Разделы
Таблицы
Краткий курс по химии
Биографии химиков
Вещества
Статьи
Программы
Великие химики
Музей
Опыты
Опыты для дома
Анекдоты
Области химии
Органическая
Агрохимия
Геохимия
Экохимия
Аналитическая
Фотохимия
Термохимия
Нефтехимия
Таблицы
Таблица Менделеева
Таблица растворимости
Открытие элементов
Распространенность элементов
Кислотно-основные индикаторы
Термодинамические константы
Растворимость твердых веществ
Растворимость не твердых веществ
Тривиальные названия вещест
Состав воздуха
Энергии ионизации атомов
Энтальпии испарения
Энтальпии испарения-2
Температуры кипения
Температуры кипения-2
Температуры плавления
Температуры плавления-2
Частоты ЯМР для ядер
Плотности в твердом состоянии
Плотности в твердом состоянии-2
Красители E-100 - E-199
Консерванты E-200 - E-299
Антиоксиданты E-300 - E-399
Стабилизаторы E-400 - E-599
Усилители E-600 - E-699
Антифламинги E-900 - E-999
Информация
Изобретения
Ссылки

    ALMAZ1.JPG (11878 bytes)

        almaz.jpg (33570 bytes)

            Химический состав                   

            Алмаз состоит из чистого углерода, но обычно содержит небольшие примеси различных химических элементов, входящих в кристаллическую структуру или в состав включений других минералов. Для бесцветных прозрачных разновидностей характерна структурная примесь азота (0,3%), хотя встречаются и “безазотные” алмазы. В непрозрачных и окрашенных разновидностях содержание примесей (оксиды алюминия, кремния, магния, кальция, железа, титана и др.) достигает 5%.

                Морфология                  

                Алмаз кристаллизуется в кубической системе (сингонии). Атомы углерода находятся в нем по узлам двух кубических решеток с центрированными гранями, очень плотно вставленных одна в другую (а = 3,5595 А). Кристаллы алмаза представляют собой гигантские полимерные молекулы и обычно имеют форму октаэдров, ромбододекаэдров, реже — кубов или тетраэдров. Часты двойники и сростки нескольких кристаллов, характерны выпуклые грани и криволинейные ребра. Грани кристаллов обычно покрыты фигурами роста или растворения в виде выступов или углублений различной формы. Наблюдаются также радиально-лучистые, волокнистые, скорлуповатые или тонкозернистые агрегаты (баллас, борт, карбонадо). Размеры кристаллов варьируют от микроскопических до очень крупных, масса самого крупного алмаза “Куллинан”, найденного в 1905 в Южной Африке 3106 кар (0,621 кг).

                       

                       

                      Физические свойства

                      Алмаз — самое твердое из всех природных веществ. По шкале Мооса относительная твердость алмаза равна 10, абсолютная в 1000 раз превышает твердость кварца и в 150 раз — корунда. Максимальная твердость на гранях октаэдра, минимальная на гранях куба; на этом основаны огранка, распиловка и шлифовка алмазов. Спайность совершенная по октаэдру, что обусловливает хрупкость и несколько ограничивает использование алмаза. Излом раковистый. Плотность чистого алмаза 3,511 г/см3. Блеск сильный, от алмазного до жирного. Высокий показатель преломления (от 2,417 до 2,421) и сильная дисперсия (0,0574) обуславливают яркий блеск и разноцветную “игру” ограненных ювелирных алмазов, называемых бриллиантами. Алмаз может быть бесцветным и водянопрозрачным или окрашенным в различные оттенки желтого, коричневого, красного, голубого, зеленого, черного, серого цветов. Распределение окраски часто неравномерное, пятнистое или зональное. Под действием рентгеновских, катодных и ультрафиолетовых лучей большинство алмазов начинает светиться (люминесцировать) голубым, зеленым, розовым и др. цветами. Алмаз прилипает к некоторым жировым смесям, на этом основан получивший наибольшее распространение жировой способ извлечения алмазов на обогатительных фабриках.

                      На воздухе алмаз сгорает при 850 С с образованием СО2 ; в вакууме при температуре свыше 1500 С переходит в графит. Свойства алмаза резко меняются в зависимости от наличия (тип I) или отсутствия (тип II) примеси азота. Для типа I характерны аномальное двупреломление, низкая фотопроводимость, отсутствие злектропроводности, поглощение в инфракрасном (между 8-10 мкм) и ультрафиолетовом (от 3300 А) диапазонах, высокая теплопроводность. Безазотные алмазы (тип II) практически изотропны, с высокой фотопроводностью, не поглощают инфракрасное излучение и прозрачны в ультрафиолетовом (до 2200 А), обладают чрезвычайно высокой теплопроводностью. Рентгеновская диффракция выявляет в первом типе дополнительные линии, свидетельствующие о “дефектности” кристаллической структуры.

                          Условия образования и нахождения алмазов

                          almaz2.jpg (296514 bytes)Предполагается, что   алмаз кристаллизуется одним из первых минералов при остывании мантийного силикатного расплава на глубине 150-200 км при давлении 5000 МПа, а затем выносится к поверхности Земли в результате взрывных процессов, сопровождающих формирование кимберлитовых трубок, 15-20% которых содержит алмаз. Имеется и другая точка зрения, согласно которой алмаз кристаллизуется на относительно небольшой глубине за счет диссоциации или частичного окисления метана в газовой системе C-H-O-S при температуре свыше 1000 C и давлении 100-500 МПа. Алмазы встречаются также в глубинных породах-эклогитах и некоторых глубокометаморфизованных гранатовых гнейсах. Мелкие алмазы в значительных количествах обнаружены в метеоритах (уреилиты), а также в гигантских метеоритных кратерах, где переплавленные породы содержат значительные количества мелкокристаллического алмаза или гексагональной высокобарической модификаци (лонсдейлита). Алмазы из кимберлитов и метеоритов отличаются от найденных в метеоритных кратерах и метаморфических породах повышенным содержанием тяжелого изотопа углерода — 13С.

                               

                              Ювелирные алмазы

                              На долю ювелирных алмазов обычно приходится 20-25% добываемых алмазов; в россыпных месторождениях их доля заметно выше, чем в коренных. Ювелирные алмазы прозрачны, без трещин и включений. При их огранке выявляются наибольший блеск и игра камня, устраняются природные дефекты, при этом теряется около 50% первоначальной массы. Разработана специальная бриллиантовая форма огранки, но используется также огранка клиньями, кабошоном, ступенчатая и их комбинации. Крупные алмазы ювелирного качества встречаются редко и получают собственные имена (крупнейшие в мире “Куллинан”, “Эксельсиор” — 971,5 кар, “Звезда Сьерра-Леоне” — 968,9 кар, и другие). “Куллинан” распилен на 105 бриллиантов, из которых самые крупные — “Большая Звезда Африки” (530,2 кар), вправленный в английский королевский скипетр, и “Малая Звезда Африки” (317,4 кар), украшающий корону Британской империи. К крупнейшим в мире бриллиантам также относятся “Низам” (277, о кар; частная коллекция, Индия) и “Юбилейный” (245,35 кар; музей Смитсоновского института, Вашингтон). В Алмазном фонде России хранятся ограненный кабошоном бриллиант “Орлов” (199,6 кар), привезенный из Индии и подаренный графом Г. Орловым императрице Екатерине II, а также индийский алмаз “Шах” (88 кар), подаренный императору Николаю I иранским шахом после убийства в Тегеране русского посла и поэта А. Грибоедова. В Лувре находится крупный индийский алмаз “Регент” (137,75 кар), принадлежавший Людовику XV и впоследствии вправленный в эфес шпаги Наполеона I. Крупнейший в мире синий алмаз “Хоуп” (44,5 кар), владельцы которого нередко погибали при загадочных обстоятельствах, хранится в музее Смитсоновского института (США). Крупнейшие алмазы России “XXVI съезд КПСС” (342,5 кар) и мелкозернистый агрегат алмазов (общей массой 1191,8 кар) найдены в Якутии.

                                  Месторождения алмазов

                                  В древности алмазы добывались в Индии, наиболее известны были выработанные ныне копи Голконды. В 1725 в Бразилии (Минас-Жерайс) были открыты речные алмазные россыпные месторождения. С 1869 в Южной Африке ведется добыча алмазов из речных россыпей, а затем из коренных месторождений, представленных кимберлитовыми трубками. Среднее содержание алмазов в кимберлитах составляет около 0,5 кар на 1 м3 породы, в россыпях 0,25-0,5 кар в 1 м3. Африканский континент оказался чрезвычайно богат коренными и россыпными (в т. ч. морскими) месторождениями алмазов, которые экспортируются из ЮАР, Заира, Ботсваны, Анголы, Намибии, Ганы, Сьерра-Леоне и др.

                                  almaz3.jpg (210549 bytes)

                                    вАлмазы из шахты Оранджмунд в Намибии - самой богатой в мире

                                  В 1954 были обнаружены алмазы в центральной части    Сибирской платформы, в бассейне рек Большой и        Малой Ботуобой, и позднее в районе Архангельска.   Россыпи, а затем и коренные богатые месторождения   найдены в районе г. Кимберли в Австралии. Здесь    коренные месторождения представлены также   трубообразными вертикальными телами, но их заполняет лампроит — магматическая порода, по составу сходная с калиевыми высокощелочными базальтами (содержание К2О до 10% и более). Названия месторождений обычно связаны с названиями крупных кимберлитовых трубок диаметром более 0,5 км. К ним относятся уже отработанные рудники ЮАР: Ягерсфонтейн, Кимберли, Де Бирс; крупные действующие рудники расположены на трубках Премьер, Финш, Коффифонтейн и др.; в Танзании известна огромная трубка “Мвадуи” диаметром около 1,5 км; трубки диаметром более 1 км известны в Ботсване; крупная трубка “Мотэ” расположена в Лесото. В Якутии разрабатываются крупные трубки в Мирном, Удачном и Айхале. Крупнейший рудник Австралии “Аргайл” разрабатывает лампроитовые трубки и связанные с ними россыпи.

                                      Добыча, применение и цены

                                      almaz4.jpg (64191 bytes)Ежегодная мировая добыча алмазов оценивается в 100 млн. кар (20 тонн), из них 40 млн. приходится на страны Африки и по 30 млн. на Россию и Австралию. Крупнейший в мире монополист по добыче и продаже алмазов — компания “Де Бирс” с годовым оборотом свыше 15 млрд. долларов. В России добычу алмазов ведет компания “Алмазы России — Саха” (объем добычи в стоимостном выражении составляет 1,3 млрд. долларов в год). Масса добываемых алмазов обычно 0,1-1,0 кар, крупные ювелирные камни (св. 100 кар) встречаются редко. Цена необработанных алмазов ювелирного качества около 100 долларов за кар, стоимость бриллиантов сильно колеблется в зависимости чистоты “воды”, оттенков цвета “нацветов”, наличия включений и дефектов, величины камней, качества огранки и т. д. Обычная цена карата бриллиантов — от 400 до 1000 долларов. Мировые центры продажи алмазов — Центральная сбытовая организация в Лондоне и Алмазная биржа в Антверпене. Мировой лидер по сбыту ювелирных изделий — Италия. Технические алмазы, используемые как абразивы, стоят от 3 до 12 долларов за кар; синтетические — около 2 долларов за кар. С конца 90-х годов США ежегодно потребляют не менее 50 млн. кар технических алмазов (10 тонн). Ожидается, что в начале 21 века мировое потребление технических алмазов составит 250 млн. кар или 50 тонн, из них около 70% синтетических. Технические алмазы используются в алмазных буровых коронках, пилах, резцах, фильерах для вытягивания проволоки, для изготовления полировальных порошков и паст, а также в оптической и электронной промышленности как полупроводники, датчики в счетчиках ядерных частиц, как вещество с теплопроводностью выше, чем у меди, прозрачное для широкого диапазона волн.

                                          Огранка

                                          Крупнейшие в мире центры по огранке алмазов расположены: в Бельгии (Брюссель), специализирующейся на высококачественной огранке камней средней величины; США (Нью-Йорк) — обработке крупных алмазов; Индии (Сурат) — огранке наиболее дешевых желтых алмазов; Израиле (Рамат-Ган) — экономичной огранке, максимально сохраняющей массу камня, часто в ущерб качеству огранки. В России ведется высококачественная огранка мелких камней на предприятиях в Москве, Санкт-Петербурге (“Русские самоцветы”), Екатеринбурге и Смоленске.

                                              Синтез алмазов

                                              Первые искусственные алмазы получили в Швеции в 1953, затем в США, СССР и др. странах. Синтезируют алмазы при температуре 1200- 2000 С и давлении 1000-5000 МПа из порошка графита, смешанного с порошкообразным железом, никелем, хромом и др. металлами. Кристаллизуются алмазы за счет того, что расплав при высоких давлениях не досыщен по отношению к графиту и пересыщен — по отношению к алмазам. Ежегодно в мире синтезируется около 40 т мелкокристаллических алмазов, используемых для получения абразивных порошков. Полученные таким путем ювелирные алмазы значительно дороже природных. В конце 90-х годов освоен синтез пленочных алмазов для электронной промышленности из метана (СН4) за счет продувки раскаленной до 1000 С водородно-метановой смеси.

                                                  Имитация алмазов

                                                  Для имитации алмазов используется бесцветный циркон, синтетический рутил, титанат стронция, синтетические бесцветные шпинель и корунд, алмазные дублеты и свинцовое стекло; а также появившиеся синтетические иттрий-алюминиевый гранат (ИАГ), гадолиний-галлиевый гранат (ГГГ) и кубический оксид циркония. Все эти соединения мягче алмаза, не обладают характерной голубой люминесценцией, отличаются по показателю преломления. Облучение алмазов в ядерных реакторах позволяет превращать бесцветные или желтые камни в более дорогие зеленые и голубые.

                                                      Диагностика алмазов

                                                      Эффективная диагностика и имитация алмазов проводится “алмазным щупом”, действие которого основано на определении уникальной теплопроводности алмаза, превышающей теплопроводность серебра и меди: при этом возможна проверка даже очень мелких камней, закрепленных в глубокой оправе. Используется также “алмазный карандаш”, заправленный специальными чернилами, оставляющими на поверхности хорошо смачивающегося жиром алмаза сплошную черту, тогда как на имитациях чернила собираются в отдельные капельки. Чистота абразивных порошков из алмазов проверяется рентгеновским и люминесцентным методами; синтетические порошки обычно обладают магнитными свойствами, выявляемыми мощными магнитами или электромагнитами.

                                                      linia-3.jpg (22503 bytes)


                                                      Поддержите сайт, поставте на нас ссылку.

                                                      Пример ссылкиКод ссылки
                                                      Мир химии
                                                      Выбрать другой баннер...
 
Администратор
Hosted by uCoz