Алмаз, тип кристаллической решетки, тип химической связи? Свойства и особенности кристаллической решетки алмаза Какое строение у алмаза.

Инструкция

Как легко можно догадаться из самого называния, металлический тип решетки встречается у металлов. Эти вещества характеризуются, как правило, высокой температурой плавления, металлическим блеском, твердостью, являются хорошими проводниками электрического тока. Запомните, что в узлах решеток такого типа находятся или нейтральные атомы или положительно заряженные ионы. В промежутках между узлами – электроны, миграция которых и обеспечивает высокую электропроводимость подобных веществ.

Ионный тип кристаллической решетки. Следует запомнить, что он присущ и солям. Характерный – кристаллы всем известной поваренной соли, хлорида натрия. В узлах таких решеток попеременно чередуются положительно и отрицательно заряженные ионы. Такие вещества, как правило, тугоплавки, с малой летучестью. Как легко догадаться, они имеют ионный тип .

Атомный тип кристаллической решетки присущ простым веществам – неметаллам, которые при нормальных условиях представляют собою твердые тела. Например, сере, фосфору, . В узлах таких решеток находятся нейтральные атомы, связанные друг с другом ковалентной химической связью. Таким веществам свойственна тугоплавкость, нерастворимость в воде. Некоторым (например, углероду в виде ) – исключительно высокая твердость.

Наконец, последний тип решетки - молекулярный. Он встречается у веществ, находящихся при нормальных условиях в жидком или газообразном виде. Как опять-таки легко можно понять из названия, в узлах таких решеток – молекулы. Они могут быть как неполярного вида (у простых газов типа Cl2, О2), так и полярного вида (самый известный пример – вода H2O). Вещества с таким типом решетки не проводят ток, летучи, имеют низкие температуры плавления.

Таким образом, чтобы с уверенностью определить, какой тип кристаллической решетки имеет то или иное вещество, вам следует разобраться, к какому классу веществ оно относится и какие физико-химические свойства имеет.

Источники:

• тип решетки

В кристаллах химические частицы (молекулы, атомы и ионы) расположены в определенном порядке, в некоторых условиях они образуют правильные симметричные многогранники. Выделяют четыре типа кристаллических решеток - ионные, атомные, молекулярные и металлические.

Кристаллы

Кристаллическое состояние характеризуется наличием дальнего порядка в расположении частиц, а также симметрией кристаллической решетки. Твердыми кристаллами называют трехмерные образования, у которых один и тот же элемент структуры повторяется во всех направлениях.

Правильная форма кристаллов обусловлена их внутренним строением. Если в них заменить молекулы, атомы и ионы точками вместо центров тяжести этих частиц, получится трехмерное регулярное распределение - . Повторяющиеся элементы ее структуры называют элементарными ячейками, а точки - узлами кристаллической решетки. Выделяют несколько типов кристаллов в зависимости от частиц, которые их образуют, а также от характера химической связи между ними.

Ионные кристаллические решетки

Ионные кристаллы образуют анионы и катионы, между которыми есть . К данному типу кристаллов относятся соли большинства металлов. Каждый катион притягивается r аниону и отталкивается от других катионов, поэтому в ионном кристалле невозможно выделить одиночные молекулы. Кристалл можно рассматривать как одну огромную , причем ее размеры не ограничены, она способна присоединять новые ионы.

Атомные кристаллические решетки

В атомных кристаллах отдельные атомы объединены ковалентными связями. Как и ионные кристаллы, их также можно рассматривать как огромные молекулы. При этом атомные кристаллы очень твердые и прочные, плохо проводят электричество и тепло. Они практически нерастворимы, для них характерна низкая реакционная способность. Вещества с атомными решетками плавятся при очень высоких температурах.

Молекулярные кристаллы

Молекулярные кристаллические решетки образуются из молекул, атомы которых объединены ковалентными связями. Из-за этого между молекулами действуют слабые молекулярные силы. Такие кристаллы отличаются малой твердостью, низкой температурой плавления и высокой текучестью. Вещества, которые они образуют, а также их расплавы и растворы плохо проводят электрический ток.

Металлические кристаллические решетки

В кристаллических решетках металлов атомы расположены с максимальной плотностью, их связи являются делокализованными, они распространяются на весь кристалл. Такие кристаллы непрозрачны, отличаются металлическим блеском, легко деформируются, при этом хорошо проводят электричество и тепло.

Данная классификация описывает лишь предельные случаи, большинство кристаллов неорганических веществ принадлежит к промежуточным типам - молекулярно-ковалентным, ковалентно-ионным и др. В качестве примера можно привести кристалл графита, внутри каждого слоя у него ковалентно-металлические связи, а между слоями - молекулярные.

Источники:

• alhimik.ru, Твердые вещества

Алмаз - это минерал, относящийся к одной из аллотропных модификаций углерода. Отличительной чертой его является высокая твердость, которая по праву приносит ему звание самого твердого вещества. Алмаз достаточно редкий минерал, но вместе с этим и самый широко распространенный. Исключительная его твердость находит свое применение в машиностроении и промышленности.

Инструкция

Алмаз имеет атомную кристаллическую решетку. Атомы углерода, составляющие основу молекулы, располагаются в виде тетраэдра, благодаря чему алмаз имеет такую высокую прочность. Все атомы связаны прочными ковалентными связями, которые образуются, исходя из электронного строения молекулы.

Атом углерода имеет sp3-гибридизацию орбиталей, которые располагаются под углом в 109 градусов и 28 минут. Перекрывание гибридных орбиталей происходит по прямой линии в горизонтальной плоскости.

Таким образом, при перекрывании орбиталей под таким углом образуется центрированный , который относится к кубической системе, поэтому можно сказать, что алмаз имеет кубическую структуру. Такая структура считается одной из самых прочных в природе. Все тетраэдры образуют трехмерную сеть из слоев шестичленных колец атомов. Такая устойчивая сеть ковалентных связей и трехмерное их распределение ведет к дополнительной прочности кристаллической решетки.

Здравствуйте, дорогие читатели. Как вам известно, алмаз, несмотря на свой завораживающий внешний вид, является простым веществом. В этой статье вы узнаете что из себя представляет формула алмаза и обеспечивает.

Камень ведет себя во многих ситуациях достаточно нестандартно, многие эксперименты и определения некоторых значений из-за этого затруднены. Однако свойства камня настолько высоки, что по-прежнему проводятся различные исследования, выдвигаются гипотезы, продолжаются попытки создания аналогов и даже веществ, превосходящих по своим свойствам алмаз.

Химическая формула алмаза

На самом деле все очень просто:

Формула алмаза — C

Это объясняется тем, что состав камня почти на 100% состоит из углерода. Но остальных элементов настолько мало, что в формуле они не учитываются. Вообще, в природе углерода не так уж много – всего 0,15% от общего числа элементов. Порядковый номер углерода в таблице 6 (то есть он имеет 6 протонов внутри ядра). Это означает, что алмаз имеет тот же порядковый номер (если еще раз взглянуть на его формулу).

Ниже приведены краткие характеристики минерала, многие из которых зависят от исходной химической формулы.

Краткие характеристики алмаза и факты о нем

• Алмаз имеет , в среднем оцениваемую как 3,5 г/см.
• Чистый алмаз является прозрачным, но часто имеет цвета и оттенки (редкие цвета ценятся выше).
• Очень блестящий благодаря показателям дисперсии и преломления.
• При всей твердости очень хрупкий.
• Очень плохо проводит электрический ток.
• Пока удается превращать в алмаз только графит, другие аллотропные модификации углерода этому не поддаются. Но обратной реакции добиться проще (превращение минерала обратно в графит), хоть это и происходит при куда более высоких температурах.
• Химическая формула не оказывает влияния на значительную разницу в свойствах разновидностей углеродных модификаций. Это обусловливается только разницей в строении кристаллических решеток веществ.
• «Упакован» минерал очень плотно, имеет всего 18 атомов.

Происхождение

Предполагается, что на создание алмаза уходит огромное количество времени, миллионы лет, также большое давление и температура. Но речь идет о природных условиях.

Ученые не исключают вероятность появления камня из-за пределов земной орбиты. Предположение строится на основании большого количества камня в окружающем нас космическом пространстве. При этом доля самого углерода на Земле не высока.

Эта гипотеза подтверждается еще и обнаруживаемыми разновидностями алмаза в космических метеоритах (например, лонсдейлит).

Химические свойства

• Алмазу присуща инертность в силу своей твердости. В связи с этим реакция горения для камня является основной:

2C + O2 = 2CO

C + O2 = CO2

• Все атомы камня расположены наикратчайшим друг от друга образом. То есть каждый атом углерода находится в середине тетраэдра, а остальные атомы располагаются по вершинам.
• Молярная масса составляет порядка 12 г/моль.

На видео представлена структура алмаза в наиболее удобной модели. Тут же вы можете узнать о некоторых свойствах камня.

Применение камня

Камень широко используется в ювелирном деле. Но помимо этого он находит свое применение в электронике, оптике и даже строительстве. С помощью него создают специализированные шкурки, им покрывают сверла, проверяют металл на прочность в установках с алмазными наконечниками.

Алмаз используется в химических опытах в качестве надежной защиты от очень едких реактивов вроде плавиковой кислоты. В хирургии без минерала также не обойтись, ведь он обеспечивает точность и миниатюрность надрезов. Алмазные скальпели – настоящая находка для врачей.

Получение минерала

Сейчас существует множество способов получения камня, так как для производства это выгоднее, чем использовать природные алмазы. Стоимость таких камней также значительно ниже. Хотя и свойства природных камней куда выше и лучше, из-за чего их добыча не прекращается несмотря на большое количество добротных аналогов, в том числе имеющих схожий состав, но алмазами не являющихся: фуллерены, лонсдейлит, графит, карбид и некоторые другие.

Также в производство отправляются камни с высоким содержанием примесей, которые в ювелирном деле не пригодятся. Таких включений должно быть более 5% в целом и более 2% одного конкретного вещества (им может оказаться кальций, азот, бор и некоторые другие). В этом случае внешний вид минерала сильно видоизменяется и никаким образом это не исправить.

В природе камень встречается в так называемых кимбрелитовых и лампроитовых трубках, также россыпях. В лабораторных же условиях и на производстве создают минерал совершенно иначе.

Исследования алмазов и эксперименты с ними продолжаются, поскольку камень очень перспективен с точки зрения своих свойств. Ученые и исследователи не оставляют попыток найти и более выгодные способы создания искусственных камней.

Таким образом алмаз благодаря своим формуле и строению обладает большим количеством полезных свойств, присущих в таких диапазонах только ему. Заходите на ресурс почаще и узнаете еще много нового о камнях и минералах.

Команда ЛюбиКамни

Алмаз (от араб. ألماس, ’almās, тур. elmas, которое идёт через арабск. из др.-греч. ἀδάμας - «несокрушимый») — минерал из класса самородных элементов, одна из аллотропных модификаций углерода. Химическая формула: С.

Алмаз имеет такой же химический состав, как и графит. Но по внешним признакам от него резко отличается. Это отличие объясняется различным расположением атомов углерода в кристаллической решетке: в алмазе они размещены в тетра-эдрической структуре и имеют прочную связь по всем направлениям. Удельный вес 3,48-3,55 г/см 3 . Алмаз - камень с необычным блеском, игрой цветов, внутренним огнем. Блеск у алмаза сильный - алмазный. Алмаз очень твердый - «царь всех минералов».

По шкале Мооса твердость 10. По твердости он не уступает ни одному из известных минералов. Алмаз является «чемпионом твердости»: он в 1000 раз тверже кварца, в 150 раз тверже корунда. Может быть, поэтому древние греки считали алмаз талисманом власти. Алмаз устойчив к кислотам, нагреванию. Это единственный минерал, оставляющий царапину на корунде. По этому признаку отличается от сходных с ним минералов - горного хрусталя, топаза и др. Алмаз очень твердый, но в то же время хрупкий. Он легко раскалывается по плоскостям спайности. Спайность совершенная но граням октаэдра. Это свойство алмаза используют ювелиры при его обработке. Найден новый минерал, обладающий большой твердостью, «брат» алмаза - якутит.

Ни один драгоценный камень не имеет столько оттенков, как алмаз: бесцветные, белые, голубые, зеленые, желтоватые, розовые, красноватые, коричневатые, дымчато-серые тона; нередко прозрачный.

Встречается алмаз большей частью в виде отдельных кристаллов - октаэдров с искривленными гранями, по внешней форме приближающихся к шару. Размеры кристаллов обычно небольшие. Кристаллизуется в кубической сингонии.

Отличительные признаки . Характерными особенностями для алмаза являются сильный алмазный плеск и высокая твердость - оставляет царапину на корунде. Если металлическим алюминием чертить по смоченной поверхности алмаза, алюминий следов не оставляет.

Разновидности и фото алмаза

1. Бриллиант - искусственно обработанный алмаз, имеющий 57 граней. Бриллиант рассеивает солнечный свет подобно капелькам дождя, образующим радугу, бриллиант - самый сияющий драгоценный камень.
2. Борт -неправильные мелкозернистые сростки.
3. Баллас - шаровидный алмаз, радиально-лучистого строения.
4. Карбонадо - черного, серого цвета, плотный или крупнозернистый алмаз.
5. Якутит - алмаз тёмного цвета, с многочисленными включениями и максимальной твердостью.

Бесцветный алмаз, Катока, Ангола Борт Сферический баллас Черный карбонадо

Происхождение алмаза

Месторождения алмаза генетически связаны с ультраосновными (дуниты, перидотиты) и основными (диабазы) магматическими породами и с серпентинитами, возникшими в результате химического изменения ультраосновных и основных пород. Алмаз образуется в условиях высокого давления и высокой температуры, поэтому месторождения его приурочены к вулканическим воронкам взрыва. Алмаз образуется при давлении более 5 МПа и температуре около 2000° С.

Образование алмазов тесно связано с тектоническими процессами. При этом по возникшим в земной коре из больших глубин поднималась огненно-жидкая масса, так называемая ультраосновная магма. Ее иногда называют кимберлитовой. По мере поднятия кимберлитовая магма охлаждалась и это привело к отделению растворенных летучих соединений (газы, водяной пар). Освобождающиеся водяной пар и газы вызывали сильные взрывы, в результате чего в земной коре возникали вертикальные колодцеобразные цилиндрические отверстия - кимберлитовые трубки. Эти трубки заполнялись раздробленными породами, образовавшимися при взрыве. Затем по воронке, наполненной обломочным материалом, поднималась кимберлитовая магма, которая занимала пустоты между обломками и цементировала их.

Алмазы, как предполагают, выделились в основном в твердом виде, когда кимберлитовая магма залегали еще на глубине, а затем они были принесены течением магмы в кимберлитовые трубки. Алмазы содержат лишь те трубки, корни которых достигают алмазоносного слоя. Алмазы образуются на глубинах около 200 км.

Находки алмазов известны не только на платформах (на равнинах), но и в горных областях: на Урале, в Аппалачах, Каскадных горах, Сьерра-Неваде, на о. Калимантан и в других районах.

Алмазы обнаружены в метеоритах. Алмаз также образуется при взрывах, сопровождающих падение огромных метеоритов (метеоритный кратер «Каньон Дьявола», Аризона, США).

Встречается среди основных и ультраосновных магматических пород, среди серпентинитов (змеевиков); также в древних (конгломераты, песчаники) и в молодых россыпях.

Спутники . В коренных месторождениях: серпентин, оливин, авгит, графит, магнетит, хромит, ильменит, тальк. В россыпях: кварц, платина, золото, магнетит, ильменит, гематит], топаз, касситерит, корунд. Постоянным спутником алмаза является пироп - минерал вишневого цвета. Пироп чаще встречается, чем алмаз, и служит хорошим «ориентиром» при поисках месторождений алмазов.

Применение алмаза

Алмазы подразделяются на ювелирные и технические. К первым относятся прозрачные, бесцветные или слабо окрашенные разности более или менее крупных размеров; к техническим - тёмноокраминные разности и алмазы мелких размеров. В месторождениях, как правило, преобладают технические алмазы, реже встречаются ювелирные сорта.

Алмаз называют богатырем техники. До 80% добываемых во всем мире алмазов используется в промышленности. Алмазы применяются в электротехнической, Радиоэлектронной и приборостроительной промышленности. Алмазы используются в качестве детекторов ядерного излучения, в счетчиках быстрых частиц, медицинских счетчиках. Они находят применение при космических исследованиях, при изучении глубинного строения Земли. Общеизвестно применение алмаза для резания стекла. Алмазом в 1 карат (карат равен 0,2 г) можно разрезать оконное стекло длиной в 2500 км.

Алмаз, сравнимый с прозрачностью родниковой воды, переливается всеми цветами радуги и применяется и качестве украшений (бриллиант). Он ценится дороже молота. На стоимость алмаза величиной с абрикос можно построить целый завод. Высокая цена алмаза объяснится не столько его высокой твердостью, сильным блеском, красивой «игрой» цветов, сколько редкостью нахождения. Крупные месторождения встречаются редко Даже в богатых месторождениях в одном кубическом метре породы обнаруживается 3-6 мелких зерен алмаза.

В среднем из 100 000 т породы извлекается всего лишь около 5 кг алмазов. Соотношение - 20 миллионов к 1.

История алмаза насчитывает более пяти тысяч лет. Именитые алмазы и другие драгоценные камни являются свидетелями власти, безмерной пышности царских нарядов, народного горя, страданий. Алмазы украшали короны и другие атрибуты власти фараонов, шахов и королей.

Многие из крупных алмазов имеют кровавые истории, полные тайн, трагедий, кошмарных преступлений, применяемых мимолетной алчной радостью в мире наживы.

Месторождения алмазов

«Алмазным континентом» является Африка. Основные алмазодобывающие страны им африканской земле: Республика Заир, занимающая первое место в мире по добыче технических алмазов, Танзания, Гана, ЮАР (страной алмазов является Намибия, занимающая первое место в мире по добыче ювелирных алмазов, незаконно оккупированная ЮАР), Ангола, Гвинея и другие. Одними из самых богатых в Африке и в мире являются месторождения алмазов Центрально-Африканской Империи Затем идут страны Южной Америки: Бразилия, Венесуэла, Гайана и страны Азии: Индия, Индонезия.

В Южной Африке в 1905 г. были найдены два гигантских алмаза. Самый крупный из них «Куллинан» (по имени владельца рудника) весом 3106 каратов (величиной с кулак), второй - «Эксцельсиор» - 971,5 карата. Оба алмаза были распилены и обработаны в менее крупные бриллианты и распроданы. «Куллинан» дал 105 бриллиантов после распиловки. Два из них - самые крупные - вставлены в королевский скипетр и имперскую корону Англии. В Сьерра-Леоне в районе Энге-ма (Западная Африка) найден крупный алмаз величиною с небольшое куриное яйцо. Весит он 968,9 карата (почти 200 г). Длина его - 40 мм. Назвали его «Звезда Сьерра-Леоне». В международном списке редких по величине алмазов он занимает третье место. Алмаз «Звезда Сьерра-Леоне» распилен на 11 отдельных камней высокой цены. По качеству сьерра-леонийские алмазы одни из лучших. Самый крупный индийский алмаз «Великий Могол» - 794 карата. Крупные алмазы «Орлов» (194,8 карата) и «Кох-и-нур» (109 каратов) были найдены в Индии.

Самый крупный плоский алмаз имеет площадь 7,5 см 2 . Он вмонтирован в золотой браслет; хранится в алмазном фонде России. Один из самых крупных светло-синих алмазов в 42,27 карата найден в Южно-Африканской Республике (провинция Оранжевая).

Самый первый алмаз в России нашел 14-летний крепостной Павел Попов на Урале в XIX веке. После такой драгоценной находки почти 100 лет геологи исследовали Урал и Сибирь, пока геолог Лариса Попугаева в июне 1954 года не отыскала в холодной Якутии первую кимберлитовую трубку «Зарница». Имя Ларисы Попугаевой носит один алмаз весом в 29,4 карата.

Якутский алмаз чистый и прозрачный, будто впитал в себя красоту северного сияния крепость якутского мороза. На территории Якутии обнаружены порядка десяти кимберлитовых трубок: «Айхал», «Зарница», «Интернациональная», «Мир», крупнейшая в мире «Удачная», «Юбилейная». Один из крупных советских алмазов «Мария» весит 105,98 карата. Алмаз весом в 342,5 карата найден в трубке «Мир» 23 декабря 1980 года и назван в честь XVII съезда КПСС, который проходил спустя 3 месяца после находки. В современной России выделяются две находки, сделанные в 2003 году в трубке «Удачная»: лимонного и табачного цвета алмазы, весом 301,55 и 232,7 карата, соответственно.

Кимберлитовые трубки и приуроченные к ним месторождения алмазов, имеются в России не только в Якутии. Открытием месторождений алмазов здесь послужило обнаружение кимберлитовой трубки «Поморская» в 1980 году, которая помимо еще других 5 трубок («Пионерская», «Карпинского-1″, Карпинского-2», «Архангельская» и «им. Ломоносова») входит в состав крупнейшего месторождения россыпных алмазов в Европейской части России — имени М.В. Ломоносова. Здесь крупнейшим за всю историю разработки месторождения является алмаз весом 50,1 карата. В Архангельской области помимо месторождения Ломоносова, в промышленной эксплуатации находится месторождение имени В.П. Гриба (Верхотинское).

Одним из перспективных алмазоносных районов в России является Иркутская область, в которой поиски драгоценных камней прекратили в 1980 году из-за недостаточного финансирования и отрицательных результатов, полученных в южной части региона.

Рядом ученных в 2015 году проведен анализ, позволяющий предполагать, что Оренбургская область имеет перспективы на наличие алмазоносных районов.

Алмас - арабизированная форма Adamas (греч., букв, «неодолимый, непобедимый») - алмаз.

Химический состав

Формула алмаза

C (Углерод)

По химическому составу алмаз представляет собой кристаллографическую модификацию (разновидность) углерода и является родным братом графита. По существу как графитовый стержень простого карандаша, так и яркий бриллиант в перстне являются чистым углеродом. Различие свойств этих двух родственных минералов состоит в их внутренней структуре - расположении атомов в решетке, связанном с физико-химическими условиями образования этих минералов.

Алмаз в природе

Алмаз. Фото октаэдрического кристалла. Якутия

В природе минерал встречается в виде отдельных кристаллов и их обломков, а также в форме кристаллических агрегатов, т. е. сростков большого числа мелких кристаллов. Внешне кристаллы этого минерала весьма разнообразны.
Вес кристаллов алмаза, встречающихся в природе, различен - от сотых долей до нескольких сот и даже тысяч каратов (1 карат равен 200 миллиграммам). Чаще всего попадаются мелкие кристаллы весом 0,1-0,4 карата, реже - весом в 1 карат и более и совсем редко более 10 каратов. Поэтому с древних времен находка крупного кристалла являлась большим событием, и такому камню всегда присваивалось собственное имя.

Свойства алмаза

Самые сильные кислоты не оказывают на него никакого воздействия. Очень медленно растворяется лишь в расплавах щелочей.
Если для технического алмаза основными свойствами являются высокая твердость и химическая стойкость, то для ювелирного качества важнейшим признаком является особый блеск и игра цветов, Благодаря высокому показателю преломления белый луч света, падая под углом на кристалл, не проходит сквозь него, а отражается от граней и разлагается на отдельные цветные лучи. Камень как бы светится всеми цветами радуги. В сочетании с сильным блеском граней это явление создает исключительно красивую игру цветов.
Под действием ультрафиолетовых, рентгеновских и катодных лучей алмаз светится синеватым, голубоватым, зеленоватым и желтым цветом. Это явление называется люминесценцией. Данной способностью иногда пользуются при извлечении кристаллов из концентрата.

Цвет различный, чистые разности бесцветны, водяно-прозрачны, иногда имеют оттенки коричневого, красного, желтого, синего и других цветов. Отличается сильным, так называемым алмазным, блеском. Твердость 10. Плотность 3,5. Спайность совершенная (по октаэдру). Излом раковистый. Прочие свойства: хрупкость, химическая стойкость; люминесцирует в ультрафиолетовых лучах голубовато-синим цветом.

Разновидности

Различают ювелирные и технические.

Диагностика

Происхождение

Магматическое (трубки взрыва). Накапливается в россыпях.

Технологии извлечения алмаза

В настоящее время при разработке технологии добычи алмазов используют другое их характерное свойство - способность не, смачиваться водой и прилипать к некоторым жирам. На алмазодобывающих предприятиях широко распространен метод извлечения алмазов из концентратов на жировых столах.
В кислороде при температуре 700° С алмаз сгорает, образуя углекислоту и небольшое количество золы.
По особенностям кристаллической формы и сохранности кристаллов, степени прозрачности и густоты окраски, а также в зависимости от того, имеются ли в них включения и механические повреждения, алмазы делятся на ювелирные и технические. К ювелирным относятся прозрачные бесцветные или светлоокрашенные кристаллы без включений и механических повреждений. Такие алмазы идут на изготовление бриллиантов.

История добычи в мире

Первой страной, где начали добывать алмазы, была Индия. В священных индийских книгах - «Ведах» алмаз упоминается за несколько тысячелетий до нашей эры. Алмазоносный район распространялся на большую площадь нагорной части Индии, называемой Декан, простирающийся от реки Пеннер в штате Мадрас в северном направлении до рек Сон и Кен, впадающих в о. Ганг в провинции Прадеш. Самые крупные индийские алмазы «Кохинур», «Орлов» и другие найдены в богатых копях Голконда, располагавшихся в нижнем течении реки Кистна, в районе города Эллура.

Добыча в Индии

Долгое время способы добычи алмазов в Индии были покрыты глубокой тайной. Владельцы камней специально облекли таинственностью алмаз, чтобы поднять на него цену. Поэтому в индийской литературе правда настолько перемешалась с вымыслом, что невозможно было отделить их друг от Друга. А. Е. Ферсман в книге «Очерки по истории камня» приводит одну такую легенду, имеющуюся в рассказах Аристотеля о драгоценных камнях. Алмазы в Индии и на Цейлоне находили в таких глубоких долинах, что дна их не было видно. Когда Александр Македонский Во время похода в Индию встретил такую долину, он пожелал получить алмазы. Однако никто из людей не отважился спуститься в пропасть, где водились ядовитые змеи. По совету сопровождавших его мудрецов, Александр приказал бросать на дно пропасти куски сырого мяса. Летевшие за войском хищные птицы, спускаясь за мясом, поднимали приставшие к нему алмазы. Добываемые таким путем алмазы: бывали величиной с чечевицу, иногда с пол горошины. Эта легенда встречается в литературных источниках Индии в разных вариантах.
Рассказы о добыче алмазов из недоступной пропасти с помощью птиц были широко распространены в древней литературе. Они имеются у Эпифания Кипрского, в армянском сборнике о камнях, в русском «Азбуковнике», у Марко Поло и других.
Эти легенды остроумно высмеял еще в начале нашей эры выдающийся узбекский естествоиспытатель Бируни (973-1048 гг.). Вот что он писал в своей книге «Собрание сведений для познания драгоценностей (минералогия)»:
«Об алмазных копях и о том, как находят алмазы, рассказывается много небылиц. Так, в числе прозвищ алмаза есть и имя «Орлиный камень»; и оно ему дано, как говорят, потому, что искатели алмазов покрывают гнездо с птенцами орла стеклом, а орел, видя его и не будучи в состоянии проникнуть в гнездо, улетает, приносит алмаз и кладет его на стекло. Когда алмазов соберется много, искатели забирают их и убирают стекло, для того чтобы орел подумал, что он добился успеха тем, что сделал; через некоторое время они опять кладут стекло на гнездо и орел снова приносит алмазы... рассказ в целом - глупость, вздор и выдумка.
Таким же вздорным является утверждение, что все существующие сейчас алмазы - это те, которые добыл Зу-л-Карнайн из долины (алмазов). Там находились змеи, от взгляда на которых люди умирали. И вот он приказал впереди нести зеркало, позади которого и прятались те, которые несли его. Когда змеи увидели себя (в зеркале), они тут же и околели. Но ведь и до того одна змея видела другую и не умирала, а ведь самому телу была бы более свойственна способность убивать, чем его отражению в зеркале. Если же то, что они говорят, касается только людей, то почему же должна умирать змея, увидев себя в зеркале? И, наконец, если люди узнали то, что придумал Зу-л-Карнайн, то что же мешает им повторить его. дело после него?
Есть и такие люди, которые утверждают, рассказывая об алмазах, что они находятся в пропасти, куда ни для кого нет ни прохода, ни спуска, и что промышляющие ими люди разрезают на части тело животного и бросают туда куски свежего мяса, которые падают на алмазы, и они прилипают к ним. А там летают орлы и грифы, которые знают эти места и привыкли к таким действиям людей, перестали бояться их и к ним приручились. Они хватают мясо и несут его на край ущелья, где начинают его пожирать, стряхивая с него все то, что к нему пристало... Затем приходят люди и подбирают то, что может упасть там из алмазов. Поэтому и называют «Орлиный камень». И нет конца этим бредням». Бируни. Собрание сведений для познания драгоценностей.
Распространению всевозможных легенд способствовали сами владельцы алмазов, так как облечение камня таинственностью, небылицы о трудностях его добычи помогали устанавливать высокие цены.
Между тем добыча алмазов производилась довольно простым и всем доступным способом. Бируни указывает, что алмазный песок промывался так же, как золотоносный; песок смывался с конического лотка, а алмаз оседал внизу.
В Индии, как правило, добывались только высококачественные крупные камни, которые можно было в естественном виде после шлифования граней использовать как украшения. Непригодные для этой цели алмазы выбрасывались в отвалы. Здесь уже в древности существовала кастовая классификация. Белые кристаллы относились к высшей касте «брахманов», с красноватым оттенком - к «кшатриям», зеленоватые - к «войшье», серые - к «шудрам». Самую высокую Ценность имели «брахманы», самую низкую - «шудры». Это была первая попытка классифицировать по цвету.
Вплоть до X века нашей эры Индия была единственным в мире поставщиком алмазов.
В VI-X веках нашей эры индийские эмигранты проникли на остров Борнео (Калимантан) и открыли здесь богатые алмазоносные россыпи в бассейне рек Ландак, Сикоям и Саравак, впадающих в р. Капуас на западе
острова. В конце XVII века минералы были открыты на полуострове Тана-Ляут (в бассейне р. Мартапура и ее притоков Риам-Кива, Риам-Канан и Банджо-Иранг), около города Банджермаски (на юго-востоке острова).
Остров Борнео совместно с Индией до середины XVIII века являлись основными поставщиками и только они снабжали мировой рынок алмазами.

Добыча в Бразилии

В 1695 г. в Бразилии в штате Минас-Жераис старатель Антоний Родриго Ардао при промывке золота в Теджуко (ныне Диамантина) обнаружил первые алмазы. Но тогда по незнанию им не придали особого значения, и найденные кристаллы использовались в качестве марок при игре. Так продолжалось почти 30 лет. В 1725 г. Бернардо да-Францеско Лабо первым заявил об открытии алмазов. Специалисты Лиссабона подтвердили, что найденные камни действительно являются алмазами. В Бразилии началась алмазная лихорадка. Старатели - одиночки и группы предприимчивых людей кинулись на поиски и добычу алмазов, Последних было добыто так много, что уже в 1727 г., т. е. спустя два года после заявки Лабо, цена на алмазы резко упала. Для того чтобы сохранить на мировом рынке высокие цены, алмазоторговцы прибегали к всевозможным ухищрениям. Голландские торговцы, например, контролировавшие поставки алмазов из Индии, заявили, что в Бразилии вообще не открыто никаких алмазов и что, якобы, так называемые «бразильские» алмазы есть не что иное, как низкосортные алмазы Гоа, завезенные в Бразилию, откуда их вывозили в Европу под видом индийских.
В 70-х годах XVIII века алмазы были обнаружены в штатах Гояс и Мату-Гросу. Добыча их еще более возросла. Если с 1730 по 1740 г. было добыто 200 000 каратов, то с 1741 по 1771 г. уже 1 666 569 каратов.
Падение цен на алмазы было приостановлено португальским правительством, которое ввело высокие налоги и поставило такие обременительные условия, что разработка алмазов в Бразилии прекратилась. В 1772 г. добыча алмазов была объявлена государственной монополией. В 1822 г. Бразилия освободилась от португальского владычества и стала самостоятельным государством. Правительство страны вновь разрешило частным лицам добывать алмазы. В 1844 г. алмазная промышленность Бразилии получила новый толчок в связи с открытием алмазов в штате Байя. Именно здесь был впервые найден черный алмаз - карбонадо.
Полтора столетия Бразилия была основным поставщиком камней на мировой рынок, но затем слава ее померкла в связи с открытием богатейших южноафриканских месторождений.

Добыча в Австралии

В 1851 г. при промывке золотых и оловянных россыпей были обнаружены в Австралии. Но промышленными оказались лишь россыпи Нового Южного Уэльса, открытые в 1859-1867 гг., где в отдельные годы добывалось до 4000 каратов. Рост добычи происходил до 1915 г., когда было получено 186 963 карата, после этого добыча их резко упала из-за истощения россыпей; теперь там добывается немногим более 200 каратов в год.

Добыча в России

Первое высказывание о возможности нахождения алмазов в России принадлежит основоположнику русской горной науки М. В. Ломоносову, который еще в 1763 г. писал в своем трактате «Первые основания металлургии, или рудных дел»: «По многим доказательствам заключаю, что и в северных земных недрах пространно и богато царствует натура... Сие рассуждая и представляя себе то время, когда слоны и южных земель травы на севере важивались, не можем сомневаться, что могли произойти и алмазы, яхонты и другие дорогие камни, а могут отыскиваться, как недавно серебро и золото, коего предки наши не знали».
Позднее, в 1823 г., известный естествоиспытатель XIX века А. Гумбольдт отметил сходство геологии россыпей Урала и Бразилии, где в россыпных месторождениях алмазы встречаются вместе с золотом и платиной. По мнению этого ученого, алмазы на Урале должны были быть открыты в скором времени. В 1828 г. на приеме при русском дворе Гумбольдт заявил, что он не возвратится из своего путешествия по Уралу без «первого русского алмаза».
5 июля 1829 г. на Урале в районе Крестовоздвиженской золотой россыпи 14-летний Павел Попов нашел первый кристалл алмаза, который весил полкарата. Через три дня был найден второй кристалл весом 2/3 карата, а через несколько дней - третий весом 1/г карата. В последующие годы они были обнаружены и в других местах Урала: на восточном склоне (1831 г.), на р. Кушайке - левый приток р. Салды (1838 г.); на Успенском прииске в Верхнеуральском уезде (1839 г.); по р. Серебряной (1876 г.). Следующая находка алмаза относится к 1884 г. на россыпи по р. Журавлик - притоку р. Ис, в 1891 г. в россыпи р. М. Сап, вблизи села Аятского. В 1892 г. они были найдены на золотоносных россыпях Южного Урала. Один алмаз был найден вблизи села Кочкарь, другой - на Викторовском прииске по р. Каменке. Два алмаза в 1895 г. нашли по р. Положихе, близ деревни Колтыши. Имеются упоминания о находке двух алмазов по р. Бобровке в Нижне-Тагильском районе.
На Крестовоздвиженских золотых промыслах, где был найден первый алмаз, за период с 1829 по 1858 г. был найден 131 кристалл общим весом 59,5 карата. А всего на Урале с 1829 по 1920 г. найдено 239 алмазов общим весом 79,242 карата. Наибольший из найденных камней весил около 3 каратов.
Почти все кристаллы были найдены случайно старателями при промывке золотосодержащих песков. Спеальных поисков на алмазы проводилось очень мало. Имеются сведения о таких поисках только в Адольфовком логу (Урал). Владельцы золотых приисков и управление казенных заводов пытались организовать ски. Так, в 1828 г. по казенным заводам был широко опубликован «высочайший указ», который гласил: «Для поощрения к отысканию алмазов учредить приличные денежные награды тем, которые будут находить сие драгоценное ископаемое в округах казенных заводов».
В 1888 и 1895 гг. на Крестовоздвиженских приисках были организованы специальные выставки кристаллов алмаза с целью ознакомления старателей с внешними особенностями этого драгоценного камня. В 1898 г. бывшим владельцем Крестовоздвиженских приисков П. Шуваловым был приглашен французский инженер Б. Бутан, пытавшийся внедрить здесь методы поисков, применяемые на россыпях Южной Африки, а также систематическую расшурфовку россыпи, отсадку промы-того материала и разборку концентрата на столах. Позднее, в 1902-1903 гг., на Адольфовских и Крестовоздвиженских россыпях еще раз проводились разведки на алмазы с рудоразборкой промытого материала. Однако положительных результатов проведенные работы не дали.
В других районах нашей страны единичные находки алмазов были известны в Енисейской тайге (по р. Мельничной и Точильному ключу) и на Кольском полуострове (по р. Паз). В 1936 г. были получены указания на алмазоносность Восточного Саяна, где микроскопические осколки алмаза фиксировались в коренной породе- в углеродистом перидотите, но позднее не подтвердились.
По литературным данным, за период с 1829 по 1937 г. в России найдено 270-300 кристаллов, причем 250 кристаллов были обнаружены на западном склоне среднего Урала. Однако промышленных месторождений алмазов ни в одном районе не нашли. Причины этой неудачи, очевидно, заключаются в том, что геологические, поисковые и разведочные работы проводились в небольших объемах; достоверно не были известны коренные источники алмазных россыпей, а взгляды ученых по вопросу о происхождении алмазов в коренных месторождениях были самые различные, отсутствовали достаточно надежные методы поисков, разведки, опробования и выявления алмазов в разведочных пробах.
Новый период в истории изучения алмазов в нашей стране начался с 1938 г. С этого времени проводятся поисковые и разведочные работы на алмазы в широких масштабах. Для этих целей были привлечены многие геологические организации и научно-исследовательские институты страны. Ряд институтов приступил к разработке методики и технологии обогащения алмазоносных пород. В результате поисковых работ, проведенных в 1938-1939 гг., был открыт ряд алмазоносных россыпей на среднем Урале, в нижнем и среднем течении р. Койвы и в среднем течении р. Вижай.
Промышленная добыча алмазов в СССР началась с 1941 г. В результате геологопоисковых и разведочных работ в 1941-1945 гг. был выявлен ряд новых месторождений на среднем Урале. Однако все они отличались низким содержанием алмазов и небольшими запасами. Поэтому возникла необходимость усилить геолого-поисковые работы на Урале с целью поисков более богатых месторождений, организовать научные и геологопоисковые работы в новых районах страны. Для выполнения этих задач были значительно расширены поисково-разведочные работы на Урале и организованы поиски алмазов в Енисейском кряже, в Восточном Саяне, в бассейне рек Ангары и Подкаменной Тунгуски, на Кольском полуострове, на Дальнем Востоке, в Восточной и Западной Сибири и на Северном Кавказе. Одно¬временно на Урале развивалась добыча алмазов, для чего строились новые предприятия, разрабатывались и совершенствовались более производительные способы извлечения.
Однако указанные темпы развития геологоразведочных и эксплуатационных работ оказались недостаточными для резкого увеличения добычи.
Первые сведения о находках алмазов в бассейне р. Вилюй в Якутии сообщил якутский краевед геолог - самоучка Петр Хрисанфович Староватов. В своей статье «Минеральные богатства бассейна реки Вилюй».
До революции двух очень ценных камней на реках Чоне и Кемпендяе. Один старатель мыл золото на Чо- не. На мелком месте он увидел камень, игра которого на солнце привлекла его внимание. Приехавший из г. Олекминска скупщик золота выменял у него этот ка¬мень за полтора фунта табака. На другой год скупщик опять приехал на то же место и стал расспрашивать про старателя, у которого купил камень. Старателя здесь уже не было. Скупщика спросили: «Зачем ищешь этого старателя?» «Больно дорого продал полученный у него камень, хочу добавить», - был ответ... Второй случай произошел на Кемпендяйском курорте с неким Исаевым, который выгодно выменял один камень на очень ценные в то время товары.

В этой статье Староватов не называет «ценные камни» алмазами, но, по-видимому, это были они. По данным якутского краеведа Модеста Кротова, изучавшего архив Староватова, известно, что в сентябре 1939 г. Центральные геологоразведочные организации уже получили от Староватова конкретные сведения о находках алмазов в бассейне р. Вилюй; эти сведения основаны не на устных рассказах очевидцев, а на собственных находках Староватова.
О деятельности Староватова в литературе о якутских алмазах до сих пор ничего не упоминалось. Впервые о нем упомянул доктор технических наук Н. В. Черский в своей книге «Богатства недр Якутии». Между тем X. Староватов по существу является первым челове- ком, указавшим на наличие в бассейне р. Вилюй алмазов.

В 1949 г. алмазы были обнаружены в Якутии по р. Вилюй, в связи с чем центр геологоразведочных работ был перенесен на Сибирскую платформу. В 1950 г. алмазы были найдены в долине р. Маржи, а в последующие годы в Вилюйском районе выявлено много алмазосодержащих россыпей: по рекам Вилюй, Марха, М. Ботуобия, Далдын, Тюнг, Моркока и др.
Замечательным событием ознаменован 1954 г., когда была открыта первая кимберлитовая трубка, которая оказалась алмазоносной. Последующие разведки показали, что содержание алмазов в этой трубке было низкое, и она оказалась непромышленной, однако значение этого открытия, безусловно, велико. Кончились споры об источниках сибирских алмазов, так как каждый мог видеть и алмазы в породе, и типичный спутник алмаза - кроваво-красный пироп. Кроме того, и сами кимберлиты - материнские породы алмазов - представляли огромный научный интерес. В этом же году обнаружены богатые россыпи алмазов в системе бассейна р. Ботуобия и в особенности по р. Ирелях.

В июне 1955 г. были открыты богатые коренные месторождения алмазов одновременно в двух районах: в Малом Ботуобинском - кимберлитовая трубка «Мир» и в Далдынском - кимберлитовая трубка «Удачная», а уже с 1956 г. наряду с разведкой здесь успешно шла попутная добыча алмазов. В 1957 г. на трубке «Мир» началась опытная промышленная добыча алмазов.
Россыпные и коренные месторождения алмазов, открытые в 1954-1955 гг. в Вилюйском районе республики Якутия, являются крупнейшими месторождениями мирового значения. На их базе создана алмазная промышленность, которая полностью обеспечивает потребности нашей страны в алмазах.

Алмаз - минерал, который является не чем иным, как модификацией углерода. Чистый алмаз имеет формулу, состоящую всего из одного элемента. Камень обладает уникальными свойствами в природе, поэтому кристаллическая решетка алмаза заинтересовала ученых, и структура вещества продолжает изучаться.

Идеальный алмаз можно представить как гигантскую молекулу углерода. Состав минерала ученые изучили только в конце XVIII века. С того момента начались попытки искусственного синтеза алмаза в лабораториях, но они были бессмысленными, поскольку отстроить кристаллическую решетку с нуля не получалось.

Структура алмаза

А еще техника не была на таком уровне, чтоб создать условия для образования алмаза. Только в пятидесятых годах ХХ века ученые смогли синтезировать алмаз самостоятельно. Этим занимались такие страны, как СССР, США и ЮАР.

Строение вещества

Вся загвоздка и сложность производства заключалась в уникальной структуре алмаза. Между атомами в химии может сформироваться четыре типа связи:

• ковалентная;
• ионная;
• металлическая;
• водородная.

Самая прочная из них - ковалентная связь. Она также имеет свои подвиды: сигма-связи и пи-связи. Второй подвид менее прочный. В алмазе есть несколько миллионов атомов углерода, которые соединены между собой с помощью ковалентных связей.

Пространственное расположение атомов и их соединения называются кристаллической решеткой. Именно ее строение и обусловливает такую характеристику, как твердость вещества. Элементарная ячейка структуры алмаза выглядит как куб. То есть алмаз кристаллизуется в кубической сингонии, если пользоваться научной терминологией.

На вершинах этого куба находится по атому углерода. По одному атому располагается в каждой грани, а еще четыре - внутри куба. Центральные атомы в гранях являются общими для двух ячеек, а те, что находятся в вершинах куба, - общие для восьми ячеек. Между собой атомы соединены ковалентными сигма-связями.

Такая структура и упаковка считается наиболее плотной. Каждый атом углерода располагается в центре тетраэдра и связан по всем сторонам. Поскольку валентность углерода равняется четырем, то все связи оказываются перекрытыми, и взаимодействие с веществом со стороны невозможно.

Расстояние между атомами одинаковое, свободных электронов нет, поэтому минерал является хорошим диэлектриком. Твердость алмаза достигается именно благодаря такому строению. Эти характеристики, в свою очередь, и стали причиной широкого использования камней. Они применяются не только в ювелирном деле, но и в качестве абразива, а также покрытия для инструментов.

Но не все в природе идеально. Даже в алмазах часто встречаются примеси. Такая структура позволяет минералу выглядеть абсолютно прозрачным, без включений. Но добываемые камни не всегда обладают ювелирными свойствами из-за большого количества дефектов и примесей.

Кристалл алмаза может содержать такие вещества:

• алюминий;
• кальций;
• магний;
• гранит.

Иногда в составе встречается вода, углекислота или другие газы. Примеси в кристалле располагаются неравномерно и несколько нарушают кристаллическую структуру. Если дефекты располагаются на периферии, что происходит чаще, тогда с ними можно бороться с помощью огранки.

Аллотропные модификации

Не только алмаз имеет подобный тип строения кристаллической решетки. Другие элементы из четвертой группы также имеют похожую структуру. Но все дело в атомной массе. Атомы углерода располагаются на близком расстоянии друг от друга, что делает связи прочнее. А вот с увеличением атомной массы элементы располагаются дальше и прочность соединений между ними падает.

А также у углерода есть в природе аллотропные модификации, куда, кроме алмаза, входят и другие вещества:

• графит;
• лонсдейлит;
• сажа, уголь;
• фуллерены;
• углеродные нанотрубки.

Ученых интересовала возможность превращения графита в алмаз. Сделать это можно только под действиями очень высокого давления и температуры.

Все дело в том, что графит отличается по пространственному расположению атомов и связям между ними. Если у алмаза все связи ковалентные-сигма, то пространственные связи графита - пи-соединения. А также в решетке графита остается несколько свободных электронов у атомов, которые перемещаясь, создают эффект электропроводности. Такая форма решетки называется гексагональной. Поэтому графит по шкале твердости имеет показатель единицу.

Лонсдейлиты еще не изучены окончательно, поскольку их добывают либо искусственно, либо из метеоритов, упавших на землю.

А вот фуллерены имеют кристаллическую решетку, напоминающую мяч, сложенный из восьмиугольников. По углам фигур расположены не атомы, а молекулы углерода. Эти вещества также продолжают исследовать.

Химический состав алмаза записывается формулой или элементом С.

Кроме показателя твердости - 10 из 10 по шкале Мооса - алмаз обладает такими характеристиками:

• Плотность - 3,5 г/см3.
• Камень довольно хрупкий. Несмотря на твердость, алмаз можно разрушить резким ударом.
• Спайность. Плотность у вещества неравномерная. Камень раскалывается по параллельным граням кристалла. Спайность должна учитываться при огранке камня, поскольку расчет ювелира и последующий удар определяет плоскость скола и отсекает ненужные примеси.
• Камень должен быть прозрачным. Тогда после огранки он будет играть на свету. Самые дорогие экземпляры называют алмазами чистой воды. Но все равно встречается до 5 % примесей в структуре, что искажает кристаллическую решетку, а иногда и портит вид камня.
• Если воздействовать на камень рентгеновскими лучами, то прочность ковалентных связей нарушится. В результате решетка станет рыхлой и твердость вещества также снизится. Но после этой процедуры появится интересное свойство: камень будет излучать свет в синей и зеленой части спектра.

В природе добытый минерал имеет форму кристалла с разным количеством граней. Иногда добывают не полные камни, а только сколы от больших алмазов. Определить скол это или полноценный минерал можно, изучив строение кристаллической решётки. Грани минералов часто покрыты наростами и углублениями.

Цвет алмаза также отличается разнообразием. Встречаются желтые, красноватые или даже черные оттенки алмазов. Конечно, кристаллическая решетка у камней изменена. Но свойства от этого страдают не сильно. Такие минералы называют фантазийными. Их окраска может быть неравномерной и зависеть от примесей в структуре.

Идеальное строение существует только у искусственных алмазов. Производство этих камней требует затравки в виде натурального кристалла, а также большого количества денежных вложений и аппаратуры. Но именно изучение кристаллической решетки и повлияло на развитие этой отрасли.