Унікальний камінь - унікальні властивості. У наші дні в середній школі на уроках фізики й хімії учні довідаються, що такі, здавалося б, полярні по властивостях і несхожі один на одного речовини, як графіт і алмаз, насправді є так званими поліморфними модифікаціями того самого хімічного елемента-вуглецю. Поліморфні модифікації, або поліморфи, - це речовини, які мають однаковий хімічний ськлад, але різну кристалічну структуру. В алмазі атоми вуглецю розміщаються дуже щільно, причому кожний з них міцно пов’язаний із чотирма навколишніми атомами. У структурі ж графіту виділяються паралельні плоські сітки, що ськладаються із шестикутників з атомами вуглецю у вершинах. У кожній окремо взятій плоській сітці(шарі) зв’язок між атомами вуглецю досить міцна, а між шарами - слабка. Різницею в кристалічній структурі й пояснюється несхожість властивостей графіту й алмаза.

Здавалося б, елементарний, всім відомий факт. Але щоб його встановити, потрібні були зусилля таких гігантів науки, як И. Ньютон, А. Лавуазьє, М. В. Ломоносов, X. Деви й багато інших. Дійсно, адже треба було прийти до зовсім парадоксального умовиводу, що алмаз-ця найбільша коштовність, твердейшее на землі речовина - у хімічному відношенні повністю(якщо не враховувати випадкових домішок) аналогічний графіту, деревному й кам’яному вугіллю, сажі, т. е речовинам, широко розповсюдженим і далеко не найпривабливішим по своєму зовнішньому вигляді.

Розглянемо, які ж властивості алмазів, сукупність яких робить цей камінь унікальним природним об’єктом.

Твердість. Те, що алмаз твердейшее речовина на землі, було відомо з незапам’ятних часів. У древньому санськритському вірші говориться про фарии (по-санськритськи <фария> - алмаз) так: Фария не може дряпати ніякий Дорогоцінний камінь Він дряпає всі камені.

Фарий дряпає фария… Грецькі поети Гепсоид і Есхил писали, що адамас (грецька назва алмаза) годиться для виготовлення шолома Геракла й ланцюгів Прометея, т. е предметів, незламність яких стала загальної. Та й сама назва <алмаз>, по різних версіях, відбувається або від грецького <адамас> (непреодалимий, незламний) , або від арабського < червоний-мас>(твердейший) .

Алмазам, як і іншим кристалічним тілам, властива анізотропія деяких характеристик (тобто варіації цих характеристик у різних кристалографічних напрямках) , у тому числі й анізотропія твердості, що обумовлено особливостями внутрішньої будови кристалів. Твердість міняється не тільки від грані до грані, але й нерідко в межах однієї й тої ж грані до грані, але й нерідко в межах однієї й тої ж грані кристала, що необхідно враховувати при обробці алмаза й при роботі з алмазам інструментом. Так, при обробці одного алмаза іншим їх варто так взаємно орієнтувати, щоб обробка вироблялася в напрямку найменшої твердості, а зношування алмазного інструмента - у напрямку найбільшої.

Необхідно підкреслити, що межа міцності на вигин і на стиськ в алмаза порівняно низок, тому він досить тендітний і при різкому й сильному ударі може розколотися. Колеться він по системі площин, паралельних певним граням кристала. У мінералогії така властивість називається спайністю. Наявність площин спайності дозволяє при обробці алмаза замість зі шліфування відколювати шматочки кристала, які мають різні дефекти або заважають доданню необхідної форми діаманту або якому-небудь технічному виробу з алмаза. З іншого боку, підвищена крихкість алмаза, будучи, безумовно, <слабким місцем> алмазного інструмента, обумовлює необхідність його оберігання від різких несподіваних ударів. Навіть використання сталевих щипців при сортуванні діамантів вимагає певної навички, інакше можна легко обламати гострі краї каменів.

Треба відзначити, що в древні часи ці дві властивості алмазів - твердість і міцність - найчастіше не розрізнялися. Римський історик і єство випробувач Гай Плиний Старший писав, що <алмаз так пручається ударам молота на ковадлі, що молот розлітається, а саме ковадло розтріськується>. Проведи Плиний сам такий досвід, він би переконався, що саме молот і ковадло в нього б залишилися, а дорогоцінний камінь перетворився в пил. Думка про незламність алмазів під потужними ударами було широко поширене в стародавності, що зафіксовано в письмових документах і усних легендах різних часів і народів.

Інші фізико-механічні властивості.

Важливе значення має дуже низький коефіцієнт тертя алмаза по металі на повітрі - усього 0,1, що пов’язане з утворенням на поверхні кристала тонких плівок адсорбованого газу, що грають роль своєрідного змащення. Коли такі плівки не утвориться, коефіцієнт тертя зростає й досягає 0, 5-0,55. Низький коефіцієнт тертя обумовлює виняткову зносостійкість алмаза на стирання, що перевищує зносостійкість корунду в 90 разів, а інших абразивних матеріалів - у сотні й тисячі разів. У результаті, наприклад, при шліфуванні виробів із твердих сплавів алмазного порошку витрачається в 600-3000 разів менше, ніж будь-якого іншого абразиву.

Для алмаза також характерні найвищий (у порівнянні з усіма відомими в природі матеріалами) модуль пружності й найнижчий коефіцієнт стиську.

Термічні властивості.

Температура плавлення алмаза становить 3700-4000 З. На повітрі алмаз згоряє при 850-1000 З, а в струмені чистого кисню горить слабо-блакитним полум’ям при 720-800 З, повністю перетворюючись в остаточному підсумку у вуглекислий газ. При нагріванні до 2000-3000 З без доступу повітря алмаз переходить у графіт.

Розглянутий мінерал має винятково високу теплопровідність, що обумовлює швидкий відвід тепла, що виникає в процесі обробки деталей інструментом, виготовленим з нього. Крім того, для алмаза характерний низький температурний коефіцієнт лінійного розширення (нижче, ніж у твердих сплавів і стали) . Це властивість алмаза враховується при вставці його в оправу з різних металів і інших матеріалів.

Оптичні властивості.

Середній показник переломлення безбарвних кристалів алмаза в жовтому кольорі дорівнює приблизно 2,417, а для різних квітів спектра він варіює від 2,402 (для червоного) до 2,465 (для фіолетового) . Здатність кристалів розкладати білий колір на окремі ськладові називається дисперсією. Для алмаза дисперсія дорівнює 0,063. Як показники переломлення, так і дисперсія алмаза набагато перевищують аналогічні властивості всіх інших природних прозорих речовин, що й обумовлює в сполученні із твердістю неперевершені якості алмазів як дорогоцінних каменів. Високе переломлення в сукупності з надзвичайно сильною дисперсією викликає характерний блиськ відполірованого алмаза, названий алмазним.

Одним з найважливіших властивостей алмазів є люмінесценція. Під дією видимого світла й особливо катодних, ультрафіолетових і рентгенівських променів алмази починають люминесцировать- світитися різними квітами. Рентгенолюминесценция широко застосовується на практиці для витягу алмазів із природи.

Електричні й магнітні властивості.

Алмаз ставиться до ізоляторів: його питомий електричний опір дуже великий. Деякі кристали, однак, мають низький питомий опір і мають властивості напівпровідників. Ці алмази, як правило, блакитного кольору. Дуже високо цінуються й винятково рідкі. Алмаз ставиться до немагнітних мінералів, але деякі їхні різновиди мають слабкі парамагнітні властивості, які в основному пов’язані із присутністю домішки азоту. Іноді магнітні властивості надають алмазам і механічні включення в них магнітних мінералів - магнетиту й ільменіту. Це необхідно враховувати при витягу алмазів з породи, тому що при магнітній сепарації <магнітні> алмази будуть попадати в магнітну фракцію й можуть бути пропущені.

Фарбування Більшість природних алмазів безбарвно, однак нерідкі такі камені найрізноманітніших квітів і відтінків. Найбільше часто зустрічаються алмази зі слабким жовтуватим відтінком, а також зеленуваті. У родовищах Південної Африки найчастіше попадаються бурі алмази; за рахунок значних домішок аморфного вуглецю вони можуть здобувати зовсім чорне фарбування. А от рожеві, рубиново червоні, рожево-лілові й сині дуже рідкі. Що стосується алмазів сапфирово синього кольору, те це, як ми вже відзначали, явище виняткове, і цінуються вони відповідно дуже високо.

Поверхня алмазів з найбільш древніх родовищ (вік яких перевищує 1 млрд. років) має зелене фарбування, що, однак, зникає при механічній обробці кристала. Учені пояснюють виникнення зеленої <сорочки> на алмазах тривалим впливом на них природного радіоактивного опромінення. Зараз це явище відтворене експериментально.

Pages: 1 2