Общая характеристика алмазов

Алмаз-минерал, драгоценный камень 1 класса, по блеску, красоте и твердости превосходит все известные в природе минералы и драгоценные камни. Алмаз представляет собой почти чистый углерод.

Свободный углерод встречается в природе в трех аллотропических формах – аморфный (в виде сажи) и двух кристаллических формах – графит и алмаз.

Рассмотрим основные химические свойства алмаза в сравнении со второй кристаллической формой – графитом.

Алмаз – прозрачный кристалл, приобретающий после обработки чудесный, ослепительный блеск, графит – темный, совершенно непрозрачный. Алмазы в основном являются изоляторами. Графит хороший проводник электричества. Наиболее важное свойство алмаза – чрезвычайно высокая твердость. Графит очень мягок. Графит растворяется в некоторых кислотах, алмаз стоек к кислотам и щелочам (окисляется только в растворе некоторых щелочей). Различие свойств алмаза и графита объясняется различием их кристаллической структуры. Плотность алмаза 3,47-3,55. Плотность графита 2,25. Алмаз может быть превращен в графит при нормальном давлении, а чтобы превратить графит в алмаз надо применить сверхвысокое давление и температуру[1].

Итак, главные отличительные черты алмаза – высочайшая среди минералов твёрдость, наиболее высокая теплопроводность среди всех твердых тел, большие показатель преломления и дисперсия. Последнее свойство, наряду с высокой прозрачностью и достаточной дисперсией показателя преломления (игра цвета) делает алмаз одним из самых дорогих драгоценных камней (наряду с изумрудом и рубином, 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. Энергия кристалла составляет 1×105 Дж/г-ат, энергия связи 700 Дж/г-ат – менее 1 % от энергии кристалла

Рисунок 1 – Фрагмент кристаллической решетки алмаза

В течение столетий алмазы ценились как драгоценности и украшения, но за последние 20-30 лет роль и значение их для развития человеческого общества резко изменились и повысились. Благодаря своей непревзойденной твердости и другим ценным свойствам алмазы нашли широкое применение, прежде всего, в обработке металла. Развитие техники XX в. предъявляет непрерывные требования к повышению прочности металла и тщательной обработки многих деталей сложных механизмов, без чего не могли бы быть созданы многие уникальные системы, имеющие важное значение для прогресса техники.

Рисунок 2 – Октаэдрический кристалл алмаза из ксенолита эклогита (Трубка Удачная, Якутия, Россия)

Проблема удовлетворения все возрастающих потребностей в алмазах в многих странах разрешается в двух направлениях.

Первое направление, имеющее длительную историю, связано с поисками алмазных месторождений и созданием алмазодобывающей промышленности. Второе направление, которое успешно развивается в последние годы, - искусственное получение алмазов.