Удивительный мир алмаза

Алмаз известен людям с незапамятных времен. Старинные легенды позволяют предполагать, что первые находки алмазов в Индии относятся к 3 тысячелетию до н. э. Долгое время исключительно высокая твердость камня являлась непреодолимым препятствием для европейских ювелиров, и все попытки обработать этот минерал терпели неудачу.

Долго оставался неизвестным и химический состав таинственного камня, не поддававшегося воздействию самых сильных кислот и щелочей. Некоторые ученые даже думали, что алмаз состоит из особого химического элемента – алмазной земли.

Однако, уже на рубеже 18-19 вв. химическая природа алмаза была точно установлена. Английский химик С. Теннант в 1797 г. Сжег алмаз в плотно закрытом золотом сосуде, заполненном кислородом, и установил, что образовавшийся при этом газ является двуокисью углерода. Таким образом, алмаз состоит из одного химического элемента – углерода! Аналогичный химический состав имеет графит, древесный и каменный уголь, сажа, т. е. весьма распространенные и далеко не самые привлекательные по внешнему виду вещества. А если так, то в чем причина совершенно различного внешнего облика этих веществ? Наш земляк, известный ученый М. В. Ломоносов предположил, что причиной необычайной твердости алмаза является «сложение его из частиц тесно соединенных». Лишь в начале 20 в. с помощью рентгеновских лучей удалось расшифровать атомную структуру алмаза и графита. Были установлены существенные различия в пространственном расположении атомов. У алмаза они размещаются очень плотно.

Чистые кристаллы прозрачны не только для светового, но и для рентгеновского излучения, что позволяет легко определять алмазы среди других минералов, а также отличать бриллианты от всевозможных подделок! А вот ультрафиолетовое излучение большая часть алмазов не пропускает.

Твердость является весьма важным свойством алмаза, определяющим его исключительно большую роль в производственной деятельности человека. Для определения относительной твердости минералов используется шкала Ф. Мооса. Шкала включает десять минералов- эталонов, расположенных в порядке возрастания твердости от 1 до 10, где каждый из минералов, представляющий собой эталон твердости, царапает предшествующий. Алмаз, обладающий наивысшей твердостью оставляет глубокие борозды на всех минералах и при этом не получает не малейших изменений!

Алмаз не поддается воздействию самых сильных кислот (соляной, серной, азотной, плавиковой), даже доведенных до кипения. Не реагирует он и со щелочами. И лишь в расплавах едких щелочей, селитры или соды алмаз окисляется и сгорает.

Алмаз не только очень сильно преломляет и отражает световые лучи, но и обладает еще одним важным оптическим свойством, обуславливающим исключительную красоту этого камня. Оно заключается в большом различии показателей преломления алмаза для лучей разного цвета. Благодаря этому у алмаза сильно выражено свойство разложения белого света на составляющие его цвета радуги. По этой причине один и тот же камень кажется окрашенным в различные цвета в зависимости от положения источника света и наблюдателя.

2. Практический опыт.

ОПЫТ « Цвета радуги»

Требуется:

▪ Фонарик

▪ Прямоугольный лоток с низкими краями

▪ Лист белого картона

Ход опыта:

Определим разложение белого света на семь цветов радуги, то есть спектра.

1. Наполним лоточек водой.

2. Поставим зеркало в лоток приблизительно с наклоном 45 градусов.

3. Направим свет фонарика на погруженную в воду часть зеркала.

4. Поставим картон перед зеркалом, чтобы поймать отраженные лучи.

Результат: на картоне появиться отражение всех цветов радуги.

Вывод: Это происходит потому, что пучок света отраженный зеркалом на выходе из воды преломляется. Цвета, составляющие белый свет, имеют разные углы преломления, поэтому они падают в разные точки и становятся видимыми.

3. Использование алмазов в промышленном производстве.

Алмазы известны человеку на протяжении нескольких тысячелетий, однако впервые гранить эти драгоценные камни стали только в 14 веке. Встречающиеся в природе кристаллы редко имеют форму правильных многогранников. Обычно их грани развиты неравномерно, имеют трещины, штрихи, нередки посторонние включения. Поэтому в природных кристаллах обычно нет игры света, и до изобретения способа огранки и шлифовки они не имели той цены, которую приобрели в последствии. Еще в древней Индии было замечено, что при трении одного алмаза о другой их грани шлифуются и блеск возрастает. Природные алмазы имеют форму октаэдра, и в начале мастера лишь шлифовали естественные грани камня. Такие алмазы называли «остроконечными» или «алмазными наконечниками». В дальнейшем люди старались обрабатывать алмаз так, что бы возможно большее количество лучей света, падающих на его грани, претерпевало поверхностное и внутреннее отражение. Для этого камням требовалось придавать форму многогранника с определенной взаимной ориентировкой граней. Около 1400 г. Появились «камни с площадкой» - спиленной верхушкой. Нижний острый угол камня также чуть подпиливали. Считается, что первым среди европейцев научился шлифовать алмазы Людвиг Беркем. В 1454 г. Он огранил свой первый алмаз, который в последствии получил на звание «Санси».

Настоящая красота, блеск и феерическая «игра» лучей света у алмазов раскрывается и достигается в результате специальной механической обработки природных прозрачных кристаллов, которые после этого называются бриллиантами.

Свойства алмаза определяют его широкое применение в промышленности. Но там используются преимущественно алмазы не пригодные для огранки: непрозрачные, с многочисленными включениями, алмазная крошка

Алмазы применяют при бурении горных пород и механической обработки самых разнообразных материалов, благодаря исключительной твердости, которая, в 150 раз выше, чем у корунда и в десятки раз выше, чем у лучших сплавов, применяемых для изготовления резцов. Более половины технических алмазов идет на изготовление специального инструмента: резцов, сверл. Обработанные алмазным резцом поверхности не требуют шлифовки, на них нет микротрещин, в результате многократно увеличивается срок службы получаемых деталей. Алмазы используют и при вытачивании рубиновых камней для часовых механизмов. Широкое применение находят и алмазные порошки. Только с их применение удалось создать уникальные сверла (алмазные «жала»), которые позволяют высверливать отверстия в стекле диаметром 2 мм и длиной до 850 мм! Алмазные порошки применяют и для огранки всех остальных самоцветов, в том числе и алмазов.

Физические свойства алмаза позволяют использовать их в качестве счетчика быстрых частиц при ядерном излучении, под действием заряженной частицы в алмазе происходит вспышка и возникает импульс тока. Кроме этого алмаз является наиболее ценным материалом для счетчиков в медицине и для внутриполостных исследований.

Вывод: Значение этого минерала для промышленности огромно, т. к. он незаменим во многих отраслях, а в ювелирной промышленности более красивого камня нет!

4. Превращение алмазов в бриллианты.

Обработка алмазов заключается в раскалывании или распиливании, последующей обточке и огранке кристаллов со всех сторон, для придания им особой формы.

Рассмотрим операции более подробно:

• Раскалывание позволяет при незначительных потерях сырья разделять кристаллы на части для более эффективного их использования. Эта операция требует большого мастерства, так как даже при одном неосторожном ударе алмаз может быть превращен в осколки, непригодные для изготовления бриллиантов.

• Распиливание необходимо для разделения кристаллов на части. Процесс распиливания крупных кристаллов длился раньше по многу месяцев Алмаз «Регент», весивший 410 карат распиливали около двух лет!

• Обточка алмазов – одна из самых ответственных операций. От нее зависит качество готовых камней. Цель – придать форму будущему бриллианту, подготовить его к огранке, убрать дефекты.

• Огранка (шлифование и полирование) – это придание поверхности заготовки закономерно расположенных граней определенной формы, получение зеркально-гладких поверхностей на полученных гранях. Огранка – это самая сложная и ответственная операция при изготовлении бриллиантов. Здесь требуются не только знания, опыт, но и художественный вкус. Форма многогранника в целом и взаимное расположение граней делается с таким расчетом, что бы большая часть падающего на камень света проникала внутрь, но не проходила насквозь, а возвращалась бы обратно.

Обработка крупных камней длится месяцами, а уникальных занимает несколько лет. Получаемые в итоге бриллианты составляют около ½, а иногда лишь 1/3 первоначальной массы сырого алмаза. Конечная стоимость камня при этом удваивается или утраивается. Перед огранкой крупных алмазов выполняются специальные расчеты, имеющие цель установить такую форму будущего бриллианта, которая обеспечит наилучшую игру и позволит максимально сохранить массу исходного камня.

Процесс превращения алмазов в бриллиант показан в фильме «Производство огранки алмазов в бриллиант».

Это интересно:

• Само название произошло от греческого слова «адамас» - «непреодолимый»: по твердости равных алмазу нет. Этот камень всегда символизировал чистоту, твердость, непреодолимость. В Древнем Риме рабу, который мог разбить алмаз давали свободу.

• Считается, что алмаз обладает магическими свойствами: алмаз способен отогнать страхи и отгородить владельца от негативных влияний. Алмаз оберегает от чар колдунов и магов, отражая злую энергию. Считается, что «работают» только те алмазы, которые приобретены честным путем, без принуждения и насилия, в противном случае алмаз может сослужить не добрую службу своему владельцу. Наибольшей силой обладает камень, полученный в подарок или переданный по наследству.

• Древние индусы считали, что «вибрации» алмаза оказывают положительное влияние на различные органы тела, в особенности на сердце и мозг. Алмаз снижает высокую температуру, снимает усталость и активизирует обмен веществ. Людям импульсивным, с повышенным давлением, постоянно носить украшения с алмазами не рекомендуется.

• Крупнейшим в мире алмазом был «Куллинан», названный так по имени одного из владельцев южноафриканского рудника. Найденный в январе 1905 г. , камень весил 3106 карат и достигал размеров кулака (5*6,5*10 см) и являлся лишь обломком очень крупного кристалла.

• В Алмазном фонде в Москве хранятся удивительные камни, например знаменитый бриллиант «Орлов» (194,8 карата, размеры 22*32*35 мм). Это редкой красоты камень украшал один из индийских храмов, потом попал в Европу. Фаворит Екатерины II Григорий Орлов уплатил за него 400 тыс. рублей золотом и подарил императрице. Другой камень, которым владеет Россия – бриллиант «Шах» (88,7 карата) это единственный в мире камень, на гранях которого сделана надпись: имена владельцев на арабском языке. Бриллиант принадлежал персидским шахам и был передан России в качестве компенсации за убийство российского посла в Персии Александра Грибоедова.

• Алмазы с редкой и красивой окраской ценятся особо высоко. Так, Павел I купил бриллиант красно-розового цвета массой 10 карат (1 карат – 0,2 г) за 100 000 руб. (корова в те времена стоила около 5 руб. ).

• Этот камень необычайно прочен. При воздействии на алмаз постоянно возрастающего направленного усилия (гидравлический пресс) алмаз входит в сталь, «как в масло», но в тоже время он и хрупок. Использование стальных щипцов при сортировке бриллиантов требует определенного навыка, поскольку недостаточно осторожное обращение с ними приводит к выкрашиванию, обламыванию острых краев камней.

• В 2000 году на ФГУП «Звездочка» г. Северодвинск было создано производство по огранке алмазов в бриллианты. 2002 году были в ведены в эксплуатацию 110 рабочих мест, и в этом же году была произведена огранка первой партии архангельских алмазов. Есть предположение, что в архангельской алмазоносной области встречаются алмазы уникального цвета, которого нет больше нигде в мире, - сиреневого.