Наш ассоциированный член www.Bikinika.com.ua

Что такое алмаз

. СКЛАД | КРИСТАЛЬНА СТРУКТУРА | ТРУДНІСТЬ | Тривалість

СКЛАД

Алмаз - вуглець у своїй найбільш концентрованій формі. За винятком слідових домішок, таких як бор і азот, алмаз складається виключно з вуглецю, хімічного елемента, що є фундаментальним для всього життя.


За винятком слідових домішок, таких як бор і азот, алмаз складається виключно з вуглецю, хімічного елемента, що є фундаментальним для всього життя

Але алмаз різко відрізняється від своїх близьких родичів загальним мінералом графіту і лонсдейліта, обидва з яких також складаються з вуглецю. Чому алмаз найбільш тверда поверхня відома в той час як графіт надзвичайно м'який? Чому алмаз прозорий, а графіт непрозорий і металевий чорний? Що ж робить цей діамант таким унікальним?
Ключ до цих питань полягає в особливому розташуванні алмазів атомів вуглецю або його кристалічній структурі, що визначає фундаментальні властивості будь-якого мінералу. Кристал являє собою тверде тіло, утворене при склеюванні атомних елементів або сполук у повторюваному розташуванні. Часто кристали мають гладкі зовнішні обличчя. Завдяки своїй симетричній і кінцевій природі будівельні блоки кристалів обмежені відносно невеликим числом атомів, а їх хімічні склади до простих числових комбінацій елементів.

зверху

КРИСТАЛЬНА СТРУКТУРА

Нейтральний атом вуглецю має 6 протонів і 6 електронів, що оточують його ядро. Чотири електрона в атомі вуглецю є валентними електронами, які є електронами, доступними для утворення зв'язків з іншими атомами. У графіті кожен атом вуглецю зв'язує лише 3 з 4 валентних електронів з сусідніми атомами вуглецю. Отримана структура цих зв'язків являє собою плоский лист зв'язаних атомів вуглецю. Хоча окремо сильні, ці шари лише слабко пов'язані один з одним, і легкість, з якою вони відокремлені, робить графіт таким слизьким.


Ця модель показує, як кожен атом вуглецю (м'яч) з'єднаний з 4 іншими атомами вуглецю сильними хімічними зв'язками (стрижнями), створюючи тверду кристалічну структуру алмазу
Ця модель показує, як кожен атом вуглецю (м'яч) з'єднаний з 4 іншими атомами вуглецю сильними хімічними зв'язками (стрижнями), створюючи тверду кристалічну структуру алмазу.

У алмазі, однак, кожен вуглець розділяє всі 4 доступних йому електрона з сусідніми атомами вуглецю, утворюючи тетраедричну одиницю. Ця спільна електронно-парна зв'язок утворює найміцнішу відому хімічну зв'язок, ковалентну зв'язок, яка відповідає за багато чудові властивості алмазу. Повторювана структурна одиниця алмазу складається з 8 атомів, які фундаментально розташовані в кубі.

Використовуючи цю кубічну форму і її симетричне розташування атомів, кристали діамантів можуть розвиватися в різних формах, відомих як «кристалічні звички». Але кристали алмазу також можуть утворювати куби, додекаедри і навіть комбінації цих форм. Всі ці форми є проявами кубічної кристалічної системи, до якої належить мінеральний алмаз. Двома винятками є плоска форма, яка називається маклом, яка є фактично складеним кристалом, і протравлені кристали, які мають округлені поверхні і, іноді, витягнуті форми.


Ці ідеалізовані малюнки показують деякі звичні кристалічні звички алмазу
Ці ідеалізовані малюнки показують деякі звичні кристалічні звички алмазу. За годинниковою стрілкою зліва направо вони - восьмигранник, кубооктаедр (комбінована форма), додекаедр, близнюк макла і куб.

Справжні кристали алмазу не мають повністю гладких облич. Тригони - трикутні розростання, які відображають тонкі зміни висоти на обличчі алмазу. Показані тут тригони - це невеликі поглиблення, які, швидше за все, виробляються природним травленням кристала. Однак підняті тригени, які вказують в тому ж напрямку, що й кристалічна грань, можуть також виникати від травлення, розчинення або як частина природного росту кристала.


Цей образ тригонів був створений за допомогою диференціальної інтерференційної контрастної мікроскопії Номарскі і становить 0,29 мм в поперечнику
Цей образ тригонів був створений за допомогою диференціальної інтерференційної контрастної мікроскопії Номарскі і становить 0,29 мм в поперечнику. Фото Івана Койвула люб'язно надано Гемологічним інститутом Америки.

зверху

ТРУДНІСТЬ


Алмаз славиться своєю твердістю. Твердість - це міра стійкості речовини до подряпин, і тільки алмаз може подряпати інший алмаз. Алмаз - найважчі відомі речовини.
Шкала Мооса - шкала твердості, розроблена в 1822 році австрійським Фрідріхом Мохом як критерій ідентифікації мінералів - може допомогти нам оцінити твердість алмазу. Шкала займає 10 мінералів; Більш тверді мінерали, з більшою кількістю, можуть подряпати ті з меншим числом.

Коли цифри твердості мінералів з шкали Мооса нанесені на графіку проти тих, що мають більш кількісний масштаб Кнупа (на основі сили, необхідної для вдавлювання за допомогою алмазу), ми можемо побачити, як вона не адекватно виражає граничну твердість алмазу. Шкала Мооса відносно стабільна, поки не досягне восьмого мінерального топазу, але вона експоненціально перескакує від корунда (безбарвного сапфіру) до алмазу. Насправді важко виміряти твердість алмазу, тому що алмаз повинен використовуватися для вимірювання власної твердості.
Коли цифри твердості мінералів з шкали Мооса нанесені на графіку проти тих, що мають більш кількісний масштаб Кнупа (на основі сили, необхідної для вдавлювання за допомогою алмазу), ми можемо побачити, як вона не адекватно виражає граничну твердість алмазу

зверху

Тривалість

Твердість не є єдиною мірою довговічності мінералу - відносна стійкість до руйнування - інша. Хоча алмаз не є крихким або схильним до розпаду, всі речовини, включаючи алмаз, можуть руйнуватися або розбиватися. Завдяки своїй особливій кристалічній структурі, алмаз має певні площини слабкості, по яких він може бути розділений. Кажуть, що алмаз має ідеальне розщеплення в чотирьох різних напрямках, а це означає, що він буде акуратно відокремлюватись від цих ліній, а не за зубчастою або нерегулярною. Це пояснюється тим, що кристал алмазу має меншу кількість хімічних зв'язків уздовж площини його октаедричної поверхні, ніж в інших напрямках. Алмазні фрези використовують переваги ефективного розколювання для виготовлення алмазів.


Напрямок розщеплення являє собою багатошаровість у структурі алмазу - менше зв'язків на заданій відстані по шарах, ніж усередині них
Напрямок розщеплення являє собою багатошаровість у структурі алмазу - менше зв'язків на заданій відстані по шарах, ніж усередині них. Цей малюнок показує напрямок розщеплення з пунктирною червоною лінією.

зверху

Чому алмаз найбільш тверда поверхня відома в той час як графіт надзвичайно м'який?
Чому алмаз прозорий, а графіт непрозорий і металевий чорний?
Що ж робить цей діамант таким унікальним?

Новости