A gyémánt minőségi összetétele. A gyémánt képlete, kémiai és fizikai tulajdonságai. Gyémántkivonási technológiák

GYÉMÁNT (török. almas, görögül adamas - elpusztíthatatlan, legyőzhetetlen * a. gyémánt; n. Diamant; f. gyémánt; és. diamante) - a natív kristályos köbös módosulata.

A gyémánt szerkezete. A gyémánt térbeli kristályrácsának egységcellája egy lapközpontú kocka, amelynek belsejében további 4 atom található (ábra).

Az egységcella élmérete a 0 = 0,357 nm (t = 25 °C és P = 1 atm). legrövidebb távolság két szomszédos atom között C = 0,154 nm. A gyémánt szerkezetében lévő szénatomok erős kovalens kötéseket alkotnak, amelyek 109°28"-os szöget zárnak be egymáshoz képest, így a gyémánt a természetben ismert legkeményebb anyag. A gyémánt szalagszerkezetében a nem függőleges átmenetek sávköze 5,5 eV, függőlegesnél - 7,3 eV, vegyértéksáv szélessége 20 eV Elektronmobilitás mn = 0,18 m 2 /V.s, lyukak mr = 0,15 m 2 /V.s.

A gyémánt morfológiája. A gyémántkristályok oktaéder, rombikus dodekaéder, kocka és tetraéder formájúak, sima és lamellás lépcsős felülettel vagy lekerekített felülettel, amelyekre különféle kiegészítőket fejlesztettek ki. Egyszerű és kombinált formájú, lapított, megnyúlt és bonyolultan torzított kristályok, a spineltörvény szerinti összenövések és egymásba szaporodás ikrei, párhuzamos és véletlenszerűen orientált benövések jellemzik. A gyémánt fajtái polikristályos képződmények: gyöngy - számos apró csiszolt kristály és szabálytalan alakú, szürke és fekete szemcsék egymásbanövései; ballák - sugárirányban sugárzó szerkezetű szferulitok; carbonado - kriptokristályos, sűrű, zománcszerű felületű vagy salakszerű porózus képződmények, amelyek főleg szubmikroszkópos (kb. 20 mikronos) gyémántszemcsékből állnak, egymással szorosan összeforrva. A természetes gyémántok mérete a mikroszkopikus szemcséktől a nagyon nagy, több száz és több ezer karátos (1 karát = 0,2 g) kristályokig terjed. A bányászott gyémántok tömege általában 0,1-1,0 karát; a nagyméretű (100 karát feletti) kristályok ritkák. A táblázat a világ legnagyobb belekből kinyert gyémántjait mutatja.

Kémiai összetétel. A gyémánt Si, Al, Mg, Ca, Na, Ba, Mn, Fe, Cr, Ti, B szennyeződéseket tartalmaz. H, N, O, Ar és más elemek radioizotóp a-részecskéi segítségével. a fő szennyeződés, amely nagy hatással van a fizikai tulajdonságok gyémánt. Az ultraibolya sugárzásnak átlátszatlan gyémántkristályokat I. típusú gyémántoknak nevezzük; az összes többi II. típusú. Az I. típusú gyémántkristályok túlnyomó többségében a nitrogéntartalom körülbelül 0,25%. Kevésbé elterjedt a II-es típusú nitrogénmentes gyémánt, amelyben a nitrogén-keverék aránya nem haladja meg a 0,001%-ot. A nitrogén izomorf módon kerül be a gyémánt szerkezetébe, és önmagában vagy szerkezeti hibákkal (üres helyekkel, diszlokációkkal) kombinálva alakítja ki a színért, a lumineszcenciáért, az ultraibolya, optikai, infravörös és mikrohullámú tartományban történő abszorpcióért felelős központokat, a röntgenszórás természetét, stb.

Fizikai tulajdonságok. A gyémántok lehetnek színtelenek vagy finom színárnyalatúak, valamint különböző mértékben világos sárga, barna, mályva, zöld, kék, kék, tejfehér és szürke (feketéig) színek. Ha töltött részecskékkel sugározzák be, a gyémánt zöld vagy kék színt kap. A fordított folyamatot - a színes gyémánt színtelenné alakítását - még nem hajtották végre. A gyémántot erős ragyogás, magas törésmutató (n = 2,417) és kifejezett diszperziós hatás (0,063) jellemzi, amely sokszínű fényjátékot okoz. A gyémántkristályokban rendszerint anomális kettős törés jelenik meg a szerkezeti hibákból és zárványokból származó feszültségek miatt. A gyémántkristályok átlátszóak, áttetszőek vagy átlátszatlanok a telítettségtől függően, mikroszkopikus grafitzárványokkal, egyéb ásványokkal és gáz-folyadék vakuolákkal. Ultraibolya sugárzással megvilágítva az átlátszó és áttetsző gyémántkristályok jelentős része kék, világoskék és ritkábban sárga, sárgászöld, narancssárga, rózsaszín és vörös színben lumineszkál. A gyémántkristályok (ritka kivételektől eltekintve) röntgensugárzás hatására lumineszkálnak. A gyémánt fényét a katódsugarak gerjesztik, és amikor gyors részecskék bombázzák. A gerjesztés eltávolítása után gyakran megfigyelhető változó időtartamú utófény (foszforeszcencia). A gyémánt elektro-, törzs- és termolumineszcenciát is mutat.

A gyémántot, mint a természet legkeményebb anyagát, számos szerszámban használják fűrészelésre, fúrásra és minden egyéb anyag feldolgozására. A Mocca 10-es skálán relatíve a maximális abszolút mikrokeménység az arc behúzásával mérve (111), 0,1 TPa. A gyémánt keménysége a különböző krisztallográfiai felületeken nem azonos; a legkeményebb az oktaéder lap (111). A gyémánt nagyon törékeny, nagyon tökéletes a hasítása a (111) arc mentén. Young modulusa 0,9 TPa. Az átlátszó gyémántkristályok sűrűsége 3515 kg / m 3, áttetsző és átlátszatlan - 3500 kg / m 3, egyes ausztrál gyémántok esetében - 3560 kg / m 3; oldalán és a carbonado porozitásuk miatt 3000 kg/m 3 -re csökkenthető. A gyémántkristályok tiszta felülete magas (érintkezési szög 104-105°). A természetes gyémántokban, különösen az alluviális lerakódásokból származó gyémántokban, a felületen a legvékonyabb filmrétegek képződnek, amelyek növelik annak nedvesíthetőségét.

A gyémánt dielektrikum. A fajlagos ellenállás r minden I. típusú nitrogén gyémánt kristály esetén 10 12 -10 14 Ohm.m. A II-es típusú nitrogénmentes gyémántok között néha vannak olyan kristályok, amelyekben r kisebb, mint 10 6 Ohm.m, néha legfeljebb 10-10 -2. Az ilyen gyémántok r típusú vezetőképességgel és fényvezető képességgel rendelkeznek, és azonos feltételek mellett a II. típusú gyémántban a fényáram egy nagyságrenddel nagyobb, mint az I. típusú gyémántban gerjesztett fényáram A gyémánt diamágneses: az egységnyi tömegre eső mágneses szuszceptibilitás 1,57. 10 -6 SI egység 18°C-on. A gyémánt minden savnak ellenáll még magas hőmérsékleten is. Lúgok KOH, NaOH és más anyagok olvadékaiban O, OH, CO, CO 2, H 2 O jelenlétében a gyémánt oxidatív feloldódása következik be. Egyes elemek (Ni, Co, Cr, Mg, Ca stb.) ionjai katalitikus aktivitással rendelkeznek, és felgyorsítják ezt a folyamatot. A gyémánt magas hővezető képességgel rendelkezik (különösen a nitrogénmentes II-es típusú gyémántok). Nál nél szobahőmérséklet hővezető képességük 5-ször nagyobb, mint a Cu, és az együttható csökken a hőmérséklet emelkedésével 100-400 K tartományban 6-0,8 kJ / m.K. A gyémánt polimorf átalakulása atmoszférikus nyomáson 1885±5°C hőmérsékleten megy végbe a kristály teljes térfogatában. A gyémántkristályok (III) felületén a hatás hatására grafitfilmek képződése már 650°C-tól előfordulhat. Levegőben a gyémánt 850°C hőmérsékleten ég.

Elterjedtsége és eredete. Gyémántokat találtak meteoritokban, meteoritkráterekhez kötődő becsapódásos kőzetekben (asztroblémákban), a bennük található pregitikus és eklogitikus összetételű kis mélyköpenykőzetekben, valamint másodlagos forrásokban - különböző korú és eredetű helytartókban ( stb.) . Nincs egyetértés a gyémántok eredetét illetően. Egyes tudósok úgy vélik, hogy a gyémántok magukban a kimberlit csövekben kristályosodnak ki kialakulásuk során, vagy a sekély (3-4 km) mélységben előforduló köztes kamrákban (szubvulkáni kamrák). Mások úgy vélik, hogy a gyémántok nagy mélységben képződnek az alapkimberlit olvadékban, és tovább kristályosodnak, ahogy az a csúcsra emelkedik. Az a gondolat, hogy a gyémántok genetikailag rokonok a különféle kőzetekkel, és a kimberlitekben található egyéb xenogén anyagokkal együtt eltávolíthatók belőlük, a leginkább indokolt. Vannak más elképzelések is a gyémánt keletkezésével kapcsolatban (például alacsony nyomáson végzett kristályosítás mélységből származó szén és a gazdakőzetek karbonátjainak felhasználásával).

Gyémánt betétek. Ipari jelentőségűek a gyémánttartalmú kimberlit kőzetek és az eróziójuk miatt keletkezett hordaléklerakódások. A kimberlitek főleg az ősi és; főként csőszerű testek jellemzik őket, valamint a husky ill. A kimberlit csövek méretei egytől több ezer méterig terjednek a keresztmetszetben (például a Mwadui cső Tanzániában 1525x1068 m paraméterekkel). Több mint 1500 kimberlit testet ismernek minden platformon, de csak néhány gyémánt rendelkezik ipari tartalommal. A gyémántok rendkívül egyenetlenül oszlanak el a kimberlitekben. A 0,4 karát/m 3 és annál nagyobb gyémánttartalmú csövek iparinak minősülnek. Kivételes esetekben, amikor a csövek megnövelt százalékban tartalmaznak jó minőségű gyémántot, az alacsonyabb tartalmú, például 0,08-0,10 karát/m 3 (Jägersfontein Dél-Afrikában) kitermelése jövedelmező lehet. A kimberlitekben a 0,5-4,0 mm méretű (0,0025-1,0 karátos) kristályok dominálnak. Súlyhányaduk általában a visszanyert gyémántok össztömegének 60-80%-a. Az egyéni betétek tartalékai tízmilliókat tesznek ki. A legnagyobb elsődleges gyémántlelőhelyeket Tanzániában, Lesotho-ban, Sierra Leonéban és másokban tárták fel.

Dúsítás. Az alluviális üledékekben a kőzetet először mossák, hogy eltávolítsák a kötőagyagtömeget és elválasztsák a nagy törmelékanyagot; az izolált laza anyag négy osztályba sorolható: -16+8, -8+4, -4+2, -2+0,5 mm. gravitációs módszerekkel (nedves és levegős, dúsítás nehéz szuszpenziókban, koncentráló edényekben) állítják elő. A kis gyémántok és gyémántforgácsok kivonásához fóliát és habot használnak a felület előzetes tisztításával. Reagensek: aminok, aeroflotok, zsírsavak, kerozin, krezilsav. A gyémántok kinyerésére a legszélesebb körben a zsíros eljárást alkalmazzák (2-0,2 mm-es szemcsék esetében), amely a gyémántok szelektív zsíros felületekhez tapadó képességén alapul. Zsírbevonatként vazelint, petróleumot, autolt és ezek keverékét paraffinnal, olajsavval, nigrollal stb. használják. rossz elektromos vezető). A viszonylag nagy gyémántok kinyerésére röntgen-lumineszcens módszert alkalmaznak, amely a gyémántkristályok lumineszcens képességén alapul (röntgen lumineszcens gépek).

Alkalmazás. A gyémántokat ékszerre és műszakira osztják. Az előbbiek nagyon átlátszóak. A legértékesebbek a színtelen gyémántok (" tiszta víz") vagy jó színnel. Minden más bányászott gyémánt minőségétől és méretétől függetlenül műszaki gyémántnak minősül. A CCCP-ben a gyémántok a műszaki előírások szerint kerülnek válogatásra, amely a gyémántok felhasználási területeinek bővülésével egészül ki. A nyers gyémántok típusától és céljától függően minőség szerint kategóriákba sorolhatók, minden kategóriában vannak olyan csoportok és alcsoportok, amelyek meghatározzák a gyémántkristályok méretét, alakját, kijelölésének konkrét feltételeit. A világon bányászott gyémántok körülbelül 25%-át használják fel. az ékszeriparban gyémánt készítésére.

A rendkívül nagy keménységű gyémántok nélkülözhetetlenek különféle szerszámok és eszközök (és anyagok keménységének mérésére szolgáló bemélyedők, húzószerszámok, profilométer-tűk, profilográfok, áramszedők, fúrók, marók, tengeri kronométerekhez alkalmazott kövek, üvegvágók) gyártásához. stb.). A gyémántokat széles körben használják csiszolóporok és paszták gyártására, gyémántfűrészek utántöltésére. Gyémántszerszámokkal dolgoznak meg egyes fémeket, félvezető anyagokat, kerámiát, építőipari vasbeton anyagokat, kristályt stb.. Számos egyedi tulajdonság kombinációja miatt a gyémántokból olyan elektronikai eszközöket lehet készíteni, amelyeket erős elektromos térben történő működésre terveztek, magas hőmérsékleten, körülmények között haladó szint sugárzás, agresszív kémiai környezetben. Gyémántok bázisán nukleáris sugárzás detektorokat, elektronikus készülékekben lévő hűtőbordákat, termisztorokat és tranzisztorokat hoztak létre. A gyémántok infravörös sugárzás átlátszósága és a röntgensugárzás gyenge abszorpciója lehetővé teszi, hogy infravörös vevőkészülékekben, magas hőmérsékleten és nyomáson történő fázisátalakulások tanulmányozására szolgáló kamrákban használják őket.

Szintetikus gyémántok. Az 50-es évek közepén. megkezdte a műszaki gyémántok ipari szintézisének fejlesztését. Főleg kis egykristályokat és nagyobb polikristályos képződményeket, például ballákat és karbonádót szintetizált. A fő szintézismódszerek a következők: statikus - fém-grafit rendszerben nagy nyomáson és hőmérsékleten; dinamikus - a grafit polimorf átmenete a gyémántokban lökéshullám hatására; epitaxiális - gyémántfilmek növekedése gyémánt magvakon gáznemű szénhidrogénekből alacsony nyomáson és körülbelül 1000 ° C hőmérsékleten. A szintetikus gyémántokat ugyanúgy használják, mint a természetes ipari gyémántokat. A szintetikus gyémántok össztermelése jelentősen meghaladja a természetes gyémántok termelését.

A gyémánt a világ legkeményebb ásványa, és a szén allotróp formája. A gyémánt legközelebbi rokona a grafit, amely ugyanabból az anyagból készül, mint a ceruzahegyek készítéséhez.

Az ásvány nevét az ógörög adamas szóból kapta, ami fordításban "legyőzhetetlent" jelent.

Jellemzők és típusok

A gyémántok ásványok, amelyek főbb jellemzői a következők:

A legnagyobb keménység ( 10 a Mohs keménységi skálán);

Ugyanakkor nagy ridegség;

Szilárd anyagok közül a legnagyobb hővezető képesség (900-2300 c.u.)

Nem vezeti az elektromosságot;

Olvadáspont - 4000 °C;

Égési hőmérséklet - 1000 ºC;

Lumineszcenciája van.

A gyémánt 96-98%-ban szénből áll. A többi különböző kémiai elemek szennyeződései, amelyek árnyékot adnak az ásványnak. A legtöbb természetes gyémánt sárgás vagy barnás színű. Kék, kék, zöld, piros és fekete gyémánt is megtalálható a természetben.

A feldolgozás és vágás után a színbevonat eltűnik, így a gyémántok túlnyomó többsége színtelen. A színes gyémántok rendkívül ritkák. A leghíresebbek közé tartozik: Drezda (zöld), Tiffany gyémánt (sárga) és Porter Rhodes (kék).

A gyémánt valódiságának meghatározásának egyik módja meglehetősen egyszerű: egy speciális, vastag tintát tartalmazó filctollal vonalat húznak a felületre. Ha a vonal állandó marad, akkor a gyémánt valódi. A hamisítványokon a vonal cseppekre omlik.

Betétek és termelés

(Egy hihetetlen kőbánya, amelyben nagyon hosszú ideig gyémántokat bányásztak, található Mir faluban, Sakha, Jakutia)

Gyémántlelőhelyeket az Antarktisz kivételével minden kontinensen találtak. A természetben a gyémántok helytartók formájában fordulnak elő, de legtöbbjük kimberlit csövekben található. A kimberlit csövek egyfajta "lyukak" a földkéregben, amelyek a gázok robbanása során keletkeznek. A szakértők szerint ezek a csövek tartalmazzák a Föld összes gyémántjának 90%-át.

A leggazdagabb gyémántlelőhelyek Botswanában, Oroszországban, Kanadában, Ausztráliában és Dél-Afrikában találhatók. Évente több mint 130 millió karátnyi (körülbelül 30 tonna) gyémántot bányásznak a világon. Oroszország a világon az első helyen áll a gyémántbányászatban (a világtermelés 29%-a), csak a talált ásványok értékében enged Botswanának.

Oroszországban az első gyémántot 1829-ben találták meg a Perm régióban. Most ennek a mezőnek a neve "Diamond Key". Később lerakódásokat fedeztek fel Szibériában és az Arhangelszk régióban. A legnagyobb lelőhely a Krasznojarszk Terület és Jakutia határán található. Feltehetően körülbelül egy billió karátot tartalmaz.

2015-ben új típusú gyémántlelőhelyet fedeztek fel Kamcsatkában. Ezek az úgynevezett "Tolbachin" gyémántok, amelyeket a vulkán megkeményedett lávájában találtak. Néhány itt vett mintában már több száz gyémántot találtak.

A legnagyobb gyémántot 1905-ben találták Dél-Afrikában. Cullinannak hívják. Súlya 3106 karát. A gyémántból 96 kicsi és 9 nagy gyémántot kaptak, amelyek közül a legnagyobb az "Afrika csillaga" (530 karát). Ez a gyémánt most az angol uralkodók jogarát díszíti, és a Towerben őrzik.

1939-ben O. Leipunsky orosz fizikus szerzett először szintetikus gyémántot. 1963 óta pedig beindították a szintetikus gyémántok sorozatgyártását, amelyeket széles körben használnak a mérnöki és ékszeriparban.

Gyémántok alkalmazása

A természetes gyémántok túlnyomó többségét (legfeljebb 70%) ékszerekben használják - ékszerekhez. A világ gyémánttermelésének csaknem 50%-a a De Beers cégé, amely 1 karát magas áraival monopóliumot birtokol. BAN BEN Utóbbi időben Az orosz "Alrosa" cég, amely a világ 9 országában vezeti a fejlesztést és a gyártást, kiesett vezetőként.

Alkalmazás az iparban:

Kések, fűrészek, marók, fúróoszlopok, üvegvágók stb. gyártásához;

Csiszolóanyagként csiszológépek, körök gyártásához;

Az óraiparban;

A nukleáris iparban;

Az optikában;

Kvantumszámítógépek gyártása során;

a mikroelektronika gyártásában.

A kérdés, hogy mi a gyémánt, néha őszintén megtéveszti az embereket, és arra kényszeríti a képzeletüket, hogy képzelődjenek. varázsjáték szélein ragyogó napfény.

Ez a kristály, amely egy profi ékszerész kezébe került, kezdetben nem olyan szép.

Miután útközben találkozott egy arctalan ásványlal, kevesen fogják elhinni, hogy ez egy jövőbeli ékszer.

Mi a gyémánt és hogyan néz ki

Valójában a gyémánt egy természetes ásvány, amely a széntömörítés során keletkezett nagy mélységben, magas hőmérséklet és nagy nyomás mellett.

Átlátszó, sűrű és tartós szerkezettel rendelkezik, amely korlátlan ideig lehetővé teszi a létezését. Magas hővezető képességgel rendelkezik a természetben előforduló többi anyaghoz képest.

A nyersanyag külsőleg teljesen nem vonzó megjelenésű, érdes felülettel, különféle zárványokkal és a rátapadt idegen részecskék miatt fakó színnel. Általában dodekaéder, oktaéder és kocka formájában ábrázolják.

A gyémánt eredete

Az emberek több mint egy évezrede óta ismerik a gyémántot. A "mágikus" kőről az első információt az indiai táblák említik, amelyek egy mennyei ajándékról beszélnek, amely öt természetes alapelvet tartalmaz. Az emberek gyűjtötték és feldolgozták, isteni szobrokkal díszítették, és misztikus tulajdonságokat tulajdonítottak nekik.

Természetesen senki sem gondolta, hogy a kőzetek több tonnás nyomásának köszönhetően, melynek belsejében forrásban lévő láva, túlzottan magas hőmérsékletű, létrejöttek a feltételek az előfordulásához, a magma felszínre kerülésével.

Más szóval, egy ilyen szénkőzet csak magmás hegyvidéki helyekről, kimberlitcsövekből - vulkánokból származik. Néha, a sziklák pusztulása során, kihelyezőit a tenger és a folyópartokon találják.

A régi időkben megjelent érdeklődő kézműveseknek köszönhető, hogy az ásvány próba-tévedés útján teljes pompájában került a világ elé.

Az első drágakő, amely Kr.e. 60 körül jelent meg a világban Indiában, a 800 karátos "Kohinoor" rög lett, a világ összes királyának híres kedvence.

Eredetileg egy csiszolatlan sárga gyémánt volt, amely tiszta fehér lett, miután egy későbbi időpontban újra kivágták.

Később, a 18. század elején a szénásvány első nagy előfordulása Brazíliában, a mai Diamantino városában volt.

De a történelmi adatok szerint az összes első szénlelet a hordaléklerakódások között Indiába vezet, ahonnan a világ leghíresebb és legnagyobb ékszerei kerültek elő.

A gyémántok fajtái

Amikor egy kristályt értékelünk Speciális figyelem nem csak a súly, hanem a minőség, a hibák megléte vagy hiánya is adott. A kapott adatokkal kapcsolatban két típusra oszthatók: ékszer és műszaki(ékszernek nem alkalmas).

Feldolgozás után vágástól függően típusokra is osztják: körte alakú, ovális, kerek, könny alakú, téglalap alakú stb. A csiszolt gyémántokat briliánsoknak nevezik.

A gyémántokat szín szerint is felosztják. Természetesen mindenki megszokta, hogy az egyetlen szín a tiszta fehér és átlátszó, de valójában más árnyalatok is benne rejlenek, a származási helytől és a körülményektől függően.

Tehát a fehér mellett füstös, barna, halványsárga, és a legtöbb ritka színek- piros gyémánt, rózsaszín gyémánt, kék és cián, élénk sárga, zöld és fekete. Az ilyen gyémántot divatosnak nevezik.

Mi a mesterséges gyémánt

Van egy tévhit, hogy a mesterséges gyémánt a természetes, természetes kő jó minőségű hamisítványa.

Tulajdonképpen, mesterséges anyag Tulajdonságait tekintve semmiképpen sem rosszabb a természetesnél, sőt meghaladja a szélek ideális szépségét, bár más körülmények között, minden szabálynak megfelelően termesztették.

A laboratóriumi és a természetes kristályok egyformán nem vonzóak, amíg meg nem dolgozzák őket.

Már a 18. század végén kísérleti módszerrel egy ásvány elégetésekor kiderült, hogy az szénből áll. A tudósok számára ez volt a kezdete a további hosszadalmas kísérleteknek a fajta laboratóriumi létrehozására, de a kísérletek sikertelenek voltak a szükséges felszerelések hiánya miatt.

Csak a 20. században tanulmányozták teljesen a kristályrácsot, és a tudósoknak sikerült szintetizálniuk egy követ, figyelve a hőmérsékletet és a nyomáserőt, de amelynek magjához még mindig természetes kristályra volt szükség.

A kristályok termesztésével kapcsolatos munka nagy lelkesedéssel folytatódott és folytatódik. A tudósok és a technológiák tudása napról napra egyre tökéletesebbé válik, ami lehetővé teszi, hogy a mesterséges gyémánt kristályrácsában és tulajdonságaiban egyre jobban hasonlítson egy természetes drágakőhöz.

A gyémánt fizikai és mechanikai tulajdonságai

A gyémánt natív elemként van besorolva, és a legegyszerűbb kémiai képlete C (szén) és saját kristályrácsa van, amely szénatomok közötti kovalens kötésből áll, ami lehetővé tette, hogy a 10. helyet foglalja el keménységében a Mohs-skálán.

A kovalens kötés a legerősebb, ami erőssé teszi, de az anyag szerkezete néha lehetővé tehet fémes, ionos és hidrogénkötéseket is. A kapcsolatnak két alfaja van - a pi-kötés és a szigma-kötés, amelyek közül az első alfaj kevésbé erős.

Az atomokat összekötő kovalens szigma kötések, amelyek a kristályrács mindkét oldalán helyezkednek el, azonos távolságot biztosítanak közöttük, sűrűbbé téve a tömítést és a szerkezetet. Ez biztosítja a gyémánt keménységét, és jellemzőiben megvan a kiváló dielektrikum, alacsony elektromos vezetőképesség.

A szénkőzet további jellemzői a következők:

• lumineszcencia;
• alacsony összenyomhatóság minden körben külső nyomás alatt;
• törékenység, a gyémánt érzékeny az éles ütésekre;
• a sűrűség egyenetlen, hozzájárul a szélek mentén történő hasadáshoz;
• átláthatóság;
• érzékenység a röntgensugárzásra, amely megtöri a szerkezet keménységét, lehetővé téve, hogy a kék és zöld spektrális részeken világítson;

Gyémántok belső olvadáspontja:

• 3700 és 4000 Celsius közötti hőmérsékleten megolvad;
• levegőben lévő gázkeverékkel 850-1000 fokos égési sérülések;
• az oxigént szén-dioxiddá alakítva a gyémánt kék lánggal ég 700-800 fok között.

A természetben bányászott ásvány kristályos, élekkel, hasadt, mélyedésekkel, növedékekkel.

Gyémánt vágás

Az egyetlen különbség a gyémánt és a briliáns között a vágás, ami ad természetes kő nemes és varázslatos megjelenés. Úgy gondolják, hogy minél ideálisabb a forma kiválasztása, és minél több oldalt alkalmaznak, annál fényesebben ragyog és megtöri a sugarakat.

A vágásoknak 8 fő típusa van:

• "Egy hercegnő" - négyzet alakúés éles sarkok
• "Kerek";
• "Marquise" - arisztokratikus, csónak alakú;
• "Körte" - könnycsepp alakú;
• "Ovális";
• "Szív";
• "Smaragd" - téglalap és nyolcszög alakú;
• "Usher" - négyzet alakú, de azzal nagy mennyiség lépés, mint a "Smaragd".

A gyémántról a briliánsra való átmenet folyamata nagyon hosszú, és különleges készségeket igényel:

1. Először is, magát a kristályt megvizsgálják hibák jelenlétére, amelyek észlelésekor szétosztják, hogy eltávolítsák azokat.
2. A következő lépés a hámozás, ahol a széleket és a sarkokat rögzítik.
3. Csiszolás polírozókorongon, amelyre gyémántport öntenek, lehetővé téve a kő ideális állapotba hozását.
4. Az utolsó szakaszban polírozás történik, amely fényessé teszi a gyémántot.

Jó tudni: a gyémánt létrehozásánál a legfontosabb dolog a helyesen egymásra helyezett élek. Ha nem veszi figyelembe a fénytörést, a fényjátékot, akkor a gyémánt unalmasnak tűnik, és az ilyen köveket házasságnak tekintik.

A gyémántbányászat története Oroszországban

Bizonyítékok vannak arra, hogy a 18. században Jakutia és Szibéria területén egy oroszországi gyémántlelőhelyet fedeztek fel. 1917-ig csak körülbelül 300 követ találtak, de a próbálkozások nem értek véget. A Nagy idején Honvédő Háború az ásványlelőhelyek fejlesztését felfüggesztették és csak annak befejezése után folytatták.

Egy 1949-ben Jakutországba küldött geológiai expedíció fedezte fel a legnagyobb kristálylelőhelyet.

Ezen a Mirny nevű helyen, a tajga közepén fokozatosan nőtt ki egy város, amelynek lakossága érckitermeléssel foglalkozik.

A bányászatot, amelyben bányászzák, a világ legmélyebb kőfejtőjének tartják. A kőbánya mélysége körülbelül 530 méter, a belső szerpentin út pedig eléri a 8 kilométert.

Az orosz vállalatok a versenytársakkal összehasonlítva a kiváló minőségű nyers gyémántok körülbelül 97% -át állítják elő.

Hol és hogyan bányásznak jelenleg gyémántokat?

Az ipar fejlődése előtt a gyémántokat minden országban csak szorgalmas módszerekkel bányászták. Jelenleg Oroszországban, Angolában, Kanadában, Botswanában, Dél-Afrikában és más ércbányászattal foglalkozó országokban az ásvány kitermelése technikailag nagymértékben megkönnyített.

A bányászat elsősorban a lamproit- és kimberlitcsöveket tartalmazó, úgynevezett ősi kratonok helyén, esetenként tetősziklákban folyik.

Jelenleg Oroszország legnagyobb lelőhelyei Jakutszk és az Arhangelszk régió. A közelmúltban az ásvány kis lelőhelyeit fedezték fel a Perm Területen.

A bányászott ásványkövek százalékos arányát és minőségét tekintve továbbra is Oroszország a vezető ország.

Alkalmazások gyémántokhoz

A gyémánt nem csak dekoratív funkcióját tölti be, mint dísz, hanem megvan a maga gyakorlati alkalmazása is. A tudósoknak és a feltörekvő technológiáknak köszönhetően a kidobott ásványokat az élet más területein hasznosították.

Mivel nem minden bányászott anyag alkalmas alávágásra Ékszerek, körülbelül 50%-a elutasításra kerül, majd ipari és ipari igényekre használják fel:

• hőmérséklet- és túlfeszültség-tűrő képessége miatt a gyémántot a távközlésben használják;
• orvosi eszközök és műszerek (szikék, implantátum) gyártásához használtak;
• Almazt adnak a fúrófejhez;
• alacsony hővezető képességgel, elektronikai gyártásban használják.

A gyémánt népszerűségét tekintve az első helyen áll a többi ékszer között, de ez nem csak az ékszerészek szépségének köszönhető, hanem leginkább azért, mert rendkívüli természetes tulajdonságait nagyra értékelik. Valószínűleg ez a kristály soha nem veszíti el elsőbbségét, és örökre titokzatos és gyönyörű rejtély marad.

Rövid leírás: gyémánt, grafit és szén

Gyémánt, grafit és szén átalakítása

Esztergálás - Grafit vagy szén gyémánttá

Szerezzen gyémántot grafitból

Hamis gyémántokat kaptam

Mesterséges gyémántok előállítási módja

Találtam egy másikat hogyan lehet mesterséges gyémántokat szerezni!

A mesterséges gyémántok problémája

Grafit gyémánttá alakítása

Az első mesterséges gyémántok

Mesterséges gyémántok készítése

Hogyan keletkezett a gyémánt

A gyémántok mély születésének hipotézise

Robbanásveszélyes hipotézis

A gyémánt születésének hipotézise kavitációs módban

A gyémánt egy ásvány, amely nem más, mint a szén módosítása. A tiszta gyémánt képlete csak egy elemből áll. A kő egyedülálló tulajdonságokkal rendelkezik a természetben, ezért a gyémánt kristályrácsa felkeltette a tudósok érdeklődését, és az anyag szerkezetét továbbra is tanulmányozzák.

Az ideális gyémánt egy óriási szénmolekulaként fogható fel. A tudósok csak a 18. század végén tanulmányozták az ásvány összetételét. Ettől a pillanattól kezdve kísérletek kezdődtek a gyémánt mesterséges szintetizálására a laboratóriumokban, de értelmetlenek voltak, mivel a kristályrácsot nem lehetett a semmiből újjáépíteni.

A gyémánt szerkezete

És a technológia nem volt olyan szinten, hogy megteremtse a feltételeket a gyémánt kialakulásához. Csak a huszadik század ötvenes éveiben tudták a tudósok önállóan szintetizálni a gyémántot. Ezt olyan országok tették meg, mint a Szovjetunió, az USA és Dél-Afrika.

Az anyag szerkezete

A gyártás teljes akadozása és összetettsége a gyémánt egyedi szerkezetében rejlett. A kémiában négyféle kötés jöhet létre az atomok között:

• kovalens;
• ión;
• fém;
• hidrogén.

Ezek közül a legerősebb a kovalens kötés. Ennek is megvannak a maga alfajai: szigma kötések és pi kötések. A második alfaj kevésbé tartós. A gyémántban több millió szénatom van, amelyeket kovalens kötések kötnek össze.

Az atomok és vegyületeik térbeli elrendezését kristályrácsnak nevezzük. A szerkezete határozza meg az olyan jellemzőket, mint az anyag keménysége. A gyémánt szerkezet egységcellája úgy néz ki, mint egy kocka. Vagyis a gyémánt köbös szingóniában kristályosodik ki, ha tudományos terminológiát használunk.

A kocka tetején egy szénatom található. Mindegyik oldalon egy atom található, és további négy - a kocka belsejében. A lapokon lévő központi atomok két sejtben, a kocka csúcsaiban lévők pedig nyolc sejtben közösek. Az atomok kovalens szigma kötésekkel kapcsolódnak egymáshoz.

Ez a szerkezet és csomagolás tekinthető a legsűrűbbnek. Minden szénatom a tetraéder közepén helyezkedik el, és minden oldalról össze van kötve. Mivel a szén vegyértéke négy, akkor minden kötés blokkolva van, és az anyaggal oldalról történő kölcsönhatás lehetetlen.

Az atomok távolsága azonos, nincs szabad elektron, így az ásvány jó dielektrikum. A gyémánt keménysége pontosan ennek a szerkezetnek köszönhető. Ezek a jellemzők pedig a kövek széles körű elterjedéséhez vezettek. Nemcsak ékszerekben, hanem csiszolóanyagként, valamint szerszámok bevonására is használják.

De a természetben nem minden tökéletes. Még a gyémántok is gyakran tartalmaznak szennyeződéseket. Ez a szerkezet lehetővé teszi, hogy az ásvány teljesen átlátszónak tűnjön, zárványok nélkül. De a bányászott kövek nem mindig rendelkeznek ékszeres tulajdonságokkal egy nagy szám hibák és szennyeződések.

A gyémántkristály a következő anyagokat tartalmazhatja:

• alumínium;
• kalcium;
• magnézium;
• gránit.

Néha víz, szén-dioxid vagy más gázok találhatók a készítményben. A kristályban lévő szennyeződések egyenetlenül oszlanak el, és némileg megzavarják a kristályszerkezetet. Ha a hibák a periférián találhatók, ami gyakrabban fordul elő, akkor azokat vágással lehet kezelni.

Allotróp módosítások

Nemcsak a gyémántnak van hasonló típusú kristályrács szerkezete. A negyedik csoport többi eleme is hasonló szerkezettel rendelkezik. De minden az atomtömegről szól. A szénatomok közel helyezkednek el egymástól, ami erősebbé teszi a kötéseket. De növekedéssel atomtömeg az elemek távolabb helyezkednek el és a köztük lévő kapcsolatok erőssége csökken.

És a szénnek is vannak allotróp módosulatai a természetben, amelyek a gyémánton kívül más anyagokat is tartalmaznak:

• grafit;
• lonsdaleite;
• korom, szén;
• fullerének;
• szén nanocsövek.

A tudósokat a grafit gyémánttá alakításának lehetősége érdekelte. Ez csak a nagyon magas nyomásúés hőmérséklet.

A helyzet az, hogy a grafit különbözik az atomok térbeli elrendezésében és a köztük lévő kötésekben. Ha a gyémántban minden kovalens kötés van - szigma, akkor a grafit térbeli kötései pi vegyületek. És a grafitrácsban is van néhány szabad elektron az atomoknál, amelyek mozgatva az elektromos vezetőképesség hatását keltik. A rácsnak ezt az alakját hatszögletűnek nevezzük. Ezért a grafitnak van egy mutatója a keménységi skálán.

A lonsdaleiteket még nem vizsgálták teljes mértékben, mivel vagy mesterségesen, vagy a földre hullott meteoritokból bányászják.

De a fulleréneknek kristályrácsa van, amely nyolcszögekből álló labdára emlékeztet. Az ábrák sarkaiban nem atomok, hanem szénmolekulák láthatók. Ezeket az anyagokat szintén továbbra is vizsgálják.

A gyémánt kémiai összetételét a képlet vagy a C elem írja le.

A keménységi indexen kívül - a Mohs-skálán 10-ből 10 - a gyémánt a következő jellemzőkkel rendelkezik:

• Sűrűség - 3,5 g/cm3.
• A kő meglehetősen törékeny. Keménysége ellenére a gyémánt egy éles ütéstől összetörhet.
• Dekoltázs. Az anyag sűrűsége egyenetlen. A kő a kristály párhuzamos lapjai mentén hasad. Kővágáskor figyelembe kell venni a hasítást, mivel az ékszerész számítása és az azt követő ütés meghatározza a hasítás síkját, és levágja a felesleges szennyeződéseket.
• A kőnek átlátszónak kell lennie. Majd vágás után a fényben fog játszani. A legdrágább példányokat tisztavíz gyémántoknak nevezik. Ennek ellenére a szennyeződések akár 5% -a is megtalálható a szerkezetben, ami torzítja a kristályrácsot, és néha rontja a kő megjelenését.
• Ha a kő röntgensugárzásnak van kitéve, a kovalens kötések erőssége megszakad. Ennek eredményeként a rács meglazul, és az anyag keménysége is csökken. De ezen eljárás után érdekes ingatlan: A kő a spektrum kék és zöld részein bocsát ki fényt.

A természetben a bányászott ásvány különböző lapszámú kristály formájú. Néha nem teli köveket bányásznak, hanem csak forgácsot nagy gyémántokból. A kristályrács szerkezetének tanulmányozásával meghatározhatja, hogy ez egy forgács vagy egy teljes értékű ásvány. Az ásványok arcát gyakran kinövések és mélyedések borítják.

A gyémánt színe is változó. Vannak sárga, vöröses vagy akár fekete árnyalatú gyémántok. Természetesen a kövek kristályrácsa megváltozott. De az ingatlanok nem sokat szenvednek ettől. Az ilyen ásványokat fantáziának nevezik. Színük egyenetlen lehet, és a szerkezetben lévő szennyeződésektől függ.

Az ideális szerkezet csak a mesterséges gyémántokban létezik. Ezeknek a köveknek az előállítása természetes kristály formájú magot, valamint nagy mennyiségű pénzügyi befektetést és felszerelést igényel. De a kristályrács tanulmányozása befolyásolta ennek az iparágnak a fejlődését.