Меню

Горная порода алмаз таблица

Твердость и прочность алмаза: основные физические характеристики

Алмаз – минерал, выдающийся во всех отношениях. Как неказистая куколка (алмаз-самородок действительно внешне не представляет ничего особенного), после огранки он превращается в восхитительную бабочку – бриллиант, стоимостью в сотни, тысячи и даже миллионы долларов.

Но не только неземное сияние и фантастическая цена выделяют этот камень среди собратьев. Алмаз – самый твердый из всех минералов, что определяет широчайшую сферу его применения. Не каждому алмазу дано превратиться в бриллиант – этой чести достойны лишь самые чистые и крупные камни.

Но даже мелкий и мутный самородок не будет выброшен за ненадобностью, а найдет применение в часовой или ядерной промышленности, квантовых компьютерах или микроэлектронике, на худой конец – в производстве абразивного, сверлильного и режущего оборудования. Это же Алмаз!

Общая информация об алмазах

Знаете формулу алмаза? Ее может запомнить даже дошкольник, не имеющий понятия о химии. Это просто С, то есть, алмазы представляют собой чистейший углерод (в идеале, разумеется).

Что же должно было произойти, чтобы углерод превратился в алмаз? На этот счет выдвинуто множество гипотез. Самая убедительная из них утверждает, что алмазы образуются на очень большой глубине (свыше 200 км) и под грандиозным давлением – там углерод формирует особую кубическую решетку, присущую алмазам. Во время вулканических процессов кристаллы углерода выносятся ближе к поверхности, где их и обнаруживают алмазодобытчики.

Процесс этот очень небыстрый: возраст алмазов измеряется в сотнях миллионов, а то и миллиардах лет. Так что когда в ходе интенсивной добычи алмазоносные кимберлитовые трубки и иные породы истощатся, запасы этого камня иссякнут ну очень надолго.

Согласно научным данным, некоторые алмазы имеют внеземное происхождение. Они прибыли к нам с метеоритами или попали к нам в результате взрыва сверхновой. Предполагается, что некоторые из них куда старше Солнечной системы!

Алмазов на Земле немало, но лишь мизерная их часть может быть превращена в бриллианты. Самые чистые и крупные алмазы (так называемые «капские») добывают в Африке, а российские запасы этого минерала сосредоточены преимущественно в Якутии.

Среди наиболее выдающихся свойств алмаза следует упомянуть следующие:

  • непревзойденную твердость – 10 по шкале Мооса;
  • самую высокую среди твердых тел теплопроводность – 900—2300 Вт/(м·К);
  • исчезающе низкий коэффициент трения по металлу (в воздушной среде);
  • тугоплавкость и устойчивость к воздействию высоких температур;
  • устойчивость к воздействию большинства агрессивных кислот и щелочей;
  • высокий показатель преломления лучей в сочетании с прозрачностью;
  • способность люминесцировать (светиться) в рентгеновских лучах и ультрафиолете.

Алмазы бывают не только белыми, но и окрашенными. Бурая и желтая окраска снижают стоимость бриллианта, голубая, синяя, розовая, красная, зеленая – повышают до заоблачных высот.

Главная характеристика, решающая судьбу необработанного алмаза – это прозрачность («чистая вода»). Именно поэтому черные алмазы (карбонадо) долгое время считались исключительно техническими. Однако изредка попадаются равномерно окрашенные черные алмазы, сохранившие некоторую прозрачность и характерный блеск. Стоят они умопомрачительно дорого.

Как измеряется твердость алмаза

Даже ребенку известно, что прочность алмаза невероятна (имеется в виду именно его твердость, а не устойчивость к ударам). Она принята за базовую величину по всем шкалам измерения. И это удивительно, ведь ближайшие родственники алмаза, графит и каменный уголь, имеющие тот же элементарный химический состав, не могут похвастаться выдающейся прочностью.

Секрет твердости алмаза кроется в уникальных условиях его образования: высочайших температурах и невероятном давлении. При них атомы углерода образуют уникальную кубическую кристаллическую решетку. Это определяет невероятную твердость конечного вещества, которое может существовать в естественных условиях миллиарды лет!

Непревзойденная твердость позволяет использовать алмаз при производстве оборудования для бурения и сверхточной резки. Перед эталоном не может устоять ни одно вещество!

Шкала Мооса

Первая удачная попытка создать шкалу твердости материалов принадлежит немецкому минералогу Фридриху Моосу. Несмотря на то, что эта система была презентована научному сообществу еще в 1811 году, она продолжает использоваться до сих пор, причем преимущественно в приложении к минералам естественного происхождения (в том числе, и драгоценным камням).

Твердость алмаза в баллах по шкале Мооса равна 10, то есть этот минерал был принят за абсолют: тверже его априори нет ничего. Основа этого теста – царапание. Если на поверхности испытываемого образца остается царапина, то он априори мягче эталона.

Второе место по твердости по классической шкале Мооса удерживают корунды, к которым относятся сапфиры и рубины – 9 баллов. Поцарапать их можно только алмазом!

Однако очень редко встречающийся природный муассанит и его искусственный аналог карборунд (химическая формула SiC) имеет прочность аж в 9,5 баллов по Моосу. Кстати, карборунд зачастую заменяет алмаз как в промышленности, так и при производстве ювелирных изделий. Визуально он практически неотличим от благородного собрата, но стоит на порядок дешевле!

Всем известно, что алмаз имеет большую прочность, чем графит, несмотря на идентичность химического состава. Однако не каждый знает, что они находятся на диаметрально противоположных концах шкалы Мооса. Твердость графита сопоставима с аналогичной характеристикой талька, а это – всего лишь единица!

Система Роквелла

С появлением синтетических материалов и свехтвердых сплавов общепринятая шкала Мооса стала неудобной. Было предложено множество систем, но в металлургической промышленности более всего прижилась шкала Роквелла (точнее, Роквеллов, ибо их было двое, отдаленных родственников с одной фамилией).

Читайте также:  Таблица сменный графика работ

Твердость алмаза по Роквеллу не измеряется – он принят за эталон и основной рабочий инструмент. Измерительный станок Роквеллов визуально напоминает швейную машинку, но вместо иглы используется алмазный конус, а ткань заменяет испытуемый материал.

На образец воздействуют алмазным конусом с заданным давлением в течение нескольких секунд, затем оценивают параметры вмятины по литерно-цифровой шкале.

Что тверже алмаза?

Было предпринято множество попыток создать или найти в природе материал, более прочный, нежели алмаз. Пока они не увенчались успехом: обсидан, титан, сверхтвердые сплавы, всевозможные инновационные материалы не могут посостязаться с благородным эталоном. Более того: многие химики и физики и вовсе утверждают, что вещества крепче алмаза (точнее, тверже) существовать не может.

Самая известная и скандальная история связана с веществом под названием лонсдейлит, в химическом и физическом смысле представляющим собой гексагональный алмаз. В 60-х годах минувшего столетия этот минерал был синтезирован искусственно, а чуть позже – в небольших количествах обнаружен в кратерах метеоритов.

В 2009 году группа китайских ученых опубликовала сенсационную работу, в которой утверждалось, что лонсдейлит тверже кубического (известного нам) алмаза более чем вполовину. К сожалению, эти данные оказались мистификацией и не подтвердились даже выкладками в вышеуказанной работе.

Самая удачная попытка создать вещество тверже алмаза была предпринята совсем недавно, в 2021 году. Дуэту американских ученых удалось получить алмазы-гексагоны из графита путем направленных взрывов. Полученные образцы продемонстрировали лучшую звукопроводность, нежели классический кубический алмаз, что теоретически свидетельствует о большей твердости.

К сожалению, проверить теоретические выкладки американских ученых опытным путем пока не удалось. А оскандалившийся лонсдейлит, полученный из графита путем воздействия колоссальным давлением, показывает прочность всего в 7-8 баллов по шкале Мооса. Да и использовать его вряд ли получится: он представляет собой кристаллики, видимые только под микроскопом, а получение этого вещества обходится фантастически дорого.

Существуют и другие вещества, мало уступающие алмазу по твердости: фуллериты, всевозможные соединения бора, карбин и так далее. Они немногим мягче алмаза, но зачастую превосходят его по иным характеристикам: прочности, устойчивости к химическому воздействию и сверхвысоким температурам.

На основе кубического алмаза можно создать более прочное вещество (например, при помощи наноконструирования). Японцам это удалось, только как обрабатывать этот беспрецедентно твердый материал?

Можно ли алмаз поцарапать или разбить молотком?

Исходя из вышесказанного можно сделать вывод: поцарапать бриллиант невозможно. Это дает возможность быстро выявлять грубые подделки из стекла, легко царапающиеся стальной иглой или пилочкой для ногтей. Правда, имитации бриллианта вроде фианита, а тем более, карборунда, таким образом распознать невозможно.

А вот веществ прочнее алмаза предостаточно – да та же сталь! Это значит разбить алмаз вполне реально. Естественно, камень спокойно переживет падение со значительной высоты, да и если наступите на него, ничего критичного не приключится. Но если с силой ударить по алмазу молотком, он треснет, а то рассыплется в мелкую крошку.

Только делать этого не стоит: слишком дорогостоящим выйдет эксперимент, а мир лишится еще одного бриллианта, формировавшегося в течение сотен миллионов лет!

Источник



Шкала твердости Мооса

Шкала Мооса (минералогическая шкала твёрдости) представляет собой качественную порядковую шкалу, характерезующую стойкость различных минералов к царапанию. Используется для определения относительной твердости образцов минералов.

Основана на способности более твердого материала царапать более мягкий материал.

Шкала содержит 10 минералов в качестве эталонных, упорядочивая их в порядке возрастания твердости от очень мягкого (тальк) до очень твердого (алмаз).

Все минералы из таблицы, кроме алмаза, относительно распространены и их легко или недорого получить.

  1. — Тальк
  2. — Гипс
  3. — Кальцит
  4. — Флюорит
  5. — Апатит
  6. — Ортоклаз
  7. — Кварц
  8. — Топаз
  9. — Корунд
  10. — Алмаз

Если минерал царапет эталон, значит его твердость — выше, если он царапается эталоном — ниже.

Шкала Мооса создана в 1812 году и названа в честь изобретателя немецкого геолога и минеролога Фридриха Мооса. С тех пор было изобретено множество различных методов определения твердости: метод Бринеля, Кнупа, Роквелла, Шора, Виккерса.

Определение твердости по Моосу — это относительное целочисленное сравнение устойчивости к царапинам.

Другие методы измерения твердости оперируют устойчивостью к вдавливанию. Для испытаний используется «Индентор» который вдавливается в исследуемый образец с тщательно измеренной силой. Затем размер или глубина выемки на образце и величина силы используются для расчета значения твердости. Поскольку в каждом из этих тестов используются разные аппараты и разные расчеты, их нельзя сравнивать напрямую друг с другом.

Шкала Мооса получила широкое распространение т.к. метод определения твердости прост в исполнении, недорог и люди быстро его понимают.

Несмотря на недостаточную точность, шкала актуальна для полевых геологов, которые используют её для грубой идентификации минералов когда исследуются легко идентифицируемые образцы или когда нет возможности использовать более сложные тесты.

Некоторые используют легкодоступные предметы для быстрого испытания. Например геолог может иметь карманный нож, которым можно определить является ли образец тверже или мягче чем значение 5-6,5 по Моосу.

  • 1 — Карандаш
  • 2 — Повареная соль
  • 2-2,5 — Можно поцарапать ногтем
  • 2,5-3 — Золото, серебро
  • 3 — Медная манета
  • 4-4,5 — Гвоздь
  • 4-5 — Железо
  • 5 — Стекло
  • 5-6,5 — Лезвие ножа
  • 6,5 — Стальной напильник
  • 7 — Легко царапает стекло
  • 7+ — Напильник из закаленной стали
  • 8 — Наждачная бумага, минерал очень легко царапает стекло
  • 9 — Минерал режет стекло
  • 10 — Используется как стеклорез
Читайте также:  Природные зоны земли 6 класс география таблица тайга

Ниже представлена расширенная таблица веществ, минералов, драгоценных камней:

Источник

Алмаз

Содержание

  1. Месторождения алмазов
  2. История алмаза
  3. Физико-химические характеристики алмаза
  4. Виды алмаза
  5. Магические свойства алмаза
  6. Лечебные свойства алмаза
  7. Отрасли применения алмаза
  8. Цвета алмаза
  9. Что такое чистота алмаза и как ее определить?
  10. Искусственный алмаз
  11. Как отличить настоящий алмаз от подделки
  12. Как ухаживать за алмазом:
  13. Алмаз и знак зодиака
  14. Цены на изделия с алмазами
  15. Интересные факты об алмазе:
Категория Самородный элемент
Название на англ. Diamond
Формула C
Группа Полиморфы углерода
Цвет Бесцветный, Жёлтый, Голубой, Зеленый, Коричневый, Красный, Розовый, Чёрный, Синий, Серый, Белый
Цвет черты Отсутствует
Блеск Алмазный
Прозрачность Прозрачный
Сингония Кубическая
Твёрдость 10
Спайность Совершенная
Плотность, г/см³ 3,47 — 3,55 г/см³
Излом Раковистый до занозистого
Происхождение названия Название образовалось от греческого слова ἀδάμας, что в переводе на русский означает — несокрушимый. Такое имя было выбрано не зря, так как алмаз является самым твердым видом минералов в мире.
Морфология Из-за того, что алмазы растворяются кимберлитовым расплавом, появляются кристаллы додекаэдроидной формы. Образование кубоидов происходит в результате атипичного волокнистого роста алмазов.

Месторождения алмазов

Алмазы – одновременно и редкие, и распространенные самоцветы. Их залежи есть на всех континентах, за исключением Антарктиды.

Основные промышленные месторождения расположены на территории Африки, России, Австралии и Канады.

Первыми известными приисками стали индийские, однако их истощили в конце XIX века. В 18 веке были обнаружены богатые залежи алмазов в Бразилии. В 19 веке – на юге Африки.

За 2006 год в мире добыли 176 млн. карат алмазов, в том числе в России на 4,2 млрд долларов, в Ботсване на 3,0 млрд долларов, в Канаде на 1,7 млрд долларов, в ЮАР на 1,4 млрд долларов, в Анголе на 1,2 млрд долларов.

Спрос на эти драгоценные камни остается стабильно высоким, а вот добыча снижается.

История алмаза

С древнегреческого «адамас» переводится как «непревзойдённый».

Точное происхождение этого камня ученые не установили. Существуют разнообразные гипотезы его возникновения. Например, одна из них говорит о том, что под большим давлением на высокой глубине из атомов углерода формируется кубическая кристаллическая решётка алмаза. Затем камни выносит на поверхность вулканическая магма. Известны экземпляры метеоритного происхождения.

Возраст алмазов оценивают от 100 миллионов до 2,5 миллиардов лет.

Физико-химические характеристики алмаза

Алмаз – это аллотропная модификация углерода. Обычно он бесцветный или с легким желтым оттенком. Окрашенные в красные, оранжевые, зеленые или синие цвета алмазы – большая редкость.

Кристаллы октаэдральные или додекаэдральные, на изломе раковистые. С совершенной спайностью, без плеохроизма, прозрачные или непрозрачные. Твёрдость по шкале Мооса 10. Плотность составляет 3,52 г/см3. Показатель преломления: 2,417.

Алмазе отличает высочайшая твёрдость, хрупкость и высокая теплопроводность.

Температура плавления алмаза от 3700 до 4000 °C. В потоке воздуха камень сгорает при 850-1000 °C, в чистом кислороде горит при 720-800 °C. При нагревании до 2000 °C без воздуха превращается в графит.

При воздействии солнечного света или облучения самоцвет способен люминесцировать.

Именно благодаря высокому показателю преломления и высокой прозрачности алмаз – один из наиболее дорогих драгоценных камней. Но в естественном виде красивым он не считается. Только огранка превращает его в восхитительный бриллиант с многократными внутренними отражениями.

Виды алмаза

Огранка бриллианта зависит от формы алмаза, так как его потерю стараются в этом процессе свести до возможного минимума, в среднем она составляет 55-70%.

В зависимости от технологии обработки различают алмазное сырьё:

  • «соублз», правильные октаэдрической формы кристаллы, которые распиливают на две части, и затем используют для создания двух бриллиантов;
  • «мэйкблз», неправильные или округлые кристаллы, которые гранят «одним куском»;
  • «кливаж», содержат трещины, перед обработкой их раскалывают.

Для бриллиантов в зависимости от огранки различают следующие разновидности:

  • круглая (содержит 57 граней);
  • фантазийная: овальная, «груша», «маркиза», «принцесса», «радиант».

Мировой значимости центры по огранке бриллиантов расположены в Индии, Израиле, Китае, России, Украине, Таиланде, Бельгии, США.

Магические свойства алмаза

Алмаз – это символ невинности, стойкости и смелости, совершенства, воли к победе и власти. Он укрепляет своего владельца, делает его мужественным и сильным, дарит счастье и удачу, охраняет от сглаза и порчи. В целом самоцвет способствует тому, чтобы раскрылись лучшие качества его хозяина.

Считается, что алмазы не стоит покупать самостоятельно, важно получить самоцвет в подарок. Но надо учитывать, что такой подарок является залогом любви и верности. И дарящий, и принимающий камень, связывают себя прочными узами.

На Востоке принято дарить и передавать алмазы в наследство. Купленные камни носят только по истечении 7 лет. А украденные или добытые нечестным путём алмазы приносят несчастье и гибель.

Кроме того, алмазы с дефектами также могут стать источником неприятностей.

Лечебные свойства алмаза

Алмазы снижают повышенную температуру, помогают организму бороться с инфекциями, снимают усталость, стимулируют обмен веществ, помогают в лечении заболеваний ЖКТ и бессонницы.

Амулеты из алмазов используют при кожных болезнях, шизофрении и депрессиях.

Аюрведа отмечает омолаживающие свойства самоцвета.

Считается, что кольцо с бриллиантом укрепляет организм владельца, и охраняет его здоровье.

Отрасли применения алмаза

Огранённые алмазы, бриллианты, являются одними из самых дорогих и популярных драгоценных камней. Поэтому большинство натуральных алмазов используются именно в их производстве.

Читайте также:  Англия кубок 3 й круг турнирная таблица

Как исключительно твердый материал алмаз применяется в промышленности: при изготовлении ножей, свёрл, резцов. Алмазный порошок – отличный абразив при производстве режущих и точильных кругов.

Кроме того, алмазы нашли применение в квантовых компьютерах, часовой и ядерной промышленностях, микроэлектронике.

Цвета алмаза

Алмазы преимущественно бесцветны, иногда они обладают бледно-желтым, желтым или коричневым оттенком от слабого до сильного.

Абсолютно прозрачные экземпляры называют камнями «чистой воды» и ценятся выше всех остальных.

В природе также встречаются уникальные экземпляры розового, синего, зелёного и красного цвета.

Что такое чистота алмаза и как ее определить?

Натуральные алмазы всегда содержат как, природные примеси, так и дефекты. Ценность бриллианта определяется их количеством. Абсолютно прозрачные бриллианты не встречаются, а их чистоту оценивают при десятикратном увеличении.

Искусственный алмаз

Первые синтетические алмазы были получены в середине прошлого века. Сейчас искусственные алмазы известны как HPHT-алмазы и CVD-алмазы, согласно методам их получения. Аббревиатура HPHT означает с английского «высокое давление и температура», а CVD переводится как «химическое осаждение из пара».

Фактически созданные искусственно алмазы также являются чистым углеродом, то есть ничем не отличаются от природных, кроме происхождения.

Существуют также такие методы их получения, как синтез с подрывом, и обработка графита высокомощным ультразвуком.

Именно синтетические алмазы в основном используют в промышленности.

Как отличить настоящий алмаз от подделки

В качестве подделки под бриллианты используются бесцветные цирконы, сапфиры, хрусталь. Чтобы отличить фальшивый камень:

  • Рассматривают его на солнце. Сквозь настоящий бриллиант видна одна яркая точка, в то время как имитации пропускают свет.
  • Измеряют теплопроводность, которая у алмаза очень высокая, в отличие от других камней.
  • Используют фломастер с жирными чернилами, который на поверхности натурального алмаза оставляет ровную черту, а на подделке – отдельные капли.
  • Применяют алюминиевую палочку. На мокром природном камне она не оставит следа, а на фальшивом образует четкую серебристую линию.

А вот отличить природный алмаз от синтетического практически нереально.

В любом случае оценку бриллианта лучше доверить специалисту, так как качественную подделку отличить довольно сложно.

Источник

Алмаз

АЛМАЗ — минерал, одна из природных кристаллических форм углерода наряду с минералами графит (graphite), лонсдейлит (lonsdaleite) и чаоит (chaoite).
Алмаз — драгоценный камень. Самый твёрдый на сегодняшний день минерал, хотя по твёрдости его могут превосходить искусственные аналоги лонсдейлита и фуллерита.

Английское название: Diamond (название минерала, утверждённое IMA); crinkled stone (разновидность с волнистой или шероховатой поверхностью), diamaunde (староанглийское название, 14 век), moonlight diamond (с 2006 г. торговое название чёрных алмазов, часто искусственно затемнённых путём облучения)

Адамант, адамас, диамант

Баллас — сферолиты алмаза шарообразной или близкой к ней форме с радиально-лучистым строением.
Борт
(boart, bort) — агрегаты алмаза неправильной формы, мелко- и крупнозернистые.
Карбонадо (carbonado) — скрыто- или микрокристаллические агрегаты алмаза, плотные или пористые.
Якутит (yakutite) — алмаз с обилием включений, за счёт которых имеет тёмную окраску, получил название по месту добычи.

Свойства

Бесцветный, от до жёлтого, коричневый, чёрный, синий, зелёный, красный, розовый, сиреневый (очень редкий).

Алмаз имеет наибольшую твёрдость среди минералов. Хрупок. Диэлектрик. Диамагнетик. Стоек к действию кислот.
Алмаз обладает самой высокой теплопроводностью (при комнатной температуре), сильной дисперсией, двупреломлением в местах напряжений, а также флуоресцентными, фосфоресцентными и трибоэлектрическими свойствами

Форма выделения

Алмаз образует кристаллы октаэдрической, додекаэдрической формы. На его гранях часто встречается штриховка.

Основные диагностические признаки

Самая высокая твёрдость среди минералов. Характерный блеск.

Сопутствующие минералы

Происхождение

На данный момент точной, научно подтверждённой теории происхождения алмазов нет. Существуют самые разнообразные гипотезы, но основная масса учёных склоняется к магматической и мантийной теориям. На большой глубине (120-200 км) атомы углерода под большим давлением (45-60 тысяч атмосфер) и при высокой температуре (900-1300°С) образуют кубическую кристаллическую решетку — алмаз. Породы, содержащие алмазы выносятся на поверхность при помощи «трубок взрыва». Встречаются и алмазы метеоритного (внеземного) происхождения. При падении крупных метеоритов при ударном метаморфизме также могут образовываться алмазы, например, в Попигайской астроблеме на севере Сибири.
Алмазы получают и искусственным путём.

Месторождения / проявления

Основные меторождения алмаза: ЮАР (г. Кимберли), Индия, Бразилия, Россия (Уральские горы, Карелия, Кольский полуостров, Якутия), США (штат Арканзас, Мерфрисборо), Австралия (Аргайл, район Кимберли, штат Западная Австралия), Канада (Дайавик, Гахчо-Кью).

Применение

Алмаз — самый популярный и очень дорогой драгоценный камень. Бриллиант — результат огранки чистого прозрачного алмаза. Бриллиант имеет несколько форм огранки, которые зависят от исходной формы кристалла.
Алмазами украшались предметы власти в антагонистических обществах. Так, например, самый крупный алмаз «Куллинан» весил 3106 карат, из него получилось несколько больших бриллиантов и 96 мелких. Самый большой из них — «Куллинан-I» или «Большая Звезда Африки» (самый большой бриллиант на нынешний момент, 530,2 карата) украшает верхушку королевского скипетра Великобритании.
Алмазы негодные для ювелирного дела используется как шлифовальный и режущий материал. Алмаз, а точнее полиалмаз (поликристаллический алмаз) активно применяется в электронике и микроэлектронике для изготовления тепло- и звукопроводов, транзисторов, детекторов и других устройств. Также очень хорошо и сравнительно быстро выращиваются кристаллы синтетических алмазов, позволяя получить кристалл желаемых размеров, чистоты и прочих параметров.
Смотрите также: алмаз искусственный

Источник

Adblock
detector