Физико-механические свойства алмазов - Алмаз, свойства, добыча и месторождения

Алмамз -- минерал, кубическая аллотропная форма углерода. При нормальных условиях метастабилен то есть может существовать неограниченно долго. В вакууме или в инертном газе при повышенных температурах постепенно переходит в графит. Для измерения веса алмазов принят метрический карат - 0,2 грамма или 200 миллиграммов.

Главные отличительные черты алмаза -- высочайшая среди минералов твердость (но в то же время хрупкость), он отмечен немецким минералогом и геологом Моосом в его шкале твердости баллом 10, но различие в твердости между алмазом и корундом, который имеет твердость 9 по шкале Мооса, огромно. Трудно измерить абсолютную твердость алмаза, но различные методы определения относительной твердости дали цифры, указывающие, что алмаз в 90-180 раз тверже корунда. Гранильщики опытным путем нашли, что твердость алмаза меняется в зависимости от направления в кристалле, причем направление, соответствующее грани октаэдра, характеризуется наибольшей твердостью, а направление, отвечающее грани куба, - наименьшей. У него наиболее высокая теплопроводность среди всех твердых тел 900--2300 Вт/(м-К)[2], большие показатель преломления и дисперсия. Алмаз является диэлектриком. У алмаза очень низкий коэффициент трения по металлу на воздухе -- всего 0,1, что связано с образованием на поверхности кристалла тонких пленок адсорбированного газа, играющих роль своеобразной смазки. Когда такие пленки не образуются, коэффициент трения возрастает и достигает 0,5--0,55. Высокая твердость обусловливает исключительную износостойкость алмаза на истирание. Для алмаза также характерны самый высокий (по сравнению с другими известными материалами) модуль упругости и самый низкий коэффициент сжатия. Энергия кристалла составляет 105 Дж/г-ат, энергия связи 700 Дж/г-ат -- менее 1 % от энергии кристалла.

Температура плавления алмаза составляет 3700--4000 °C при давлении 11 ГПа. На воздухе алмаз сгорает при 850--1000 °C, а в струе чистого кислорода горит слабо-голубым пламенем при 720--800 °C, полностью превращаясь в конечном счете в углекислый газ. При нагреве до 2000 °C без доступа воздуха алмаз переходит в графит за 15-30 минут[1]. Средний показатель преломления бесцветных кристаллов алмаза в желтом цвете равен примерно 2,417, а для различных цветов спектра он варьируется от 2,402 (для красного) до 2,465 (для фиолетового). Способность кристаллов разлагать белый свет на отдельные составляющие называется дисперсией. Для алмаза дисперсия равна 0,063.

Алмаз кристаллизуется в виде октаэдров (правильный многогранник, имеющий восемь треугольных граней) со сверкающими гладкими гранями и реже - в виде кубов с грубо протравленными гранями.

Несмотря на свою исключительную твердость, алмаз под воздействием сильного удара легко раскалывается по плоскостям, параллельным граням правильного октаэдра. Это свойство алмаза используется для того, чтобы придать камням определенную форму еще до их огранки и шлифовки.

Одним из важных свойств алмазов является люминесценция. Под действием солнечного света и особенно катодных, ультрафиолетовых и рентгеновских лучей алмазы начинают люминесцировать -- светиться различными цветами. Под действием катодного и рентгеновского излучения светятся все разновидности алмазов, а под действием ультрафиолетового -- только некоторые. Рентген люминесценция широко применяется на практике для извлечения алмазов из породы.

Большой показатель преломления, наряду с высокой прозрачностью и достаточной дисперсией показателя преломления (игра цвета) делает алмаз одним из самых дорогих драгоценных камней (наряду с изумрудом и рубином, которые соперничают с алмазом по цене). Алмаз в естественном виде не считается красивым. Красоту придает алмазу огранка, создающая условия для многократных внутренних отражений. Ограненный алмаз называется бриллиантом.

Чаще всего алмазы не имеют цвета, но существуют исключения. Таинственно исчезнувший в начале столетия "Фиорентино" весом 137 карат был золотисто-желтого цвета. Знаменитый "Орлов" весом 199,6 карат имеет зеленовато-голубой отлив. Бриллиант "Хоуп" массой всего 45,5 карата (или 9,1 г) имеет редчайший глубокий сапфирово-синий цвет замечательной чистоты. Алмазы массой более 15 карат - редкость, массой в сотни карат - величайшая редкость.

Очень ценятся красные алмазы, которых существует всего лишь 10 в мире, в том числе единственный известный в мире пурпурно-малиновый алмаз.

Похожие статьи




Физико-механические свойства алмазов - Алмаз, свойства, добыча и месторождения

Предыдущая | Следующая