Алмаз

[Выберите  дату]

 

                           Зміст

1.Хімічний склад

2.Морфологія

3.Фізичні властивості

4.Умови створення  і знаходження алмазів

5.Ювелірні алмази

6.Здобич,застосування  і ціни

7.Огрантування

8.Синтез алмазів

9.Імітація алмазів

10.Діагностіка алмазів

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      АЛМАЗ, мінерал, кристалічна кубічна поліморфна модифікація самородного вуглецю, по блиску, красі і твердості перевершує всі мінерали.

      Різновиди алмаза — баллас, карбонадо, борт. Кристалізується в кубічній сингонії. Безбарвні або забарвлені октаедричні кристали. Найтвердіший мінерал (твердість 10 по мінералогічній шкалі); густина близько 3,5 г/куб.см, високий показник заломлення (2,417). Напівпровідник. Крупні прозорі кристали алмаза — коштовні камені першого класу. Найбільші в світі алмази: «Куллінан» (3106 кар), «Ексельсіор» (971,5 кар), «Йонкер» (726 кар). Застосовується в промисловості як абразивний матеріал. Промислові родовища пов'язані з кімберлітами, розсипами. Головні зарубіжні добувні країни: ЮАР, Конго (Заїр), Ботсвана, Намібія. В Російській Федерації родовища в Якутії, на Уралі. Синтетичні алмази одержують з графіту і углевмістких речовин з середини 1950-х років. Щорічне виробництво синтетичних алмазів декілька мільйонів карат (в основному для технічних потреб).

1.Хімічний  склад

      Алмаз складається з  чистого вуглецю, але звичайно містить  невеликі домішки  різних хімічних елементів, що входять в кристалічну  структуру або  до складу включень інших мінералів. Для безбарвних прозорих різновидів характерна структурна домішка  азоту (0,3%), хоча зустрічаються  і «безазотні алмази». В непрозорих і забарвлених різновидах зміст домішок (оксиди алюмінію, кремнію, магнію, кальцію, заліза, титана і ін.) досягає 5%.

2.Морфологія

      Алмаз кристалізується  в кубічній системі. Атоми вуглецю  знаходяться в  ньому по вузлах двох кубічних грат з центрованими гранями, дуже щільно вставлених одна в іншу (а = 3,5595 А). Кристали алмаза є гігантськими полімерними молекулами і звичайно мають форму октаедрів, ромбододекаедрів, рідше — кубів або тетраедрів. Розміри кристалів варіюють від мікроскопічних до дуже крупних, маса найкрупнішого алмаза «Куллінан», знайденого в 1905 в Південній Африці 3106 кар (0,621 кг).

3.Фізичні  властивості

      Алмаз — найтвердіша зі всіх природних речовин. По шкалі Мооса відносна твердість алмаза рівна 10, абсолютна в 1000 разів перевищує твердість кварцу і в 150 разів — корунду. Максимальна твердість на гранях октаедра, мінімальна на гранях куба; на цьому засновані ограновування, розпилювання і шліфовка алмазів. Густина чистого алмаза 3,511 г/см3. Блиск сильний, від алмазного до жирного. Високий показник заломлення (від 2,417 до 2,421) і сильна дисперсія (0,0574) обумовлено яскравий блиск і різнокольорову «гру» огранованих ювелірних алмазів, званих діамантами. Алмаз може бути безбарвним і водяно-прозори або забарвленим в різні відтінки жовтого, коричневого, червоного, голубого, зеленого, чорного, сірого кольорів. Розподіл забарвлення часто нерівномірний, плямистий або зональний. Під дією рентгенівського, катодного і ультрафіолетового проміння більшість алмазів починає світитися голубим, зеленим, рожевим і ін. кольорами. Алмаз прилипає до деяких жирових сумішей, на цьому заснований що отримав найбільше розповсюдження жировий спосіб витягання алмазів на збагачувальних фабриках.

      На  повітрі алмаз  згоряє при 850°С з  освітою СО2 ; у вакуумі при температурі зверху 1500°С переходить в графіт. Властивості алмаза різко міняються залежно від наявності (тип I) або відсутності (тип II) домішки азоту. Для типу I характерне аномальне двох переломлення, низька фотопровідність, відсутність електропровідності, поглинання в інфрачервоному (між 8-10 мкм) і ультрафіолетовому (від 3300 А) діапазонах, висока теплопровідність. Без азотні алмази (тип II) практично ізотропні, з високою фотопровідністю, не поглинають інфрачервоне випромінювання і прозорі в ультрафіолетовому (до 2200 А), володіють надзвичайно високою теплопровідністю. Рентгенівська дифракція виявляє в першому типі додаткові лінії, що свідчать про «дефектність» кристалічної структури.

4.Умови створення і знаходження алмазів

      Передбачається, що алмаз кристалізується  одним з перших мінералів при  охолодженні мантійного силікатного розплаву на глибині 150-200 км при  тиску 5000 МПа, а потім виноситься до поверхні Землі в результаті вибухових процесів, супроводжуючих формування трубок кімберліту, 15-20% які містять алмаз. Є і інша точка зору, згідно якої алмаз кристалізується на відносно невеликій глибині за рахунок дисоціації або часткового окислення Метану в газовій системі C-H-O-S при температурі зверху 1000°C і тиску 100-500 МПа. Алмази зустрічаються також в глибинних породах-еклогітах і деяких глибоко-метаморфізованних гранатових гнейсах. Дрібні алмази в значних кількостях знайдені в метеоритах, а також в гігантських метеоритних кратерах, де переплавлені породи містять значні кількості дрібнокристалічного алмаза. Алмази з кімберлітів і метеоритів відрізняються від знайдених в метеоритних кратерах і метаморфічних породах підвищеним вмістом важкого ізотопу вуглецю — 13С.

5.Ювелірні алмази

      На  частку ювелірних  алмазів звичайно відводиться 20-25% алмазів, що здобуваються; в  розсипних родовищах  їх частка помітно  вище, ніж в корених . Ювелірні алмази прозорі, без тріщин і включень. При їх ограновуванні виявляються найбільший блиск і гра каменя, усуваються природні дефекти, при цьому втрачається близько 50% первинної маси. Розроблена спеціальна діамантова форма ограновування, але використовується також ограновування клинами, кабошоном, східчаста і їх комбінації. Крупні алмази ювелірної якості зустрічаються рідко і одержують власні імена (найбільші в світі «Куллінан», «Ексельсиор» — 971,5 кар, «Зірка Сьєрра-леоне» — 968,9 кар, і інші). «Куллінан» розпиляний на 105 діамантів, з яких найкрупніші — «Велика Зірка Африки» (530,2 кар), вправлений в англійський королівський скіпетр, і «Мала Зірка Африки» (317,4 кар), прикрашаючи корону Британської імперії. До найбільшим в світі діамантів також відносяться «Низам» і «Ювілейний». В Алмазній фундації Росії зберігаються огранований кабошоном діамант «Орлів» (199,6 кар), привезений з Індії і дарований графом Г. Орловим імператриці Катерині II, а також індійський алмаз «Шах» (88 кар), дарований імператору Миколі I іранським шахом після вбивства в Тегерані російського посла і поета Олександра Грибоєдова. В Луврі знаходиться крупний індійський алмаз «Регент» (137,75 кар), що належав Людовику XV Бурбону і згодом вправлений в ефес шпаги Наполеона I Бонапарта. Найбільший в світі синій алмаз «Хоуп» (44,5 кар), власники якого нерідко гинули при загадкових обставинах, зберігається в музеї Смітсоновського інституту (США). Найбільші алмази Росії «Двадцять шостий з'їзд КПРС» і дрібнозернистий агрегат алмазів знайдені в Якутії.

      Родовища  алмазів

      В старовині алмази здобувалися в  Індії, були найбільш відомі вироблені  нині копальні Голконди. В 1725 в Бразилії (Мінас-Жерайс) були відкриті річкові алмазні розсипні родовища. З 1869 в Південній Африці ведеться здобич алмазів з річкових розсипів. Африканський континент виявився надзвичайно багатий кореними і розсипними родовищами алмазів, які експортуються з ЮАР, Заїру, Ботсвани, Анголи, Намібії, Гани, Сьєрра-леоне.

      В 1954 були знайдені алмази в центральній  частині Сибірської платформи, в басейні  річок Великої  і Малою Ботуобої, і пізніше в районі Архангельська. Розсипи, а потім і корені багаті родовища знайдені в районі р. Кимберлі в Австралії. Тут корені родовища представлені також трубообразними вертикальними тілами, але їх заповнює лампріот — магматична порода, по складу схожа з калієвими високолужними базальтами.

 

6.Здобич, застосування і ціни

      Щорічна світова здобич алмазів  оцінюється в 100 млн. кар (20 тонн), з них 40 млн. доводиться на країни Африки і по 30 млн. на Росію і Австралію. Найбільший в світі  монополіст по здобичі  і продажу алмазів — компанія «Де Бірс» з річним оборотом понад 15 млрд. доларів. В Росії здобич алмазів веде компанія «Алмази Росії — Саха» (об'єм здобичі у вартісному виразі складає 1,3 млрд. доларів в рік). Маса алмазів, що здобуваються, звичайно 0,1-1,0 кар, крупне ювелірне каміння зустрічається рідко. Ціна необроблених алмазів ювелірної якості близько 100 доларів за карат, вартість діамантів сильно коливається в залежності чистоти «води», відтінків кольору «нацвєтів», наявності включень і дефектів, величини каміння, якості ограновування і т.д. Звичайна ціна карата діамантів — від 400 до 1000 доларів. Світові центри продажу алмазів — Центральна збутова організація в Лондоні і Алмазна біржа в Антверпені. Світовий лідер по збуту ювелірних виробів — Італія. Технічні алмази, що використовуються як абразиви, коштують від 3 до 12 доларів за кар; синтетичні — близько 2 доларів за кар. З кінця 90-х років США щорічно споживають не менше 50 млн. кар технічних алмазів (10 тонн). Очікується, що на початку 21 століття світове споживання технічних алмазів складе 250 млн. кар або 50 тонн, з них близько 70% синтетичних. Технічні алмази використовуються в алмазних бурових коронках, пилах, різцях, філь’єрах для витягання дроту, для виготовлення полірувальних порошків і паст, а також в оптичній і електронній промисловості як напівпровідники, датчики в лічильниках ядерних частинок, як речовина з теплопровідністю вище, ніж у міді, прозоре для широкого діапазону хвиль.

7.Ограновування

      Найбільші в світі центри по ограновуванню  алмазів розташовані: в Бельгії (Брюссель), що спеціалізується  на високоякісному ограновуванні  каміння середньої  величини; США (Нью-Йорк) — обробці крупних  алмазів; Індії (Сурат) — ограновуванню  найдешевших жовтих алмазів; Ізраїлі (Рамат-Ган) — економічному ограновуванню, що максимально зберігає масу каменя, часто в збиток якості ограновування. В Росії ведеться високоякісне ограновування дрібного каміння на підприємствах в Москві, Санкт-Петербурзі («Російські самоцвіти»), Катеринбургу і Смоленську.

8.Синтез алмазів

      Перші штучні алмази отримали в Швеції в 1953. В  Сполучених Штатах Америки  синтетичний алмаз  в 1956 отримала компанія Дженерал Електрик.В ці ж роки аналогічного успіху добилися і в СРСР. В 1971 Дженерал Електрик вдалося виростити штучний алмаз вагою в один карат.

      Технологія  виробництва штучних  алмазів досить складна. Синтезують алмази при  температурі 1200-2000°С і тиску 1000-5000 МПа (50-60 тисяч атмосфер) з порошку графіту, змішаного з порошкоподібним залізом, нікелем, хромом. Застосовуючи різні режими синтезу можна одержувати алмази різних кольорів: жовті, голубі, червоні, коричневі.

      Найкрупніший  штучний алмаз  — вагою трохи  більше 30 карат —  був отриманий  компанією Де Бірс. Проте це камінь не ювелірної якості. Щорічно в світі синтезується близько 40 т. дрібнокристалічних алмазів, що використовуються для отримання абразивних порошків. Отримані штучним шляхом ювелірні алмази значно дорожче за природні.

      В Росії два центри виробництва штучних  алмазів — Москва і Новосибірськ. Секретами  синтезу алмазів  володіють на Україні  і в Білорусі. Найбільші  зарубіжні виробники  — фірми Дженерал Електрик, Де Бірс, Сумімото Електрик — принципово продають свої вироби тільки для використовування в технічній меті.

 
 

9.Імітація алмазів

      Для імітації алмазів  використовується безбарвний циркон, синтетичний  рутил, титанат стронцію, синтетичний безбарвний шпинель і корунд, алмазні дублети і свинцеве скло; а також синтетичні, що з'явилися. Всі ці з'єднання м'якше за алмаз, не володіють характерною голубою люмінесценцією, відрізняються по показнику заломлення. Опромінювання алмазів в ядерних реакторах дозволяє перетворювати безбарвне або жовте каміння в більш дорогі зелені і голубі.

10.Діагностика алмазів

      Ефективна діагностика і  імітація алмазів  проводиться «алмазним  щупом», дія якого  заснована на визначенні унікальної теплопровідності алмаза, що перевищує  теплопровідність срібла і міді: при цьому  можлива перевірка  навіть дуже дрібного каміння, закріпленого в глибокій оправі. Використовується також  «алмазний олівець», заправлений спеціальним  чорнилом, що залишає  на поверхні добре  що змочується жиром  алмаза суцільну межу, тоді як на імітаціях  чорнило збирається в окремі крапельки. Чистота абразивних порошків з алмазів  перевіряється рентгенівським і люмінесцентним методами; синтетичні порошки звичайно володіють магнітними властивостями, могутніми  магнітами або  електромагнітами, що виявляються.

 
 
 
 
 
 
 

Використана література: «Большая Энциклопедия Кирилла и Мефодия»