорошая смачиваемость алмаза жиром: фломастер, заправленный специальными чернилами, оставляет на поверхности алмаза сплошную черту, тогда как на поверхности имитации она рассыпается на отдельные капельки[14].

Commons-logo.svg Обработанный алмаз

Алмаз — редкий, но вместе с тем довольно широко распространённый минерал. Промышленные месторождения алмазов известны на всех континентах, кроме Антарктиды. Известно несколько видов месторождений алмазов. Уже несколько тысяч лет назад алмазы в промышленных масштабах добывались из россыпных месторождений. Только к концу XIX века, когда впервые были открыты алмазоносные кимберлитовые трубки, стало ясно, что алмазы не образуются в речных отложениях.

О происхождении и возрасте алмазов до сих пор нет точных научных данных. Учёные придерживаются разных гипотез — магматической, мантийной, метеоритной, флюидной, есть даже несколько экзотических теорий. Большинство склоняются к магматической и мантийной теориям, к тому, что атомы углерода под большим давлением (как правило, 50 000 атмосфер) и на большой (примерно 200 км) глубине формируют кубическую кристаллическую решётку — собственно алмаз. Камни выносятся на поверхность вулканической магмой во время формирования так называемых «трубок взрыва».

Возраст алмазов, по данным некоторых исследований, может быть от 100 миллионов до 2,5 миллиардов лет.

Известны метеоритные алмазы внеземного, возможно, досолнечного происхождения. Алмазы также образуются при ударном метаморфизме при падении крупных метеоритов, например, в Попигайской астроблеме на севере Сибири.

Кроме этого, алмазы были найдены в кровлевых породах в ассоциациях метаморфизма сверхвысоких давлений, например в Кумдыкульском месторождении алмазов на Кокчетавском массиве в Казахстане.

И импактные, и метаморфические алмазы иногда образуют весьма масштабные месторождения, с большими запасами и высокой концентрацией. Но в этих типах месторождений алмазы мелки настолько, что не имеют промышленной ценности.

Добыча и месторождения алмазов[править | править код]

Промышленные месторождения алмазов связаны с кимберлитовыми и лампроитовыми трубками, приуроченными к древним кратонам. Основные месторождения этого типа известны в Африке, России, Австралии и Канаде.

Прежде других стали известны месторождения алмазов в Индии, на востоке Деканского плоскогорья; эти месторождения уже к концу XIX века были очень сильно истощены.

В 1727 г. были открыты богатейшие алмазные месторождения Бразилии, особенно в провинции Минас-Жерайс, у Теюке или Диамантины, также у Ла-Хапады в провинции Баия[3].

С 1867 г. стали известны богатые месторождения Южной Африки — «Капские» алмазы. Алмазы были найдены в коренных отложениях возле современного города Кимберли, получивших названия кимберлитов. 16 июля 1871 года компания искателей алмазов расположилась на ферме братьев Де Бирс. Братья приобрели ферму ещё в годы начала алмазной лихорадки в регионе за 50 фунтов стерлингов, а в итоге продали за 60 000. Самым главным объектом алмазодобычи в районе Кимберли стала «Большая дыра» («Big Hole»), вырытая практически вручную нахлынувшими сюда старателями, численность которых достигла 50 тыс. чел. к концу XIX в. Каждый день до 30 тыс. искателей алмазов трудились здесь днями и ночами[15].

Commons-logo.svg «Алмазная лихорадка» в Кимберли, 1870-е годы.

С 1871—1914 годы они разработали примерно 2,722 тонны алмазов (14,5 миллионов карат), а в процессе разработки карьера ими было извлечено 22,5 млн тонн грунта[16]. Позже новые алмазные трубки были найдены к северу от Кимберли — в Трансваале, в районе хребта Витватерсранд[17].

В 2006 году в мире было добыто 176 млн карат алмазов[18]. В последние годы в отрасли был зафиксирован спад добычи.

Согласно материалам Кимберлийского процесса, мировая добыча алмазов в 2015 году составила 127,4 млн карат алмазов на сумму 13,9 млрд долларов (средняя стоимость карата около 109$). Добыча алмазов (в стоимостном выражении) в странах-лидерах составляла[19]:

По данным Кимберлийского процесса (КП) в 2018 году мировая добыча алмазов составила 148,4 млн карат, на общую сумму 14,47 млрд долларов США (средняя стоимость добытых алмазов 97 долларов США за карат).

Результаты 2018 года по данным КП[20]
Страна Добыча $ млн. Добыча тыс. карат Средняя цена $/карат
Россия 3 983 43 161 92
Ботсвана 3 535 24 378 145
Канада 2 098 23 194 90
ЮАР 1 228 9 908 124
Ангола 1 224 8 409 146
Намибия 1 125 2 397 469

Три компании De Beers, АЛРОСА и Rio Tinto совокупно контролируют около 70 % мировой добычи алмазов, по состоянию на 2017 год. Лидером по стоимости добытых алмазов, является южноафриканская компания De Beers — $5,8 млрд или около 37 % мировой добычи в 2017 году, в количественном выражении лидирующее положение занимает российская АЛРОСА с показателем в 39,6 млн карат.[21]

Мощности действующих месторождений, степень их выработки, и ожидаемый ввод в эксплуатацию новых рудников позволяют предположить, что в средне- и долгосрочной перспективе на мировом рынке будет наблюдаться превышение спроса над предложением.

История добычи алмазов в России[править | править код]

Памятный знак на месте обнаружения первого в России алмаза

В России первый алмаз был найден 5 июля 1829 года на Урале в Пермской губернии на Крестовоздвиженском золотом прииске четырнадцатилетним крепостным Павлом Поповым, который нашёл алмаз, промывая золото в шлиховом лотке. За полукаратный кристалл Павел получил вольную. Павел привёл участников экспедиции Гумбольдта, включая графа Полье[en], на то место, где он нашёл первый алмаз, и там было найдено ещё два небольших кристалла. Сейчас это место называется Алмазный ключик (по одноимённому источнику) и расположено приблизительно в 1 км от пос. Промысла́ недалеко от старой дороги, связывающей посёлки Промысла́ и Тёплая Гора Горнозаводского района Пермского края.

Алмазы открыты на Бисерском прииске при прибытии на завод графа Полье, который приказал промывать вторично грубые шлихи, остающиеся после промывки золотоносных песков. Бисерский чугуноплавильный и железоделательный завод, принадлежащий графине Полье, находится в Пермской губернии при реке Бисере, соединяющейся с Камой… Примечательнейший из приисков, ныне разрабатываемых, есть Адольфовский… Сей прииск открыт в 1829 году в мае месяце и находится близ устья Полуденки.

За 28 лет дальнейших поисков на Урале был найден только 131 алмаз общим весом в 60 карат. Первый алмаз в Сибири был намыт также из шлиха неподалёку от города Енисейска в ноябре 1897 года на реке Мельничной. Размер алмаза составлял 23 карата. Из-за малого размера обнаруженного алмаза и недостатка финансирования разведка алмазов не велась. Следующий алмаз был обнаружен в Сибири в 1948 году.

Поиск алмазов в России вёлся почти полтора века, и только в середине 1950-х годов были открыты богатейшие коренные месторождения алмазов в Якутии. 21 августа 1954 года геолог Лариса Попугаева из геологической партии Натальи Николаевны Сарсадских открыла первую кимберлитовую трубку за пределами Южной Африки[23][24]. Её название было символично — «Зарница».

Следующей стала трубка «Мир», что тоже было символично после Великой Отечественной войны. Была открыта трубка «Удачная». Такие открытия послужили началом промышленной добычи алмазов на территории СССР. На данный момент большая доля добываемых в России алмазов приходится на якутские горнообрабатывающие комбинаты. Кроме того, крупные месторождения алмазов находятся на территории Красновишерского района Пермского края[25], и в Архангельской области: месторождение им. Ломоносова на территории Приморского района и месторождение Верхотина (им. В. Гриба) на территории Мезенского района.

В сентябре 2012 года СМИ сообщили, что учёные рассекретили сведения об уникальном Попигайском месторождении технических алмазов импактного происхождения, расположенном на границе Красноярского края и Якутии. Как утверждает Николай Похиленко (директор Института геологии и минералогии Сибирского отделения (СО) РАН), это месторождение содержит триллионы карат[26].

В октябре 2019 года в Якутии был найден алмаз-«матрешка», внутри которого свободно перемещается еще один алмаз[27].

Алмазный парадокс России[править | править код]

Россия добывает в год, в стоимостном выражении, алмазов на сумму около 3,5-4 млрд долларов. В то время как экспорт алмазов из России составляет порядка 100 млн долларов в год. То есть менее 2,5 % от размера добычи. На примере 2016 года: Россия добыла алмазов на сумму 3,6 млрд долларов (29 % от общемировой добычи 12,4 млрд долларов, 1 место в мире по добыче)[28], а экспорт алмазов из России составил 75,8 млн долларов[29] То есть экспорт алмазов из России в денежном выражении в 2016 г составил 2,1 % от размера добычи алмазов.

Обиходный термин «синтетические» алмазы не вполне корректен, так как искусственно выращенные алмазы по составу и структуре аналогичны природным (атомы углерода, собранные в кристаллическую решётку), то есть не состоят из синтетических материалов.

Предпосылки и первые попытки[править | править код]

В 1694 году итальянские учёные Джон Аверани и К.-А. Тарджони при попытке сплавить несколько мелких алмазов в один крупный обнаружили, что при сильном нагревании алмаз сгорает, как уголь. В 1772 году Антуан Лавуазье установил, что при сгорании алмаза образуется диоксид углерода[30]. В 1814 году Гемфри Дэви и Майкл Фарадей окончательно доказали, что алмаз является химическим родственником угля и графита.

Открытие натолкнуло учёных на мысль о возможности искусственного создания алмаза. Первая попытка синтеза алмаза была предпринята в 1823 году основателем Харьковского университета Василием Каразиным, который при сухой перегонке древесины при сильном нагреве получил твёрдые кристаллы неизвестного вещества. В 1893 году профессор К. Д. Хрущов при быстром охлаждении расплавленного серебра, насыщенного углеродом, также получил кристаллы, царапавшие стекло и корунд. Его опыт был успешно повторён Анри Муассаном, заменившим серебро на железо. Позже было установлено, что в этих опытах синтезировался не алмаз, а карбид кремния (муассанит), который имеет очень близкие к алмазу свойства[31].

В 1879 году шотландский химик Джеймс Хэнней обнаружил, что при взаимодействии щелочных металлов с органическими соединениями происходит выделение углерода в виде чешуек графита и предположил, что при проведении подобных реакций в условиях высокого давления углерод может кристаллизоваться в форме алмаза. После ряда экспериментов, в которых смесь парафина, костяного масла и лития длительное время выдерживалась в запаянной нагретой до красного каления стальной трубе, ему удалось получить несколько кристаллов, которые после независимого исследования были признаны алмазами. В научном мире его открытие не было признано, так как считалось, что алмаз не может образовываться при столь низких давлениях и температурах. Повторное исследование образцов Хэннея, проведённое в 1943 году с применением рентгеновского анализа, подтвердило, что полученные кристаллы являются алмазами, однако профессор К. Лонсдейл, проводившая анализ, вновь заявила, что эксперименты Хэннея являются мистификацией[32].

Синтез[править | править код]

Commons-logo.svg

Первым в 1939 году выполнил термодинамический расчёт линии равновесия графит-алмаз Овсей Лейпунский[33] — советский физик, что послужило основой синтеза алмаза из графито-металлической смеси в аппаратах высокого давления (АВД). Данный метод искусственного получения алмазов впервые в 1953 году был осуществлён в лаборатории фирмы АСЕА (Швеция), затем в 1954 году в лаборатории американской фирмы «Дженерал Электрик» и в 1960 году — в Институте физики высоких давлений АН СССР (ИФВД) группой исследователей под руководством Леонида Фёдоровича Верещагина. Этот метод применяется во всём мире до сих пор.

В 1961 году, основываясь на научных результатах в синтезе алмазов, полученных в ИФВД, Валентин Николаевич Бакуль в Киеве в ЦКТБ твердосплавного и алмазного инструмента организовал выпуск первых 2000 карат искусственных алмазов; с 1963 года налажен их серийный выпуск[34].

Прямой фазовый переход графит → алмаз зафиксирован при ударно-волновом нагружении по характерному излому ударной адиабаты графита[35]. В 1961 году появились первые публикации фирмы «DuPont» о получении алмаза (размер до 100 мкм) методом ударно-волнового нагружения с использованием энергии взрыва (в СССР этот метод был реализован в 1975 году в Институте сверхтвёрдых материалов АН Украины[36][37][38]). Известна также технология получения алмазов методом детонационного нагружения при взрыве некоторых взрывчаток, например, троти́л, с отрицательным кислородным балансом[39], при котором алмазы образуются непосредственно из продуктов взрыва. Это наиболее дешёвый способ получения алмазов, однако, «детонационные алмазы» очень мелкие (менее 1 мкм) и пригодны лишь для абразивов и напылений[40].

В настоящее время существует крупное промышленное производство синтетических алмазов, которое обеспечивает потребности в абразивных материалах. Для синтеза используется несколько способов. Один из них состоит в использовании системы металл (растворитель) — углерод (графит) при воздействии высоких давлений и температур, создаваемых с помощью прессового оборудования в твёрдосплавных АВД. Алмазы выкристаллизовываются при охлаждении под давлением из расплава, представляющего собой образующийся при плавлении металло-графитовой шихты перенасыщенный раствор углерода в металле. Синтезируемые таким образом алмазы отделяют от спёка шихты растворением металлической матрицы в смеси кислот. По этой технологии получают алмазные порошки различной зернистости для технических целей, а также монокристаллы ювелирного качества.

Современные способы получения алмазов из газовой фазы и плазмы, в основе которых лежат пионерские работы коллектива научных сотрудников Института физической химии АН СССР (Дерягин Б. В., Федосеев Д. В., Спицын Б. В.)[41], используют[42] газовую среду, состоящую из 95 % водорода и 5 % углеродсодержащего газа (пропана, ацетилена), а также высокочастотную плазму, сконцентрированную на подложке, где образуется сам алмаз (см. CVD-процесс). Температура газа от +700…850 °C при давлении в тридцать раз меньше атмосферного. В зависимости от технологии синтеза, скорость роста алмазов от 7 до 180 мкм/ч на подложке. При этом алмаз осаждается на подложке из металла или керамики при условиях, которые в общем стабилизируют не алмазную (sp3), а графитную (sp2) форму углерода. Стабилизация алмаза объясняется в первую очередь кинетикой процессов на поверхности подложки. Принципиальным условием для осаждения алмаза является возможности подложки образовывать стабильные карбиды (в том числе и при температурах осаждения алмаза: между +700 °C и +900 °C). Так, например, осаждение алмаза возможно на подложках из Si, W, Cr и невозможно (напрямую, либо только с промежуточными слоями) на подложках из Fe, Co, Ni.

Огранённый алмаз (бриллиант) уже многие десятилетия является популярнейшим и дорогим драгоценным камнем. В подавляющей степени цена алмаза обусловлена крайне высокой монополизацией этого рынка. Но не добытчиками алмазов, а ограньщиками и торговцами бриллиантами. Все алмазодобывающие кампании и страны добыли в 2016 г. алмазов на сумму 12,4 млрд долларов[43]. В то время как экспорт алмазов в мире в 2016 году составил 116 млрд долларов[44]. То есть грубо алмазодобытчики получают 10 % доходов алмазного рынка, а 90 % доходов приходится на огранщиков и торговцев алмазами.[источник?] Фирма «Де Бирс», на долю которой приходится около 20 % мировой добычи (2 место в мире), разрабатывает месторождения Ботсваны, ЮАР, Намибии и Танзании. На долю АЛРОСА, которая разрабатывает месторождения алмазов не только в России, но и в Ангола, Ботсвана (ГРР), Зимбабве (ГРР) приходится 28 % добычи, больше всех в мире. Компания Rio Tinto (австрало-канадская) добывает 13 %, Dominion Diamond (Канада) 6 %, Petra Diamonds (ЮАР, Танзания, Ботсвана (ГРР)) добывает 3 %. Все прочие компании добывают 29 %.[45] Подавляющая часть (по стоимости) природных алмазов используется для производства бриллиантов.

Исключительная твёрдость алмаза находит своё применение в промышленности: его используют для изготовления ножей, свёрл, резцов и тому подобных изделий. Потребность в алмазе для промышленного применения вынуждает расширять производство искусственных алмазов. В последнее время проблема решается за счёт кластерного и ионно-плазменного напыления алмазных плёнок на режущие поверхности. Алмазный порошок (как отход при обработке природного алмаза, так и полученный искусственно) используется как абразив для изготовления режущих и точильных дисков, кругов и т. д.

Также применяются в квантовых компьютерах, в часовой и ядерной промышленности.

Крайне перспективно развитие микроэлектроники на алмазных подложках. Уже есть готовые изделия, обладающие высокой термо- и радиационной стойкостью. Также перспективно использование алмаза, как активного элемента микроэлектроники, особенно в сильноточной и высоковольтной электронике из-за большой величины пробивного напряжения и высокой теплопроводности. При изготовлении полупроводниковых приборов на основе алмаза используются, как правило, допированные плёнки алмаза. Так, допированный бором алмаз имеет p-тип проводимости, фосфором — n-тип. Из-за большой ширины зоны алмазные светодиоды работают в ультрафиолетовой области спектра[46].

В 2004 году в ИФВД РАН впервые синтезировали алмаз, имеющий сверхпроводящий переход при температуре 2-5 К (зависит от степени легирования)[47]. Полученный алмаз представлял собой сильнолегированный бором поликристаллический образец, позже в Японии получили алмазные плёнки, переходящие в сверхпроводящее состояние при температурах 4-12 К[48]. Пока сверхпроводимость алмаза представляет интерес лишь с научной точки зрения.

Огранка алмазов[править | править код]

Commons-logo.svg

Огранённый алмаз называется бриллиантом.

Основными типами огранки являются:

  • круглая (со стандартным числом 57 граней)
  • фантазийная, к которой относятся такие виды огранки, как
    • «овальная»,
    • «груша» (одна сторона овала — острый угол),
    • «маркиза» (овал с двумя острыми углами, в плане похож на стилизованное изображение глаза),
    • «принцесса»,
    • «радиант»,
    • другие виды.

Форма огранки бриллианта зависит от формы исходного кристалла алмаза. Чтобы получить бриллиант максимальной стоимости, огранщики стараются свести к минимуму потери алмаза при обработке. В зависимости от формы кристалла алмаза, при его обработке теряется 55—70 % массы.

Применительно к технологии обработки, алмазное сырьё можно условно разделить на три большие группы:

  1. «соублз» (англ. sawables) — как правило, кристаллы правильной октаэдрической формы, которые вначале должны быть распилены на две части, при этом получаются заготовки для производства двух бриллиантов;
  2. «мэйкблз» (англ. makeables) — кристаллы неправильной или округлой формы, подвергаются огранке «одним куском»;
  3. «кливаж» (англ. cleavage) — кристаллы с трещинами, перед дальнейшей обработкой раскалываются.

Основными центрами огранки бриллиантов являются: Индия, специализирующаяся преимущественно на мелких бриллиантах массой до 0,30 карата; Израиль, гранящий бриллианты массой более 0,30 карата; Китай, Россия, Украина, Таиланд, Бельгия, США, при этом в США производят только крупные высококачественные бриллианты, в Китае и Таиланде — мелкие, в России и Бельгии — средние и крупные. Подобная специализация сформировалась в результате различий в оплате труда огранщиков.

  1. ↑ Физические свойства алмаза. — Киев: Наукова думка, 1987. — (Справочник).
  2. ↑ Бриллиант, алмаз // Большая советская энциклопедия : в 66 т. (65 т. и 1 доп.) / гл. ред. О. Ю. Шмидт. — М. : Советская энциклопедия, 1926—1947.
  3. 1 2 Алмаз // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
  4. ↑ Алмаз // Толковый словарь живого великорусского языка : в 4 т. / авт.-сост. В. И. Даль. — 2-е изд. — СПб. : Типография М. О. Вольфа, 1880—1882.
  5. ↑ Thermal conductivity of isotopically modified single crystal diamond (англ.) // Phys. Rev. Lett.. — 1993. — Vol. 70. — P. 3764.
  6. Z Feng, Y Tzeng and J E Field. Friction of diamond on diamond in ultra-high vacuum and low-pressure environments (неопр.). Cavendish Lab., Cambridge Univ., UK. Journal of Physics D: Applied Physics (1992).
  7. Андреев В. Д. р, Т-Диаграмма плавления алмаза и графита с учётом аномальности высокотемпературной теплоёмкости // Избранные проблемы теоретической физики.. — Киев: Аванпост-Прим, 2012.
  8. Огненное ТВ. Как ГОРИТ настоящий АЛМАЗ? Эксперименты с бриллиантами. (неопр.) (14 июня 2019). Дата обращения 15 июня 2019.
  9. Андреев В. Д. Спонтанная графитизация и термодеструкция алмаза при Т > 2000 K // Избранные проблемы теоретической физики.. — Киев: Аванпост-Прим, 2012. Архивная копия от 3 декабря 2013 на Wayback Machine
  10. Андреев В. Д. Аномальная термодинамика алмазной решетки // Избранные проблемы теоретической физики.. — Киев: Аванпост-Прим, 2012.
  11. 1 2 Schumann W. Gemstones of the World. — Newly Revised & Expanded Fourth Edition. — Sterling Publishing Company, Inc., 2009. — P. 41–2. — ISBN 978-1-4027-6829-3.
  12. ↑ Дронова Нона Дмитриевна. Изменение окраски алмазов при их обработке в бриллианты (системный подход и экспериментальные исследования). — Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата геолого-минералогических наук. Специальность 04.00.20 — минералогия, кристаллография. Москва, 1991.
  13. Юрий Шелементьев, Петр Писарев. Мир бриллиантов (рус.). Геммологический центр МГУ. — Чёрный алмаз называется карбонадо. Дата обращения 8 сентября 2010.
  14. ↑ Алмазный инструмент // Наука и техника, 14 октября 2002 года
  15. ↑ ЮАР-Кимберли-География
  16. ↑ Достопримечательности Кимберли
  17. ↑ Эдвард Эрлих «Витватерсранд, месторождение, определившее судьбу Африки» Архивная копия от 5 марта 2016 на Wayback Machine Минеральные месторождения в истории человечества
  18. Ольга Вандышева. Падение бриллиантов // Эксперт, № 4 (972), 25-31 января 2016
  19. Данилов Ю.Г.. Кимберлийский процесс о мировой добыче алмазов в 2015 году (2 августа 2012). Дата обращения 10 декабря 2013.
  20. ↑ Мировая добыча алмазов упала в 2018 году (рус.). Бриллианты. Дата обращения 8 июля 2019.
  21. ↑ Мировая добыча алмазов упадет на 3,4% в 2018 году (рус.), Бриллианты. Дата обращения 5 марта 2018.
  22. ↑ http://www.nasledie-rus.ru/podshivka/8319.php
  23. ↑ Журнальный зал | Нева, 2003 № 9 | Евгений Трейвус — Голгофа геолога Попугаевой
  24. ↑ Ленинская премия 1957 года была вручена другим геологам. Только в 1970 году Попугаева была награждена почётным дипломом и знаком «Первооткрыватель месторождения»
  25. ↑ Вишерские алмазы, 1973.
  26. ↑ Учёные рассекретили месторождение импактных алмазов в Сибири, Лента.ру (16 сентября 2012). Дата обращения 18 сентября 2012.
  27. ↑ В Якутии обнаружен уникальный алмаз-матрешка
  28. ↑ Мировой алмазный рынок | АЛРОСА (неопр.). www.alrosa.ru. Дата обращения 1 декабря 2019.
  29. ↑ Export destinations of Алмазы from Мир (2016) (рус.). The Observatory of Economic Complexity. Дата обращения 1 декабря 2019.
  30. ↑ «Крупный алмаз — из мелких»
  31. ↑ Б. Ф. Данилов «Алмазы и люди»
  32. ↑ Экспериметны по «алмазотворению» В. Н. Каразина и К. Д. Хрущова и синтезу алмаза других наших земляков (неопр.). Журнал «Университеты». Архивировано 13 января 2009 года.
  33. Лейпунский О. И. Об искусственных алмазах (рус.) // Успехи химии. 

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.