Aukštos kokybės deimantų kompozicija. Deimantų formulė, jo cheminės ir fizinės savybės. Deimantų gavybos technologijos

DEIMANTAS (turk. almas, iš graikų adamas – nesunaikinamas, nenugalimas * a. deimantas; n. Diamant; f. diamant; i. diamante) – kristalinė kubinė gimtosios modifikacija.

Deimantinė struktūra. Deimantinės erdvinės kristalinės gardelės elementarioji ląstelė yra į veidą orientuotas kubas su 4 papildomais atomais, esančiais kubo viduje (pav.).

Vienetinio elemento krašto dydis yra a 0 = 0,357 nm (esant t = 25 °C ir P = 1 atm). Trumpiausias atstumas tarp dviejų gretimų atomų C = 0,154 nm. Anglies atomai deimantų struktūroje sudaro stiprius kovalentinius ryšius, nukreiptus 109°28" kampu vienas kito atžvilgiu, dėl to deimantas yra kiečiausia gamtoje žinoma medžiaga. Deimantų juostinėje struktūroje juostos tarpas ne vertikalūs perėjimai yra 5,5 eV, vertikalūs - 7,3 eV, valentinės juostos plotis 20 eV Elektronų judrumas mn = 0,18 m 2 /V.s., skylių mr = 0,15 m 2 /V.s.

Deimantų morfologija. Deimantiniai kristalai yra oktaedro, rombinio dodekaedro, kubo ir tetraedro formos su lygiais ir plokščiais laiptuotais paviršiais arba suapvalintais paviršiais, ant kurių sukurti įvairūs priedai. Būdingi suplokštinti, pailgi ir kompleksiškai iškraipyti paprastų ir kombinuotų formų kristalai, dvynių augimas ir augimas pagal spinelio dėsnį, lygiagrečiai ir atsitiktinai orientuoti tarpaugiai. Deimantų atmainos yra polikristaliniai dariniai: kraštai yra daugybės smulkių briaunuotų kristalų ir netaisyklingos formos grūdelių, pilkų ir juodų, susipynimai; balas - spindulinės struktūros sferulitai; carbonado – kriptokristalinis, tankus, emalį primenančiu paviršiumi arba į šlaką panašiomis porėtomis dariniais, daugiausia susidedantis iš submikroskopinių (apie 20 mikronų) deimantų grūdelių, glaudžiai susiliejusių tarpusavyje. Natūralių deimantų dydis svyruoja nuo mikroskopinių grūdelių iki labai didelių kristalų, sveriančių šimtus ir tūkstančius karatų (1 karatas = 0,2 g). Kasamų deimantų svoris paprastai yra 0,1-1,0 karatų; dideli kristalai (virš 100 karatų) yra reti. Lentelėje parodyti didžiausi pasaulyje deimantai, išgauti iš gelmių.

Cheminė sudėtis. Deimante yra Si, Al, Mg, Ca, Na, Ba, Mn, Fe, Cr, Ti, B priemaišų. Naudojant radioizotopų H, N, O, Ar ir kitų elementų α daleles. yra pagrindinė priemaiša, turinti didelę įtaką fizines savybes deimantas Deimantiniai kristalai, kurie yra nepermatomi ultravioletinei šviesai, vadinami I tipo deimantais; visi kiti priskiriami II tipui. Daugumoje I tipo deimantų kristalų azoto kiekis yra apie 0,25%. Rečiau sutinkami II tipui priklausantys beazoto deimantai, kuriuose azoto priemaiša neviršija 0,001 proc. Azotas yra izomorfiškai įtrauktas į deimantų struktūrą ir formų, nepriklausomai arba kartu su struktūriniais defektais (laisvomis vietomis, išnirimais), centrais, atsakingais už spalvą, liuminescenciją, absorbciją ultravioletinėje, optinėje, infraraudonojoje ir mikrobangų srityse, rentgeno pobūdį. sklaidymas ir kt.

Fizinės savybės. Deimantai gali būti bespalviai arba su subtiliu spalvos atspalviu, taip pat įvairaus laipsnio ryškios geltonos, rudos, rausvos, žalios, mėlynos, indigo spalvos, pieno baltumo ir pilkos (iki juodos) spalvos. Kai deimantas apšvitinamas įkrautomis dalelėmis, jis tampa žalias arba mėlynas. Atvirkštinis procesas – spalvoto deimanto pavertimas bespalviu – dar nebuvo atliktas. Deimantas pasižymi dideliu blizgesiu, dideliu lūžio rodikliu (n = 2,417) ir stipriu dispersijos efektu (0,063), kuris lemia spalvingas žaidimasšviesa į . Paprastai deimantiniai kristalai pasižymi nenormaliu dvigubu lūžiu dėl įtempių, atsirandančių dėl struktūrinių defektų ir intarpų. Deimantiniai kristalai yra skaidrūs, permatomi arba nepermatomi, priklausomai nuo jų prisotinimo mikroskopiniais grafito, kitų mineralų ir dujų-skysčių vakuolių intarpais. Apšvietus ultravioletiniais spinduliais, nemaža dalis skaidrių ir permatomų deimantų kristalų šviečia mėlyna, žalsvai mėlyna ir rečiau geltona, geltonai žalia, oranžine, rožine ir raudona spalvomis. Deimantiniai kristalai (su retomis išimtimis) švytinti veikiami rentgeno spindulių. Deimantų švytėjimą sužadina katodiniai spinduliai ir bombarduojamos greitos dalelės. Pašalinus sužadinimą, dažnai stebimas įvairios trukmės švytėjimas (fosforescencija). Deimantas taip pat pasižymi elektro-, genties ir termoliuminescencija.

Deimantas, kaip kiečiausia medžiaga gamtoje, naudojamas įvairiuose įrankiuose, skirtuose pjauti, gręžti ir apdirbti visas kitas medžiagas. Santykinai pagal Mocca skalę 10, maksimalus absoliutus mikrokietumas išmatuotas su įpjova (111) paviršiuje, 0,1 TPa. Deimantų kietumas ant skirtingų kristalografinių paviršių yra nevienodas; kiečiausias yra oktaedras veidas (111). Deimantas yra labai trapus, o jo skilimas labai tobulas (111). Youngo modulis 0,9 TPa. Skaidrių deimantų kristalų tankis yra 3515 kg/m3, permatomų ir nepermatomų – ​​3500 kg/m3, kai kurių Australijos deimantų – 3560 kg/m3; krašte ir karbonadas dėl jų poringumo gali sumažėti iki 3000 kg/m 3. Švarus deimantų kristalų paviršius yra aukštas (kontaktinis kampas 104-105°). Natūraliuose deimantuose, ypač deimantuose iš aliuvinių nuosėdų, paviršiuje susidaro plonos plėvelės, kurios padidina jo drėgmę.

Deimantas yra dielektrikas. Visų I tipo deimantų azoto kristalų varža r yra 10 12 -10 14 omų. Tarp azoto neturinčių II tipo deimantų kartais yra kristalų, kurių r mažesnis nei 10 6 Ohm.m, kartais iki 10-10 -2. Tokie deimantai turi r tipo laidumą ir fotolaidumą, o tomis pačiomis sąlygomis fotosrovė II tipo deimante yra eilės tvarka didesnė už fotosrovę, sužadinamą I tipo deimante. Deimantas yra diamagnetinis: masės vieneto magnetinis jautrumas yra lygus. 1.57.10 -6 SI vienetai esant 18°C. Deimantas yra atsparus visoms rūgštims net esant aukštai temperatūrai. Šarmų KOH, NaOH ir kitų medžiagų lydaluose, esant O, OH, CO, CO 2, H 2 O, vyksta oksidacinis deimanto tirpimas. Kai kurių elementų (Ni, Co, Cr, Mg, Ca ir kt.) jonai turi katalizinį aktyvumą ir pagreitina šį procesą. Deimantas pasižymi dideliu šilumos laidumu (ypač II tipo deimantai be azoto). At kambario temperatūra jų šilumos laidumas yra 5 kartus didesnis nei Cu, o koeficientas mažėja kylant temperatūrai 100-400 K diapazone nuo 6 iki 0,8 kJ/m.K. Deimantų polimorfinis perėjimas prie atmosferos slėgio vyksta 1885±5°C temperatūroje per visą kristalo tūrį. Grafito plėvelių susidarymas deimantų kristalų paviršių (III) paviršiuje, veikiamas, gali atsirasti nuo 650°C. Ore deimantas dega 850°C temperatūroje.

Paplitimas ir kilmė. Deimantų rasta meteorituose, smūginėse uolienose, susijusiose su meteoritų krateriais (astroblemomis), juose esančiose mažo dydžio giliosiose mantijos uolienose priešgito ir eklogito kompozicijose, taip pat antriniuose šaltiniuose - skirtingo amžiaus ir genezės talpyklose (ir kt. . ). Nėra sutarimo dėl deimantų kilmės. Kai kurie mokslininkai mano, kad deimantai kristalizuojasi pačiuose kimberlito vamzdžiuose jų formavimosi metu arba tarpiniuose centruose, kurie atsiranda sekliame (3-4 km) gylyje (subvulkaniniuose centruose). Kiti mano, kad deimantai formuojasi dideliame pirminio kimberlito lydalo gylyje ir toliau kristalizuojasi kylant į viršutinę dalį. Labiausiai pagrįstai išplėtota idėja yra ta, kad deimantai yra genetiškai susiję su įvairiomis uolienomis ir pašalinami iš jų kartu su kita ksenogenine medžiaga, esančia kimberlituose. Yra ir kitų idėjų apie deimantų atsiradimą (pavyzdžiui, kristalizacija esant žemam slėgiui naudojant giliosios kilmės anglį ir pagrindinių uolienų karbonatus).

Deimantų indėliai. Pramoninės reikšmės turi deimantinės kimberlito uolienos ir dėl jų erozijos susidarę aliuviniai telkiniai. Kimberlitai daugiausia randami ant senovinių ir; Jiems daugiausia būdingi vamzdelio formos kūnai, taip pat haskiai ir . Kimberlito vamzdžių matmenys svyruoja nuo vieno iki kelių tūkstančių metrų skerspjūvio (pavyzdžiui, Mwadui vamzdis Tanzanijoje, kurio parametrai yra 1525x1068 m). Visose platformose žinoma daugiau nei 1500 kimberlito korpusų, tačiau tik keli turi komercinį deimantų turinį. Deimantai kimberlituose pasiskirstę itin netolygiai. Vamzdžiai, kurių deimantų kiekis yra 0,4 karato/m3 ir didesnis, laikomi pramoniniais. Išimtiniais atvejais, kai vamzdžiuose yra didesnis procentas aukštos kokybės deimantų, eksploatacija su mažesniu kiekiu, pavyzdžiui, 0,08-0,10 karatų/m 3 (Jagersfontein Pietų Afrikoje), gali būti pelninga. Kimberlituose vyrauja 0,5–4,0 mm (0,0025–1,0 karatų) dydžio kristalai. Jų masės dalis paprastai sudaro 60-80% visos išgaunamų deimantų masės. Atsargos atskiruose laukuose siekia dešimtis milijonų. Didžiausi pirminiai deimantų telkiniai buvo ištirti Tanzanijoje, Lesote, Siera Leonėje ir kt.

Praturtinimas. Aliuvinėse nuosėdose uoliena pirmiausiai nuplaunama, kad būtų pašalinta rišančioji molio masė ir atskirta stambi klastinga medžiaga; izoliuota, biri medžiaga skirstoma į keturias klases: -16+8, -8+4, -4+2, -2+0,5 mm. gaminami gravitacijos metodais (šlapias ir oras, sodrinimas sunkiose suspensijose, koncentracijos induose). Mažiems deimantams ir deimantų drožlėms išgauti naudojama plėvelė ir putos, iš anksto nuvalant paviršių. Reagentai: aminai, aeroflotai, riebalų rūgštys, žibalas, krezilo rūgštis. Deimantams išgauti plačiausiai naudojamas riebalų procesas (2–0,2 mm dalelių dydžio grūdeliams), pagrįstas selektyviu deimantų gebėjimu prilipti prie riebalinio paviršiaus. Riebalų dangai naudojamas vazelinas, aliejus, autolis ir jo mišinys su parafinu, oleino rūgštimi, nigroliu ir kt.. Kartu su riebalų procesu naudojamas elektrostatinis atskyrimas (3-0,1 mm dydžio grūdams), remiantis skirtingas mineralų laidumas (deimantas – prastas elektros laidininkas). Palyginti dideliems deimantams išgauti naudojamas rentgeno liuminescencinis metodas, pagrįstas deimantų kristalų gebėjimu liuminescencuoti (rentgeno liuminescencijos mašinos).

Taikymas. Deimantai skirstomi į juvelyrinius ir pramoninius. Pirmieji turi didelį skaidrumą. Vertingiausi deimantai yra bespalviai (" svarus vanduo") arba geros spalvos. Techniškai priskiriami visi kiti iškasami deimantai, nepriklausomai nuo jų kokybės ir dydžio. CCCP deimantai rūšiuojami pagal technines sąlygas, kurios papildomas plečiantis deimantų panaudojimo sritims. Priklausomai nuo rūšių ir paskirties deimantų. neapdoroti deimantai, kokybė suskirstyta į kategorijas; kiekvienoje kategorijoje yra grupės ir pogrupiai, kurie nustato deimantų kristalų dydį, formą ir konkrečias sąlygas. Apie 25% pasaulyje iškasamų deimantų yra naudojami juvelyrikos pramonėje. gaminti deimantus.

Išskirtinai aukšto kietumo deimantai yra nepakeičiami gaminant įvairius įrankius ir prietaisus (medžiagų kietumo matavimo įdubas, štampai, profilometrų adatas, profilografus, pantografus, grąžtus, pjaustytuvus, jūriniams chronometrams pritaikytus akmenis, stiklo pjaustytuvus ir kt. ). Deimantai plačiai naudojami abrazyvinių miltelių ir pastų gamybai, deimantinių pjūklų užpildymui. Deimantiniais įrankiais apdorojami kai kurie metalai, puslaidininkinės medžiagos, keramika, gelžbetoninės statybinės medžiagos, krištolas ir kt.. Dėl daugybės unikalių savybių derinio deimantai gali būti naudojami kuriant elektroninius prietaisus, skirtus veikti stipriuose elektriniuose laukuose, esant aukštai temperatūrai, in Aukštesnis lygis radiacija, agresyvioje cheminėje aplinkoje. Deimantų pagrindu sukurti branduolinės spinduliuotės detektoriai, šilumos kriauklės elektroniniuose prietaisuose, termistoriai ir tranzistoriai. Infraraudonųjų spindulių deimantų skaidrumas ir silpna rentgeno spindulių sugertis leidžia juos naudoti infraraudonųjų spindulių imtuvuose ir kamerose, skirtose tirti fazių perėjimus esant aukštai temperatūrai ir slėgiui.

Sintetiniai deimantai. 50-ųjų viduryje. Prasidėjo pramoninių deimantų pramoninės sintezės plėtra. Sintetinami daugiausia maži pavieniai kristalai ir didesni polikristaliniai dariniai, tokie kaip balasa ir carbonado. Pagrindiniai sintezės būdai: statinis – metalo – grafito sistemoje esant aukštam slėgiui ir temperatūrai; dinaminis - polimorfinis grafito perėjimas deimantuose, veikiamas smūginės bangos; epitaksinis – deimantų plėvelių augimas ant deimantų sėklų iš dujinių angliavandenilių esant žemam slėgiui ir maždaug 1000°C temperatūrai. Sintetiniai deimantai naudojami taip pat, kaip ir natūralūs techniniai. Bendra sintetinių deimantų gamyba gerokai viršija natūralių deimantų gamybą.

Deimantas yra kiečiausias mineralas pasaulyje ir yra anglies alotropas. Artimiausias deimanto giminaitis yra grafitas, tas pats, iš kurio gaminami pieštukų šereliai.

Mineralas gavo savo pavadinimą iš senovės graikų žodžio adamas, kuris išvertus reiškia „nesunaikinamas“.

Charakteristikos ir tipai

Deimantai yra mineralai, kurių pagrindinės savybės yra šios:

Didžiausias kietumas ( 10 pagal Moso kietumo skalę);

Tuo pačiu metu didelis trapumas;

Didžiausias šilumos laidumas tarp kietųjų medžiagų (900-2300 kub.)

Nepraleidžia elektros srovės;

Lydymosi temperatūra - 4000ºC;

Degimo temperatūra - 1000 ºC;

Turi liuminescenciją.

Deimantą sudaro 96-98% anglies. Likusi dalis – įvairių cheminių elementų priemaišos, kurios suteikia mineralui spalvą. Dauguma natūralių deimantų yra gelsvos arba rusvos spalvos. Gamtoje taip pat yra mėlynų, mėlynų, žalių, raudonų ir juodų deimantų.

Po apdorojimo ir pjovimo spalvos nuosėdos išnyksta, todėl didžioji dauguma deimantų yra bespalviai. Spalvoti deimantai yra labai reti. Tarp žinomiausių yra: Drezdenas (žalias), Tiffany deimantas (geltonas) ir Porter Rhodes (mėlynas).

Vienas iš deimanto autentiškumo nustatymo būdų yra gana paprastas: specialiu flomasteriu su sunkiu rašalu išilgai paviršiaus nubrėžiama linija. Jei linija išlieka vientisa, tada deimantas yra tikras. Ant netikrų linija byra į lašelius.

Indėliai ir gamyba

(Neįtikėtinas karjeras, kuriame deimantai buvo kasami labai ilgą laiką, yra Mir kaime, Sakha, Jakutijoje.)

Deimantų telkiniai buvo aptikti visuose žemynuose, išskyrus Antarktidą. Gamtoje deimantai būna įdėklų pavidalu, tačiau dauguma jų yra kimberlito vamzdeliuose. Kimberlito vamzdžiai yra savotiškos „skylės“ žemės plutoje, kurios susidaro sprogstant dujoms. Specialistų teigimu, būtent tokiuose vamzdžiuose yra iki 90% visų žemėje esančių deimantų.

Turtingiausi deimantų telkiniai yra Botsvanoje, Rusijoje, Kanadoje, Australijoje ir Pietų Afrikoje. Kiekvienais metais pasaulyje išgaunama daugiau nei 130 milijonų karatų deimantų (apie 30 tonų). Rusija užima pirmą vietą pasaulyje pagal deimantų gavybą (29% pasaulio produkcijos), nusileidžia tik Botsvanai pagal rastų mineralų vertę.

Rusijoje pirmasis deimantas buvo rastas 1829 m., Permės srityje. Dabar šis indėlis vadinamas „Deimantiniu raktu“. Vėliau telkiniai buvo aptikti Sibire ir Archangelsko srityje. Didžiausias telkinys yra Krasnojarsko krašto ir Jakutijos pasienyje. Manoma, kad jame yra apie trilijoną karatų.

2015 metais Kamčiatkoje buvo aptiktas naujo tipo deimantų telkinys. Tai vadinamieji „Tolbachik“ deimantai, kurie buvo aptikti sukietėjusioje ugnikalnio lavoje. Vos keliuose čia paimtuose pavyzdžiuose jau buvo rasti keli šimtai deimantų.

Didžiausias deimantas buvo rastas 1905 metais Pietų Afrikoje. Jis vadinamas „Cullinan“. Jo svoris yra 3106 karatai. Iš deimanto pagaminti 96 maži ir 9 dideli deimantai, iš kurių didžiausia yra „Afrikos žvaigždė“ (530 karatų). Šis deimantas dabar puošia Anglijos monarchų skeptrą ir yra laikomas bokšte.

1939 metais rusų fizikas O.Leypunskis pirmą kartą gavo sintetinį deimantą. O nuo 1963 metų pradėta gaminti serijinė sintetinių deimantų, plačiai naudojamų technikoje ir juvelyrikoje, gamyba.

Deimantų pritaikymas

Didžioji dauguma natūralių deimantų (iki 70%) naudojami papuošaluose – dekoracijoms. Beveik 50% pasaulio deimantų produkcijos priklauso De Beers kompanijai, kuri išlaiko monopolį nustatydama aukštas 1 karato kainas. IN Pastaruoju metu Rusijos įmonė „Alrosa“, kuriai ir gamybai vadovauja 9 pasaulio šalyse, iškyla lydere.

Pramoninis pritaikymas:

Peilių, pjūklų, pjaustytuvų, gręžimo šerdžių, stiklo pjaustytuvų ir kt. gamybai;

Kaip abrazyvas gaminant galandimo mašinas ir ratus;

Laikrodžių pramonėje;

Branduolinėje pramonėje;

Optikoje;

Gaminant kvantinius kompiuterius;

Mikroelektronikos gamyboje.

Klausimas, kas yra deimantas, kartais atvirai klaidina žmones, priversdamas įsivaizduoti jų vaizduotę magiškas žaidimas saulės spindesys jo kraštuose.

Šis profesionalaus juvelyro rankose atsidūręs kristalas iš pradžių nėra toks gražus.

Savo kelyje susidūrę su beveidžiu mineralu, mažai kas patikės, kad tai ateities brangakmenis.

Kas yra deimantas ir kaip jis atrodo?

Tiesą sakant, deimantas yra natūralus mineralas, susidaręs tankinant anglį dideliame gylyje esant aukštai temperatūrai ir stipriam slėgiui.

Jis turi skaidrią, tankią ir patvarią struktūrą, leidžiančią egzistuoti neribotą laiką. Jis taip pat pasižymi dideliu šilumos laidumu, palyginti su kitomis gamtoje esančiomis medžiagomis.

Išoriškai neapdorota medžiaga atrodo visiškai nepatraukli su grublėtu paviršiumi, įvairiais intarpais ir blankia spalva dėl prilipusių pašalinių dalelių. Paprastai pateikiamas dodekaedro, oktaedro ir kubo pavidalu.

Deimanto kilmė

Žmonės apie deimantus žinojo tūkstančius metų. Pirmoji informacija apie „stebuklingąjį“ akmenį paminėta Indijos lentelėse, kuriose kalbama apie dangišką dovaną, apimančią penkis gamtos principus. Žmonės jį rinko ir apdirbo, puošdami juo dieviškas statulas ir priskirdami joms mistines savybes.

Natūralu, kad niekas nemanė, kad būtent dėl ​​kelių tonų slegio uolienų, kurių viduje verda lava, esant nepaprastai aukštai temperatūrai, buvo sudarytos sąlygos jai atsirasti, kai į paviršių iškeliauja magma.

Kitaip tariant, tokia anglies uoliena atsiranda tik magminėse kalnuotose vietose, kimberlito vamzdžiai – ugnikalniai. Kartais, sunaikinus uolienas, jos vietos aptinkamos jūros ir upių krantuose.

Būtent smalsių meistrų, kurie pasirodė senais laikais, dėka mineralas per bandymus ir klaidas buvo pristatytas pasauliui visoje savo šlovėje.

Pirmasis brangus akmuo, iškilęs apie 60 m. pr. Kr. Indijoje, tapo 800 karatų Kohinoor grynuoliu, garsiuoju visų pasaulio karalių numylėtiniu.

Iš pradžių tai buvo nešlifuotas geltonas deimantas, kuris tapo grynai baltas, kai vėliau buvo įgytas naujas pjūvis.

Vėliau, XVIII amžiaus pradžioje, Brazilijoje, dabar Diamantino mieste, pirmą kartą buvo pastebėtas anglies mineralas.

Tačiau, remiantis istoriniais duomenimis, visi pirmieji anglies radiniai, tarp aliuvinių telkinių, veda į Indiją, iš kurios atsirado garsiausi ir didžiausi papuošalai pasaulyje.

Deimantų rūšys

Vertinant kristalą Ypatingas dėmesys mokama ne tik pagal svorį, bet ir į kokybę, defektų buvimą ar nebuvimą. Atsižvelgiant į gautus duomenis, skirstomi du tipai: papuošalai ir techniniai(netinka papuošalams).

Po apdorojimo jie taip pat skirstomi į tipus, priklausomai nuo pjūvio: kriaušės formos, ovalūs, apvalūs, ašaros formos, stačiakampiai ir pan. Iškirpti deimantai vadinami briliantais.

Yra deimantų padalijimas pagal spalvą. Žinoma, visi yra labiau įpratę manyti, kad vienintelė spalva yra grynai balta ir skaidri, tačiau iš tikrųjų ji turi ir kitų atspalvių, priklausomai nuo kilmės vietos ir būklės.

Taigi, be baltos, dūminės, rudos, šviesiai geltonos ir labiausiai retos spalvos– raudonas deimantas, rožinis deimantas, mėlynas ir žalsvai mėlynas, ryškiai geltonas, žalias ir juodas. Toks deimantas vadinamas išgalvotu.

Kas yra dirbtinis deimantas

Yra klaidinga nuomonė, kad dirbtinis deimantas yra aukštos kokybės natūralaus akmens klastotė.

Faktiškai, dirbtinė medžiaga Savo kokybe jis jokiu būdu nenusileidžia gamtai ir netgi pranoksta idealų grožį, nors buvo auginamas skirtingomis sąlygomis, laikantis visų taisyklių.

Laboratoriniai ir natūralūs kristalai atrodo vienodai nepastebimi, kol nėra apdorojami.

Dar XVIII amžiaus pabaigoje eksperimentiškai buvo atrasta deginant mineralą, kad jį sudaro anglis. Mokslininkams tai buvo tolesnių ilgalaikių eksperimentų, skirtų sukurti šią veislę laboratorijoje, pradžia, tačiau eksperimentai buvo nesėkmingi, nes trūko reikiamos įrangos.

Tik XX amžiuje kristalinė gardelė buvo visiškai ištirta ir mokslininkams pavyko susintetinti akmenį, stebėdami temperatūrą ir slėgį, tačiau tam, kad būtų galima sėti, vis tiek reikėjo natūralaus kristalo.

Darbas su kristalų auginimu buvo tęsiamas ir tęsiamas su dideliu entuziazmu. Mokslininkų ir technologijų žinios kasdien vis tobulėja, o tai leidžia dirbtiniams deimantams savo krištoline gardele ir savybėmis vis labiau panašėti į natūralius papuošalus.

Deimantų fizinės ir mechaninės savybės

Deimantas yra klasifikuojamas kaip natūralus elementas ir turi paprasčiausią cheminę formulę C (anglis) ir jo kristalinę gardelę, susidedančią iš kovalentinio ryšio tarp anglies atomų, o tai leido jam užimti 10 kietumo vietą pagal Moso skalę.

Kovalentinis ryšys yra stipriausias, todėl jis yra stiprus, tačiau medžiagos struktūra kartais taip pat gali leisti metalinius, joninius ir vandenilio ryšius. Ryšys turi du potipius – pi jungtį ir sigma ryšį, iš kurių pirmasis potipis yra ne toks stiprus.

Kovalentiniai sigma ryšiai, jungiantys atomus ir esantys po vieną kiekviename kristalinės gardelės paviršiuje, užtikrina vienodą atstumą tarp jų, todėl sandarumas ir struktūra tampa tankesnė. Tai užtikrina deimanto kietumą, o jo charakteristikos apima puikią dielektriką ir mažą elektros laidumą.

Papildomos anglies uolienų savybės:

• liuminescencija;
• mažas suspaudimas esant vienodam išoriniam slėgiui;
• trapumas, deimantas jautrus aštriems smūgiams;
• tankis netolygus, skatina skilimą išilgai kraštų;
• skaidrumas;
• jautrumas rentgeno spinduliams, kurie pažeidžia konstrukcijos kietumą ir suteikia galimybę švyti mėlynos ir žalios spektro srityse;

Būdinga deimantų lydymosi temperatūra yra:

• lydosi esant Celsijaus temperatūrai nuo 3700 iki 4000;
• su dujų mišiniu ore dega nuo 850 iki 1000 laipsnių;
• ant deguonies virsdamas anglies dioksidu, deimantas dega mėlyna liepsna nuo 700 iki 800 laipsnių.

Gamtoje išgaunamas mineralas gali būti kristalinis, su briaunomis, suskilęs, su įdubimais ir išaugomis.

Deimantinis pjovimas

Vienintelis skirtumas tarp deimanto ir deimanto yra pjūvis, kuris suteikia natūralus akmuo kilni ir magiška išvaizda. Manoma, kad kuo idealesnė forma parinkta ir kuo daugiau kraštų pritaikyta, tuo ji ryškiau šviečia ir laužia spindulius.

Yra 8 pagrindiniai pjūvių tipai:

• "Princesė" - kvadrato forma ir aštrūs kampai;
• "Apvalus";
• „Markizė“ - aristokratiška, valties formos;
• "Kriaušė" - ašaros formos;
• "Ovalus";
• "Širdis";
• "Smaragdas" - stačiakampio ir aštuonkampio formos;
• "Asher" - kvadrato formos, bet su didelė sumažingsnių nei „Smaragdas“.

Deimantų pavertimo šlifuotu deimantu procesas yra labai ilgas ir reikalauja specialių įgūdžių:

1. Pirmiausia apžiūrimas pats kristalas, ar nėra defektų, o jei aptinkamas, jis suskaidomas, kad juos pašalintų.
2. Kitas etapas – lupimas, kai formuojami kraštai ir kampai.
3. Šlifavimas ant poliravimo rato, ant kurio pilami deimantų milteliai, leidžia pasiekti idealią akmens būklę.
4. Paskutiniame etape įvyksta poliravimas, kuris suteikia deimantui blizgesį.

Gera žinoti: Pagrindinis dalykas kuriant deimantą yra teisingai pritaikyti kraštai. Jei neatsižvelgsite į refrakciją ir šviesos žaismą, deimantas atrodys nuobodu, o tokie akmenys laikomi defektais.

Deimantų kasybos istorija Rusijoje

Yra duomenų, kad deimantų telkinys Rusijoje buvo aptiktas XVIII amžiuje Jakutijoje ir Sibire. Iki 1917 metų buvo rasta tik apie 300 akmenų, tačiau bandymai tuo nesibaigė. Per Didžiąją Tėvynės karas naudingųjų iškasenų telkinių plėtra buvo sustabdyta ir buvo tęsiama tik ją užbaigus.

1949 metais į Jakutiją išsiųsta geologinė ekspedicija aptiko didžiausią kristalų telkinį.

Šioje vietoje, vadinamoje Mirny, tarp taigos pamažu išaugo miestas, kurio gyventojai užsiima rūdos kasyba.

Karjeras, kuriame jis iškasamas, laikomas giliausiu pasaulyje. Karjero gylis siekia apie 530 metrų, o vidinis serpantininis kelias siekia 8 kilometrus.

Rusijos įmonės, palyginti su konkurentėmis šiame versle, gamina apie 97% aukštos kokybės neapdorotų deimantų.

Kur ir kaip šiuo metu kasami deimantai?

Iki pramonės plėtros visose šalyse deimantai buvo kasami tik stropiais metodais. Dabar Rusijoje, Angoloje, Kanadoje, Botsvanoje, Pietų Afrikoje ir kitose rūdą kasančiose šalyse mineralo gavyba buvo techniškai supaprastinta daugeliu atžvilgių.

Kasyba daugiausia vyksta vadinamuosiuose senoviniuose kratonuose, kuriuose yra lamproito ir kimberlito vamzdžių, o kartais ir stogo uolienose.

Didžiausi indėliai Rusijoje yra Šis momentas yra Jakutsko ir Archangelsko sritis. Neseniai Permės regione buvo aptikti nedideli mineralo telkiniai.

Pagal išgaunamų mineralinių akmenų procentą ir kokybę Rusija išlieka pirmaujanti šalis.

Deimantų pritaikymas

Deimantas atlieka ne tik dekoratyvinę puošmeną, bet ir turi savo praktinį pritaikymą. Mokslininkų ir naujų technologijų dėka jie išmoko išgauti naudos iš atmestų mineralų kitose gyvenimo srityse.

Kadangi ne visos kasamos medžiagos yra tinkamos pjaustyti Papuošalai, apie 50% atmetama, tada naudojama gamybos ir pramonės reikmėms:

• Dėl savo gebėjimo atlaikyti temperatūros ir įtampos šuolių, deimantas naudojamas telekomunikacijose;
• naudojami medicinos prietaisų ir instrumentų (skalpelių, implantų) gamyboje;
• Almaz pridedamas prie grąžto;
• Dėl mažo šilumos laidumo savybių jis naudojamas elektronikos gamyboje.

Pagal savo populiarumą deimantas užima pirmąją vietą tarp kitų papuošalų, tačiau tai ne tik dėl juvelyrų jam atnešto grožio, o labiausiai dėl to, kad jo nepaprastos natūralios savybės yra labai vertinamos. Greičiausiai šis kristalas niekada neatsisakys savo viršenybės ir amžinai išliks paslaptinga ir gražia mįsle.

Trumpos charakteristikos: deimantas, grafitas ir anglis

Deimantų, grafito ir anglies konversijos

Transformacija – grafitas arba anglis į deimantą

Gaukite deimantą iš grafito

Gavau netikrų deimantų

Dirbtinių deimantų gamybos būdas

Radau dar vieną dirbtinių deimantų gamybos būdas!

Problema su dirbtiniais deimantais

Grafito pavertimas deimantu

Pirmieji dirbtiniai deimantai

Dirbtinių deimantų kūrimas

Kaip deimantas atsirado gamtoje?

Giluminio deimantinio gimimo hipotezė

Sprogstamoji hipotezė

Deimantų gimimo kavitacijos režimu hipotezė

Deimantas yra mineralas, kuris yra ne kas kita, kaip anglies modifikacija. Grynas deimantas turi formulę, kurią sudaro tik vienas elementas. Akmuo turi unikalių savybių gamtoje, todėl deimanto kristalinė gardelė sudomino mokslininkus, o medžiagos struktūra toliau tiriama.

Puikus deimantas gali būti laikomas milžiniška anglies molekule. Mokslininkai mineralo sudėtį ištyrė tik XVIII amžiaus pabaigoje. Nuo to momento buvo pradėti dirbtinai sintetinti deimantą laboratorijose, tačiau tai buvo beprasmiška, nes nebuvo įmanoma atstatyti krištolinės gardelės nuo nulio.

Deimantinė struktūra

Ir technologija nebuvo tokio lygio, kad sudarytų sąlygas deimantui susidaryti. Tik XX amžiaus šeštajame dešimtmetyje mokslininkai sugebėjo patys susintetinti deimantą. Tai padarė tokios šalys kaip SSRS, JAV ir Pietų Afrika.

Materijos struktūra

Visa gamybos kliūtis ir sudėtingumas slypi unikalioje deimanto struktūroje. Chemijoje tarp atomų gali susidaryti keturių tipų ryšiai:

• kovalentinis;
• joninis;
• metalas;
• vandenilis

Stipriausias iš jų yra kovalentinis ryšys. Ji taip pat turi savo potipius: sigma obligacijas ir pi obligacijas. Antrasis porūšis yra mažiau patvarus. Deimante yra keli milijonai anglies atomų, kurie yra sujungti vienas su kitu kovalentiniais ryšiais.

Erdvinis atomų ir jų junginių išsidėstymas vadinamas kristaline gardele. Būtent jo struktūra lemia tokią savybę kaip medžiagos kietumas. Deimantinės struktūros vienetinė ląstelė atrodo kaip kubas. Tai reiškia, kad deimantas kristalizuojasi kubinėje sistemoje, naudojant mokslinę terminiją.

Šio kubo viršūnėse yra anglies atomas. Vienas atomas yra kiekviename paviršiuje, o dar keturi yra kubo viduje. Centriniai atomai paviršiuose yra bendri dviem ląstelėms, o esantys kubo viršūnėse – aštuonioms ląstelėms. Atomai yra sujungti vienas su kitu kovalentiniais sigma ryšiais.

Ši struktūra ir pakuotė laikoma tankiausia. Kiekvienas anglies atomas yra tetraedro centre ir yra sujungtas iš visų pusių. Kadangi anglies valentingumas yra keturi, visi ryšiai yra blokuojami, o sąveika su medžiaga iš išorės neįmanoma.

Atstumas tarp atomų vienodas, laisvųjų elektronų nėra, todėl mineralas yra geras dielektrikas. Deimanto kietumas pasiekiamas būtent dėl ​​šios struktūros. Šios savybės, savo ruožtu, yra plačiai paplitusio akmenų naudojimo priežastis. Jie naudojami ne tik papuošaluose, bet ir kaip abrazyvas bei įrankių danga.

Tačiau ne viskas gamtoje yra idealu. Net deimantuose dažnai yra priemaišų. Tokia struktūra leidžia mineralui atrodyti visiškai skaidriai, be inkliuzų. Tačiau iškasti akmenys ne visada turi papuošalų savybių didelis kiekis defektai ir nešvarumai.

Deimantų kristale gali būti šių medžiagų:

• aliuminio;
• kalcio;
• magnio;
• granito.

Kartais kompozicijoje yra vandens, anglies dioksido ar kitų dujų. Nešvarumai kristale pasiskirsto netolygiai ir šiek tiek sutrikdo kristalo struktūrą. Jei defektai yra periferijoje, o tai atsitinka dažniau, tada juos galima pašalinti pjaunant.

Allotropinės modifikacijos

Ne tik deimantas turi panašaus tipo kristalinės gardelės struktūrą. Kiti elementai iš ketvirtosios grupės taip pat turi panašią struktūrą. Bet viskas priklauso nuo atominės masės. Anglies atomai yra arti vienas kito, todėl ryšiai tampa stipresni. Bet su padidėjimu atominė masė elementai išsidėstę toliau ir jungčių tarp jų stiprumas mažėja.

Anglis gamtoje taip pat turi alotropinių modifikacijų, kurios, be deimanto, apima ir kitas medžiagas:

• grafitas;
• lonsdaleite;
• suodžiai, anglis;
• fullerenai;
• anglies nanovamzdeliai.

Mokslininkus domino galimybė grafitą paversti deimantu. Tai galima padaryti tik pagal labai aukštas spaudimas ir temperatūra.

Reikalas tas, kad grafitas skiriasi erdviniu atomų išsidėstymu ir ryšiais tarp jų. Jei deimantas turi visus kovalentinius sigma ryšius, tai erdviniai grafito ryšiai yra pi junginiai. O taip pat grafito gardelėje atomuose yra keli laisvieji elektronai, kurie judėdami sukuria elektros laidumo efektą. Ši gardelės forma vadinama šešiakampe. Todėl kietumo skalėje grafito indeksas yra vienas.

Lonsdaleitai dar nėra iki galo ištirti, nes jie kasami dirbtinai arba iš meteoritų, nukritusių ant žemės.

Tačiau fullerenai turi kristalinę gardelę, kuri primena rutulį iš aštuonkampių. Figūrų kampuose yra ne atomai, o anglies molekulės. Šios medžiagos taip pat toliau tiriamos.

Deimantų cheminė sudėtis parašyta formule arba elementu C.

Be kietumo indekso - 10 iš 10 pagal Moso skalę - deimantas turi šias savybes:

• Tankis - 3,5 g/cm3.
• Akmuo gana trapus. Nepaisant jo kietumo, deimantas gali būti sunaikintas nuo stipraus smūgio.
• Skilimas. Medžiagos tankis yra netolygus. Akmuo skyla išilgai lygiagrečių kristalų kraštų. Pjaunant akmenį reikia atsižvelgti į skilimą, nes juvelyro skaičiavimas ir vėlesnis smūgis nustato drožlės plokštumą ir nupjauna nereikalingas priemaišas.
• Akmuo turi būti skaidrus. Tada nupjovus gros šviesoje. Brangiausi egzemplioriai vadinami grynais deimantais. Tačiau struktūroje vis dar randama iki 5% priemaišų, kurios iškreipia kristalinę gardelę ir kartais gadina akmens išvaizdą.
• Jei akmenį paveiksite rentgeno spinduliais, kovalentinių ryšių stiprumas bus sutrikdytas. Dėl to grotelės taps laisvos, o medžiagos kietumas taip pat sumažės. Bet po šios procedūros jis pasirodys įdomi nuosavybė: Akmuo skleis šviesą mėlynoje ir žalioje spektro dalyse.

Gamtoje iškastas mineralas yra kristalo formos su skirtingu veidų skaičiumi. Kartais iškasami ne pilni akmenys, o tik drožlės iš didelių deimantų. Ištyrę kristalinės gardelės struktūrą galite nustatyti, ar tai yra lustas, ar visavertis mineralas. Mineralų pakraščiai dažnai būna padengti išaugomis ir įdubimais.

Deimantų spalva taip pat skiriasi. Yra geltonų, rausvų ar net juodų deimantų atspalvių. Žinoma, buvo pakeista akmenų kristalinė gardelė. Tačiau savybės nuo to labai nenukenčia. Tokie mineralai vadinami išgalvotais mineralais. Jų spalva gali būti netolygi ir priklausyti nuo priemaišų struktūroje.

Ideali struktūra egzistuoja tik dirbtiniuose deimantuose. Šių akmenų gamybai reikia natūralaus kristalo pavidalo sėklos, taip pat didelių finansinių investicijų ir įrangos. Tačiau šios pramonės vystymuisi įtakos turėjo kristalinės gardelės tyrimas.