Структура алмаза

Происхождение алмаза

Нет однозначного мнения по поводу того, как образуются алмазы в природе, существуют магматическая, мантийная, метеоритная и прочие теории. Однако наиболее распространенной является магматическая. Считается, что алмазы образуются на глубине около 200 км под давлением в 50 000 атмосфер, а после выносятся на поверхность вместе с магмой во время формирования кимберлитовых трубок.

Возраст алмазов варьируется от 100 миллионов до 2,5 миллиарда лет. Также научно доказано, что алмазы могут образовываться при ударе метеорита о поверхность земли, а также находиться в самой метеоритной породе. Однако кристаллы такого происхождения имеют крайне мелкие размеры и редко подходят для обработки.

Именуется алмаз, благодаря переводу с арабского языка «твердый», является самым твердым минералом все всем мире. Камень использовался в виде украшений с давних времен и также имел финансовую подоплеку. Доподлинно неизвестно, где обнаружили первый объект алмаза, в связи с внешним видом минерала. Как бы ни был прекрасен обработанный руками мастеров алмаз, при добыче он выделяется как простой кристалл горной породы хрусталя в невзрачной форме.

 Магматическое (трубки взрыва). Накапливается в россыпях.

Применение

Применяется в технике в качестве сверхтвердого материала для изготовления буровых коронок, сверл, фильеров, резцов, абразивных материалов (75-80% добываемых минералов являются техническими). Чистые или равномерно окрашенные алмазы являются драгоценными камнями. Ограненные алмазы называются бриллиантами.

Химический состав

Алмаз – природный углерод. Особенность структуры дает прозрачный вид минерала. Природа редко создает идеальные камни, поэтому в большинстве присутствуют дефекты и примеси. В химический состав кристалла входят: азот, алюминий, бор, магний, кальций, железо, медь, барий и кремний. В компоненты алмаза могут входить: твердые, жидкие и газообразные включения.

Формула алмаза

Химическая формула алмаза проста — элемент C. Обусловлено это тем, что алмаз — это чистый углерод, и входящие в его состав примеси очень малы, менее 15%, и поэтому в формулу не включаются. Порядковый номер в таблице – 6.

Формула алмаза

C (Углерод)

По химическому составу алмаз представляет собой кристаллографическую модификацию (разновидность) углерода и является родным братом графита. По существу как графитовый стержень простого карандаша, так и яркий бриллиант в перстне являются чистым углеродом. Различие свойств этих двух родственных минералов состоит в их внутренней структуре — расположении атомов в решетке, связанном с физико-химическими условиями образования этих минералов.

Грубо говоря, алмаз – это чистый углерод, соответственно, кристаллы алмаза должны быть абсолютно прозрачными и пропускать весь видимый свет. Но в мире нет ничего идеального, а значит, и этот минерал имеет примеси. Считается, что максимальное содержание примесей в ювелирных алмазах не должно превышать 5 %. В состав алмаза могут входить как твердые, так и жидкие и газообразные вещества, наиболее распространенные из них:

  • азот;
  • бор;
  • алюминий;
  • кремний;
  • кальций;
  • магний.

Также в состав могут входить кварц, гранаты, оливин, прочие минералы, окиси железа, вода и другие вещества. Зачастую эти элементы находятся в составе минерала в виде механических минеральных включений, но некоторые из них могут замещать углерод в структуре алмаза – это явление называется изоморфизмом.

Где и как добываются

Месторождения алмазов встречаются в странах: Россия, Африка, Австралия и Канада. Первыми, кто начал добывать минералы, стали народы Индии, но к концу XIX века запасы были на исходе. Богатейшие залежи минералов были открыты в середине XVIII века на территории Бразилии.

Минерал добывается не только в земле, также попадает на земную поверхность через метеориты. Процесс зарождения алмаза связан с условиями при столкновении неземных предметов с землей, и они имеют название импактиты. Добыча импактитов является недоходной, в связи с малыми размерами кристаллов. Для индустриальной добычи используют метод добычи залежей, которые находятся в земле.

В мире существуют две крупные компании по добыче алмазов. «De Beers» — США и «Алроса» — Россия, каждая из них добывает большое количество минералов от мирового оборота.

Физические свойства

Существует несколько версий образования этого минерала в природе. Некоторые ученые утверждают, что алмазы появляются в результате перепадов температуры кислородно-кремниевых соединений, находящихся в глубоких слоях Земли. В верхние слои они поднимаются во время взрывов, происходящих в мантии.

Предлагаем ознакомиться  От чего зависит цвет золота в ювелирных изделиях?

Изначально их добывали, перемывая песок из морей или рек. Позже (в конце девятнадцатого века) исследователями были обнаружены кимберлитовые трубки, кристаллы стали добывать совершенно по-другому.

По физическим свойствам алмаз — минерал, существенно отличающийся от других драгоценных камней. Долгое время люди не знали, из чего состоит алмаз. На сегодняшний день известно, что это чистый углерод.

Алмаз минерал доклад

В характеристике алмаза отмечают несколько самых поражающих качеств. К ним относятся:

  • его плотность является самой максимальной по шкале Мооса.
  • обработка его очень осложняется тем, что из-за такой высокой плотности этот камень повреждают любую материю, а сам остается невредимым.
  • он порождает электрические импульсы при взаимодействии с заряженными частицами.
  • совершенно не реагирует ни на какие кислоты, зато окисляется под воздействием щелочи и соды.
  • температура его плавления достигает 4 тыс. градусов.

Структура алмаза обуславливает его физические свойства, они оцениваются по четырем критериям:

  • твердость;
  • плотность;
  • дисперсия и преломление света;
  • кристаллическая решетка.

Твердость минералов оценивается по шкале Мооса, его оценка по этой системе равняется 10, это максимальный показатель. Следующий в списке корунд, его показатель – 9, однако его твердость меньше в 150 раз, что означает абсолютное первенство алмаза по этому показателю.

Однако твердость минерала вовсе не означает его прочность. Алмаз достаточно хрупкий и легко раскалывается, если ударить его молотком.

Удельный вес алмаза (плотность) определяется в промежутке от 3,42 до 3,55 гр/см3. Он определяется в соотношении веса минерала к весу воды того же объема.

Помимо твердости, он обладает и высокими показателями преломления света (2,417-2,421) и дисперсии (0,0574). Такое сочетание свойств позволяет алмазу быть самым драгоценным и идеальным ювелирным камнем.

Значение имеют также и другие физические свойства минерала, такие как теплопроводность (900-2300 Вт/м·К), также самая высокая из всех веществ. Можно также отметить способность минерала не растворяться в кислотах и щелочах, свойства диэлектрика, низкий коэффициент трения по металлу в воздухе и высокую температуру плавления 3700-4000 °C при давлении 11 ГПа.

Характеристика и физические свойства

Каждый природный минерал образуется в определенных условиях и с конкретным составом характеристик. Далее подробно рассмотрим физические свойства алмаза, структуру и окраску для основной информации.

Минерал представляет собой аллотропный вид углерода, при природных условиях может существовать очень долго, но при повышении температуры структура меняется в графит. Карат – единица измерения алмаза. Отличительной чертой алмаза от других натуральных камней является его характерная твердость, по шкале Мооса имеет показатель 10 баллов.

Особенность твердого алмаза – хрупкость минерала. К физическим свойствам относится диэлектрик, то есть самоцвет не проводит электрический ток. Расплавиться алмаз может только в случае температуры свыше 3700 градусов и при давлении 11 гигапаскалей. Если направить на алмаз струю кислорода, то минерал горит голубым пламенем при температуре свыше 700 градусов, и впоследствии превращаясь в углекислый газ. Плотность алмаза равна 3510 кг/м³.

Сходства и отличия алмаза и графита

Углерод – один из самых распространенных элементов на Земле, он содержится во многих веществах, в особенности в живых организмах. Графит, как и алмаз, состоит из углерода, однако структуры алмаза и графита сильно отличаются. Алмаз может превращаться в графит под действием высоких температур без доступа кислорода, но в нормальных условиях он способен бесконечно долго оставаться в неизменном виде, это называют метастабильностью, к тому же тип кристаллической решетки алмаза – куб.

А вот графит – минерал слоистый, его структура выглядит как ряд пластов, расположенных в разных плоскостях. Эти пласты составляются из шестиугольников, формирующих систему, похожую на соты. Сильные связи образуются только между этими шестиугольниками, а вот между пластами они крайне слабые, это и обуславливает слоистость минерала. Помимо низкой твердости, графит поглощает свет и имеет металлический блеск, чем также сильно отличается от алмаза.

Эти минералы являются самым ярким примером аллотропии – явления, при котором вещества имеют разные физические свойства, хоть и состоят их одного химического элемента.

Магическая и целебная сила

Все достоинства камня, которые приписывают люди с магическими силами:

  • дает гарантию защиты от магического воздействия любой направленности;
  • дарует смелость, уверенность в себе, твердость духа;
  • защитит от вредных привычек;
  • осчастливливает обладателя.

Алмаз с примесями зеленых оттенков дарует женщине здоровье и крепкие семейные узы.

Алмаз минерал доклад

При всех своих положительных свойствах минерал требователен к владельцу. Если у человека негативные мысли в сторону других людей, то камень не будет действовать, также это касается грешников. Алмаз, переданный по наследству, приобретает магическое воздействие на нового обладателя только через 10 лет постоянного ношения.

Предлагаем ознакомиться  Как выглядит камень изумруд фото

В любом случае, бриллиантовый алмаз – красивое украшение, которое подойдет любому человеку с чистой душой.

По зодиакальной системе, алмаз лучше выбрать Овну, Весам. Этим знакам камень дарует максимальные положительные качества в виде уверенности, смелости и решительности. Категорически нельзя носить камень Рыбам, так как не принесет никакого действия.

Водным знакам подойдут голубые алмазы, знакам стихии огня – красные оттенки минерала.

Издавна бриллианты считались магическими кристаллами с волшебными свойствами. Даже в настоящее время ученые отмечают невероятную энергетику этого камня и положительное воздействие его на человека.

Бриллианты помогают бороться с некоторыми заболеваниями. Они обладают следующими целебными свойствами:

  • Магическая сила алмазаПонижают артериальное давление и улучшают работу сердечно-сосудистой системы.
  • Отлично помогают больным психическими расстройствами. С помощью камня можно улучшить настроение, успокоить нервную систему и побороть бессонницу.
  • Борются с гинекологическими проблемами.
  • Отлично помогают при кожных заболеваниях.
  • Повышают иммунитет и улучшают состояние внутренних органов.

Чтобы в полной мере ощутить целебное влияние камня, нужно положить его в питьевую воду на сутки и затем пить ее несколько раз в день. Считается, что бриллианты обладают также следующими магическими свойствами:

  • Защищают своего хозяина от любого зла.
  • Вселяют владельцу уверенность в своих силах.
  • Помогают наладить личную жизнь.

Самым сильным по магическим свойствам считается красный алмаз. Лучше всего носить бриллианты в золотом кольце на левой руке.

Алмаз полезное ископаемое

Алмаз — удивительный минерал. Самым большим из когда-либо найденных драгоценных кристаллов был экземпляр, который весил более 3 тыс. карат. Эта находка побудила ученых создать искусственное подобие столь прекрасного камня. В двадцатом веке был создан первый синтетический кристалл, который удалось получить путем давления и нагрева графита.

Сейчас очень трудно отличить настоящий природный бриллиант от искусственного. Это могут сделать только настоящие профессионалы. Определить оригинал возможно следующими способами:

  • Целебная сила алмазанастоящий бриллиант не удастся повредить даже наждаком;
  • он будет иметь пятьдесят семь граней, хорошо различаемых через лупу;
  • настоящий экземпляр не будет нагреваться, если его держать в руках;
  • капли жира при попадании на синтетический алмаз растекутся на маленькие части.

Хранить изделия с бриллиантами лучше всего отдельно от других драгоценных украшений. При правильном уходе эти невероятно красивые минералы принесут не только эстетическое удовольствие, но и пользу для здоровья своему хозяину.

Месторождения алмазов

Первые месторождения, в которых были обнаружены и добывались алмазы, располагались в Индии, но уже к концу XIX века они были сильно истощены. Однако именно там были добыты самые известные, крупные и дорогостоящие образцы. А в XVII и XIX столетиях были обнаружены месторождения минерала в Бразилии и Южной Африке.

Особенно интересны рудники Намибии, хотя добыча алмазов там является делом сложным и опасным. Залежи кристаллов сосредоточены под слоем грунта, что хоть и усложняет работу, но говорит о высоком качестве минералов. Алмазы, прошедшие путь в несколько сотен километров до поверхности при постоянном трении о прочие породы, являются высокосортными, менее качественные кристаллы просто не выдержали бы такого путешествия, а потому 95 % добытых камней – ювелирного качества. Также известные и богатые минералами кимберлитовые трубки есть в России, Ботсване, Анголе, Гвинее, Либерии, Танзании и других странах.

Лечебные свойства

Алмазы не только ценятся своей красотой и блеском, также имеют полезные и целительные свойства. В народной медицине самоцвет используется в качестве «цветотерапии». Заключается способ лечения цветом в направлении свечения от ультрафиолетовых лучей на человека, чем очищается организм от заболеваний.

Алмаз минерал доклад

Еще один метод лечения в литотерапии – опустить алмаз на несколько суток в воду и выпить ее. Получаемый концентрат тонизирует организм человека, убивая микробы и заставляя работать процессы организма в правильном русле.

Народные целители часто используют минерал в лечении, веря в природную мощь камня. Ниже перечислены патологии, при которых применяется алмазотерапия:

  • астма;
  • почечная недостаточность и камни в почках;
  • ускоряет процесс обмена веществ;
  • гепатит;
  • бронхит;
  • заболевания предстательной железы;
  • патологии суставов;
  • кожные заболевания.

Обработка алмазов

Обработка алмазов требует огромного опыта, знаний и умений. Прежде чем приступать к работе, необходимо досконально изучить камень, чтобы впоследствии максимально сохранить его вес и избавиться от вкраплений. Наиболее распространенный тип огранки алмазов – круглый, он позволяет камню заиграть всеми красками и максимально выгодно отражать свет.

  • разметка;
  • раскалывание;
  • распиловка;
  • закругление;
  • огранка.

До сих пор считается, что после обработки алмаз теряет около половины своего веса.

Как отличить оригинал от подделки

Эти минералы бывают не только прозрачными и бесцветными, но и совершенно разных оттенков. Цветные алмазы ценятся гораздо выше. Существует несколько их разновидностей:

  • Желтый. Довольно распространенный камень, который получил свой необычный окрас благодаря азоту. Стоимость такого камня будет зависеть от насыщенности цвета: чем он ярче — тем экземпляр дороже. В Австралии существуют даже ярко-рыжие образцы.
  • Синий. Крайне редкий вид алмазов. Камень может окрашиваться в этот цвет из-за примесей бора в своем составе.
  • Голубой. Позволить себе такой экземпляр могут только очень обеспеченные люди. Обычно голубые алмазы довольно крупных размеров. В природе их можно найти, но крайне редко. Однако мастера научились придавать бриллиантам голубой оттенок путем повышения температуры и давления.
  • Зеленый алмаз получается под воздействием радиации.
  • Розовый или красный чаще всего добывают на австралийском континенте.
  • Существуют также белые и черные камни, которые также крайне редки.
Предлагаем ознакомиться  Аллотропные вещества: алмаз и графит. Формула графита и алмаза.

Существуют несколько способов определения подделки:

  • 57 граней у природного минерала, у подделок – обычно меньше;
  • у природного камня четкие грани, в отличие от скругленных в подделке;
  • при помощи лупы можно увидеть в подделке удвоение граней, в настоящем такого не может быть;
  • при направлении УФ лучей природный начинает светиться;
  • при проведении маркером по камню можно увидеть прямую линию;
  • алмаз не запотевает.

Алмаз минерал доклад

Говоря о методах определения подлинности алмазов, стоит различать проверку подлинности бриллиантов и необработанных алмазов. Неопытный человек может спутать алмаз с кварцем, хрусталем, другими прозрачными минералами, и даже со стеклом. Тем не менее исключительные физические и химические свойства алмаза позволяют с легкостью определить подделку.

В первую очередь стоит вспомнить о твердости. Этот камень способен поцарапать любую поверхность, а вот на нем оставить следы может только другой алмаз. Также на натуральном кристалле не остается испарины, если на него подышать. На мокром камне будет след как от карандаша, если провести по нему алюминием.

Можно проверить его рентгеном: натуральный камень под излучением имеет насыщенный зеленый окрас. Или посмотреть сквозь него на текст: сквозь натуральный алмаз его будет невозможно разобрать. Отдельно стоит отметить, что натуральность камня можно проверить на преломление света: поднеся к источнику света подлинник, можно увидеть лишь светящуюся точку в центе.

Критерии оценивания алмазов

При добыче алмазов лишь 60 % процентов минералов пригодны для обработки, их называют ювелирными. Естественно, стоимость необработанных камней значительно уступает цене бриллиантов (более чем в два раза). Оценка стоимости бриллиантов проводится по системе 4C:

  1. Carat (вес в каратах) – 1 карат равен 0,2 г.
  2. Color (цвет) – чисто белых алмазов практически не встречается, большинство минералов имеют определенный оттенок. От окраски алмаза во многом зависит его стоимость, большинство встречающихся в природе камней имеют желтый или коричневый оттенок, реже можно обнаружить розовые, голубые и зеленые камни. Наиболее редкими, красивыми, а оттого и дорогими являются минералы насыщенных оттенков, их называют фантазийными. Наиболее редкие из них – зеленый, фиолетовый и черный.
  3. Clarity (чистота) – также важный показатель, который определяет присутствие дефектов в камне и значительно влияет на его стоимость.
  4. Cut (огранка) – от огранки сильно зависит внешний вид бриллианта. Преломление и отражение света, своеобразное “бриллиантовое” сияние делают этот камень столь ценным, а неправильная форма или соотношение пропорций при обработке могут напрочь его испортить.

Использование алмаза

«Лучшие друзья девушек — это бриллианты…», действительно, текст из песни прекрасно описывает главное назначение алмаза. Минерал очень привлекательный, с особенным блеском и свечением привлекает к себе внимание. Украшения с ним невероятно утонченные и выглядят очень дорого. Лучший подарок для любого человека, который ценит качество драгоценных камней.

Структура алмаза

К тому же камень обладает магическими и лечебными свойствами, подходит ко многим людям, но только с чистой и искренней душой. Ведь только алмаз обладает прозрачностью и большой твёрдостью. У минерала есть отличие в месторождении от других природных веществ. Алмаз добывают как внутри земли, так и «внеземные», которые образуются за счет метеоритов.

Изготовление искусственных алмазов

Сейчас технологии позволяют “выращивать” алмазы, практически неотличимые от натуральных. Существует несколько способов синтеза:

  1. Создание HPHT-алмазов – наиболее близкая к природным условиям методика. Минералы создаются из графита и затравочного алмаза при температуре 1400 °С под давлением в 50 000 атмосфер. Этот метод позволяет синтезировать камни ювелирного качества.
  2. Создание CVD-алмазов (пленочный синтез) – изготовление камней в вакуумных условиях с использованием затравки и газов метана и водорода. Этот способ позволяет синтезировать чистейшие минералы, однако крайне маленьких размеров, потому в основном они имеют промышленное назначение.
  3. Взрывной синтез – это способ позволяет получить мелкие кристаллы алмаза посредством детонации взрывчатых веществ и последующего охлаждения.
    Окраска алмазов