Методичні рекомендації щодо вивчення теми. Назва «алмаз»походить від грецького «адамас» - нескоримий, незламний

Назва «алмаз»походить від грецького «адамас» - нескоримий, незламний. Цей мінерал відомий людям близько 5 тис. років, але й тепер привертає до себе найбільшу увагу серед усіх ювелірних каменів. Під час характеристики алмазу найчастіше вживають префікс «най-» - найтвердіший, найблискучіший, найстійкіший, найкоштовніший, найрідкісніший, найтеплопровідніший тощо. Алмаз – це кристал, ґратки якого складаються переважно з атомів вуглецю (96-99,8%), а як домішки встановлено понад 25 хімічних елементів: Н, В, N, О, Nа, Мg, Аl, Si, Р, Са, Sс, Ti, Сr, Мn, Fе, Cu, Аu, Аg, Ba, Sr, Pb та ін.

У кристалічних ґратках алмазу атом вуглецю міцно з'єднаний з чотирма оточуючими його атомами. Кристали алмазу різноманітні: від плоскогранних до кривогранних, ізотермічних і деформованих. Крім монокристалів, алмази часто утворюють зростки. Розрізняють три основних різновиди зростків алмазу: борт, балас і карбонадо.

Борт – це дрібнозернисті зростки неправильної форми безладно орієнтованих кристалів, які помітні неозброєним оком або під мікроскопом. Темне забарвлення зумовлене присутністю графіту. Борт зустрічається практично у всіх родовищах алмазів. У техніці бортом також часто називають низькоякісні алмази з великою кількістю тріщин і включень.

Баласи (або дробоподібний борт, алмази Кунца) – це полікристалічні утворення круглої, овальної або грушоподібної форми. Діаметр баласів коливається від декількох до 20 мм. Відомі баласи масою до 75 каратів. Баласи можуть бути як непрозорими, так і напівпрозорими, безбарвними, сірими, чорними або зеленуватими. Зустрічаються у Бразилії, Південній Африці, Росії.

Карбонадо вперше були виявлені у 1813 р. Назву одержали від португальського «сarbonados» – карбонатний, тобто «вуглецевий». Форма карбонадо неправильна, більшою чи меншою мірою кутаста або округла. Вони непрозорі, забарвлення може бути темно-сірим, чорним, зеленуватим, коричневим; поверхня – блискучою, матовою, емалеподібною, антрацитоподібною. Маса здебільшого коливається в межах 0,1–1 карат, але ще у 1825 р. у Бразилії було знайдено карбонадо масою 3167 каратів. Борт, баласи, карбонадо використовуються в техніці для виготовлення коронок, призначених для буравлення особливо твердих гірських порід.

Твердість алмазу – 10, найвища серед усіх мінералів, однак у цих каменях спостерігається анізотропія (неоднорідність) твердості, зносостійкість алмазу в кілька разів перевищує зносостійкість карбіду бору і кремнію. Якщо прийняти абразивну здатність алмазу за 1, то абразивна здатність карбіду бору – 0,5-0,6; карбіду кремнію – 0,2-0,3. Щільність алмазу – 3,515 г/см3, має абсолютну спайність (111), злам рівний, східчастий, раковистий.

Повністю безбарвні та прозорі алмази зустрічаються досить рідко. Зазвичай у них спостерігається який-небудь кольоровий відтінок. Зустрічаються неінтенсивно забарвлені алмази жовтих, помаранчевих (жовтогарячих), зелених, блакитних, синіх, рожевих, коричневих, молочно-білих, сірих і чорних кольорів і відтінків. Забарвлення алмазів обумовлене наявністю дефектно-домішкових центрів у структурі кристалів або включенням ряду інших мінералів.

Алмаз при звичайних температурах є хімічно інертним; кислоти, навіть найактивніші, на нього не діють. При температурі 450-500°С (для мікропорошків), 600-700°С (для кристалів) алмаз може бути окислений киснем, вуглекислим газом, водяною парою. При температурі 600-800°С і вище алмаз можна піддавати травленню в розчинах і розплавах лугів, кислородовмісних солей, металів.

Алмаз не змочується водою, прилипає до жирових сумішей; має високий показник заломлення (2,417) і це пояснює його яскравий, алмазний блиск; дисперсія показника заломлення найвища – 0,063, що пояснює неперевершену «гру» огранованих алмазів – діамантів.

Кристали алмазу є оптично ізотропними, однак у них часто виникають так звані напруження, що спричиняє появу двозаломлення. Візерунки двозаломлення можуть бути різними: смужкуватими, радіально-променистими, зірко- та хрестоподібними тощо.

Під дією ультрафіолетових променів деякі алмази люмінесціюють, причому колір люмінесценції може змінюватися від зеленого і жовтого до блакитного і синього. Алмази з різним світінням мають і різні фізико-механічні властивості. Так, під час стискання найбільшою міцністю відрізняються нелюмінесцентні алмази, далі міцність виражена усе слабше у люмінесціюючих блакитним, зеленим, жовтим і рожевим світінням, найменша ж міцність на удар і стиснення також спостерігається у нелюмінесцентних алмазів. Під час випробувань на стирання найбільшу зносостійкість демонструють алмази, що світяться зеленим світінням, нижчу – з блакитним, жовтим, рожевим, а найнижчу – нелюмінесцентні алмази.

У 1934 р. було встановлено, що за фізичними властивостями алмази поділяються на два типи, і пов'язано це із вмістом у них азоту. В алмазах I типу вміст азоту сягає близько 0,25%, в алмазах II типу – не перевищує 0,001%. Алмази I типу різко переважають у всіх родовищах, однак у південноафриканських кімберлітових трубках багато також алмазів II типу.

Алмази I і II типів відрізняються за своїми електронними властивостями. При кімнатній температурі алмази є діелектриками, під час опромінення ультрафіолетовими променями в алмазах з'являється фотопровідність, яка удвічі збільшується в разі додаткового опромінення їх інфрачервоними променями. За однакових умов фотопровідність алмазів II типу на порядок вище, ніж в алмазів I типу. Ці властивості алмазів використовуються у кристалічних лічильниках провідності.

Алмаз характеризується дуже високою теплопровідністю. В інтервалі температур 20–1200°С теплопровідність алмазу вище від теплопровідності міді. Лінійне розширення при температурі 0-1400°С становить 0,58%, коефіцієнт теплового розширення при температурі 25°С дорівнює 1,3 ×·10^-6, а при 1400°С – 7 ×·10^-6.

Залежно від властивостей алмази поділяють на ювелірні (група А) й технічні (група Б). У таблиці 1 наведено відомості про найзнаменитіші алмази світу.

Таблиця 1