Описание и свойства алмаза

АЛМАЗ - минерал, единственный драгоценный камень, состоящий из одного элемента. Название, возможно, происходит от греч. «адамас» (непобедимый, непреодолимый) или от арабского «алмас» (персидское «элма») - очень твердый. Алмаз - это кристаллический углерод. Углерод существует в нескольких твердых аллотропных модификациях, т.е. в различных формах, имеющих разные физические свойства. Алмаз - одна из аллотропных модификаций углерода и самое твердое из известных веществ (твердость 10 по шкале Мооса). Другая аллотропная модификация углерода - графит - одно из самых мягких веществ. Исключительно высокая твердость алмаза имеет большое и важное практическое значение. Он широко используется в промышленности как абразив, а также в режущих инструментах и в буровых коронках.

Алмаз кристаллизуется в кубической (изометрической) сингонии и обычно встречается в виде октаэдров или кристаллов близкой формы. При обкалывании алмаза от материнской массы отщепляются обломки минерала. Это становится возможным благодаря совершенной спайности. Цвет разнообразный. Обычно алмазы бесцветные или желтоватые, но известны также голубые, зеленые, ярко-желтые, розово-лиловые, дымчато-вишневые, красные камни; встречаются и черные алмазы. Алмаз прозрачен, иногда просвечивает, бывает и непрозрачным. Черты алмаз не дает; порошок его белый или бесцветный.

Плотность алмаза - 3,5. Показатель преломления 2,42, самый высокий среди обычных драгоценных камней. Поскольку критический угол полного внутреннего отражения у этого минерала составляет всего 24,5°, фасеты ограненного алмаза отражают больше света, чем другие камни с аналогичной огранкой, но с меньшим показателем преломления. Алмаз обладает очень сильной оптической дисперсией (0,044), вследствие чего отраженный свет разлагается на спектральные цвета. Эти оптические свойства в сочетании с необыкновенной чистотой и прозрачностью минерала придают алмазу яркий блеск, сверкание и игру.

Алмазы обычно люминесцируют в рентгеновских и ультрафиолетовых лучах. У некоторых разностей алмаза люминесценция выражена очень резко. Алмазы прозрачны для рентгеновских лучей. Это облегчает идентификацию алмаза, так как некоторые стекла и бесцветные минералы, например циркон, подчас внешне похожие на него, непрозрачны для рентгеновских лучей той же длины волны и интенсивности. Люминесценция алмаза обусловлена присутствием в нем примеси азота. Примерно 2% алмазов не содержат азота и не флуоресцируют; обычно это мелкие камни. Исключение составляет «Куллинан» - самый большой ювелирный алмаз в мире.

Главные производители алмазов - Австралия, Россия, ЮАР и Демократическая Республика Конго, на которые в совокупности приходится более 3/5 мировой добычи алмаза. Другие крупные производители - Ботсвана, Ангола и Намибия. Индия, бывшая единственным источником алмазов до 18 в., в настоящее время добывает их сравнительно немного.

Алмазы ювелирного качества встречаются в ЮАР и в Республике Саха (Якутия, Россия) в кимберлитах - темных зернистых ультраосновных вулканических породах, сложенных преимущественно оливином и серпентином. Кимберлиты залегают в форме трубчатых тел («трубок взрыва») и обычно имеют брекчиевидное строение. Из нескольких тонн добытого кимберлита извлекают доли карата высококачественного алмаза. Алмазы добывают также из аллювиальных (речных) и прибрежно-морских галечных россыпей, куда они выносились в результате разрушения алмазосодержащей кимберлитовой вулканической брекчии. В таких условиях ювелирные камни обычно приобретают шероховатую поверхность. Часто они являются лучшими ограночными камнями, так как противостояли разрушительному действию ударов о камни при переносе водотоками или морскими волнами в зоне прибоя, и поэтому должны представлять прочную крепкую массу, относительно свободную от внутренних напряжений. Известны случаи, когда алмазы, добытые из кимберлитовых трубок, взрывались, что свидетельствует о колоссальном напряжении внутри камня. Это явление дает ключ к пониманию того, что кристаллизация алмазов должна была протекать в условиях громадных давлений. Большинство ограненных алмазов при исследовании в поляризованном свете обнаруживает наличие внутренних напряжений. Полагают, что алмазы образовались на больших глубинах в мантии Земли, а затем не менее чем 3 млрд. лет назад мощными взрывами были вынесены на поверхность. Алмазы обнаружены также в метеоритах.

Сверкание и красота алмаза в полной мере раскрываются только после огранки. Долгое время считалось, что Л. ван Беркем из Брюгге в конце 15 в. разработал метод точной симметричной огранки (используемый до сих пор), заключающийся в шлифовке камня на железном круге, на который наносится смесь алмазного порошка и масла. Сейчас существование этого мастера ставится под сомнение. Предполагают, что вышеуказанный метод был разработан в Индии. Ранее полагали также, что бриллиантовую огранку (главный тип огранки округлых алмазов и в настоящее время) изобрел итальянский гранильщик Винченцо Перуцци в конце 17 в., но и это мнение оказалось ошибочным. Бриллиантовая огранка разрабатывалась постепенно на протяжении всего 17 в. Ранее были созданы другие типы симметричной и тщательно спроектированной огранки. Например, огранка розой, когда камни имеют форму капли смолы (т.е. плоское основание и ограненный треугольными фасетами купол), вероятно, появилась в начале 16 в. Однако бриллиантовая огранка, близкая к современной, сложилась лишь в начале 20 в., когда были установлены пропорции и углы, необходимые для придания камню максимального сверкания. Ювелиры называют такую огранку «старой горняцкой». В настоящее время огранка алмаза еще более совершенна.

Любой ограненный камень, включая бриллиант, состоит из двух частей: верхней - коронки и нижней - павильона. Между ними располагается узкий поясок, или рундист (самая широкая часть бриллианта). Обычный круглый бриллиант имеет 58 фасетов, или фасеток (искусственных граней). К ним относятся: 1 восьмиугольная таблица (площадка), венчающая коронку, 8 фасетов звезды, 4 главных фасета коронки, 4 угловых фасета коронки, 16 верхних фасетов рундиста (прилегающих к нему сверху), 16 нижних фасетов рундиста (непосредственно под ним), 4 угловых фасета павильона, 4 главных фасета павильона и 1 фасетка на кончике павильона (калета; теперь наносится очень редко).

Интерес к алмазам объясняется тем романтическим ореолом, который окружает многие знаменитые драгоценные камни. Так, алмаз «Кох-и-нор» («Гора света») найден в копях Голконды (Индия). По преданию, в 1304 султан Ала-ад-Дин Хильджи отобрал его у раджи княжества Мальва, в чьей семье камень находился много поколений. Когда он в 1849 перешел во владение Британии, то представлял собой неправильно ограненный «овальной розой» камень массой 186 каратов (1 кар = 0,2 г). По приказу королевы Виктории его переогранили, после чего масса камня уменьшилась до 108,93 кар.

Самый замечательный алмаз - «Куллинан» - был обнаружен в 1905 в Трансваале (ЮАР). Масса этого великолепного ювелирного камня в сыром (неограненном) виде составляла 3106 кар (621 г). Он был преподнесен в подарок королю Великобритании Эдуарду VII. Из него изготовили бриллиант («Звезда Африки») массой 530,2 кар, еще один бриллиант массой 317,4 кар и семь камней массой от 94,45 до 4,39 кар каждый. Кроме того, из его осколков огранили еще 96 мелких бриллиантов общей массой 7,55 кар. В процессе огранки было потеряно 66% исходной массы камня.

Алмаз «Питт», или «Регент», имел нескольких владельцев, знаменитых и неизвестных, в Восточной Индии, Британии и Франции. Его масса ныне составляет 140,5 кар (первоначально - ок. 410 кар). Другие исторические алмазы - «Орлов», «Санси», «Шах», «Нассак», «Дрезденский зеленый» и «Хоуп». Второй по величине известный ювелирный алмаз после «Куллинана - «Эксельсиор» (995,2 кар), обнаружен в Южной Африке в 1893. Третий по величине алмаз - «Звезда Сьерра-Леоне» (969,8 кар) найден в 1972 в Сьерра-Леоне.

Первые попытки получить искусственные алмазы предпринимались еще в конце 19 в., но все они не имели успеха.

Лишь в декабре 1954 учеными компании «Дженерал электрик» Ф. Банди, Т. Холлом, Г.М. Стронгом и Р.Х. Уэнторфом были синтезированы алмазы на аппаратуре, сконструированной П. У.Бриджменом из Гарвардского университета. Под давлением 126 600 кг/см² и при температуре 2430° С этим ученым удалось получить из графита мелкие технические алмазы. В СССР искусственные алмазы были изготовлены в 1960 в Институте физики высоких давлений АН СССР, руководимом Л.Ф.Верещагиным, а уже в 1961 в Киеве было налажено их промышленное производство. В настоящее время технические алмазы производят в промышленных масштабах.

В 1970 Стронгу и Уэнторфу удалось получить искусственные алмазы ювелирного качества. Такие алмазы изготавливаются путем растворения порошка синтетического алмаза в ванне из расплавленного металла. Атомы углерода из растворенного порошка мигрируют к одному краю ванны, где помещаются крошечные затравочные кристаллы алмаза. Атомы углерода оседают и кристаллизуются на этих кристаллах, которые вырастают до алмазов массой в один карат и более. Для этого процесса требуются чрезвычайно высокие давления и температуры. Сегодня искусственные ювелирные алмазы стоят дороже природных, и их производство нерентабельно.

Массовый интерес к алмазам объясняется их ценностью как драгоценных камней, но еще более важное значение они приобретают в качестве материала для армирования металлорежущих и других инструментов, широко используемых в промышленности (резцов, сверл, фильер, штампов, дисковых пил, буровых коронок и т.д.), а также в качестве абразивов (алмазных порошков). Ювелирные алмазы, т.е. их прозрачные бесцветные (или слегка желтоватые) и красиво окрашенные кристаллы, составляют лишь малую долю всех добываемых камней. Подавляющее большинство природных алмазов, а также все искусственные алмазы являются техническими, имеющими название «борт». Черная разновидность технических алмазов - карбонадо - состоит из агрегатов мелких алмазных зерен, связанных между собой в плотную или пористую массу. Инструменты, армированные техническими, природными или искусственными алмазами, служат для обработки металлов. Они используются для распиловки, резания, обтачивания, расточки, сверления, вытачивания, штамповки, волочения и т.д. стали и других металлов, карбидов, оксида алюминия (искусственного корунда), кварца, стекла, керамики и прочих твердых материалов, а также для бурения скважин в твердых породах. Алмазные пилы применяют при добыче и обработке строительного камня и для резки поделочных камней. Алмазный порошок служит для обдирки, шлифовки и полировки сталей и сплавов, а также для шлифовки и огранки ювелирных алмазов и других твердых драгоценных камней.

Чтобы просверлить в алмазе отверстие, дающее возможность применять его в качестве фильеры, требуются хорошо отсортированный (узко классифицированный по крупности) алмазный порошок, тонкие стальные иглы и смазочные масла. Отверстие может быть пробито и другими способами - с помощью лазерного луча или электрического искрового разряда. Такими методами удается проделать в алмазных волочильных фильерах очень маленькие отверстия диаметром всего 10 мкм.

Алмаз - это, пожалуй, самый популярный, самый драгоценный камень в мире. Бриллиант -- это алмаз в обработанном виде. Обычно он бесцветный или имеет слабые желтые, бурые, серые, зеленые, иногда розовые оттенки, редко -- черные. Существует около 1000 сортов ювелирных алмазов.

Алмаз -- символ твердости, храбрости, невинности. Этот камень придает владельцу твердость и мужество, защищает члены его тела. Считалось, что алмаз дает и сохраняет остроту слуха, предохраняет от печали и колдовства, злых духов. Если какой-нибудь колдун захочет околдовать владельца алмаза, то все горе и неудачи перенесутся на него самого. Дикий зверь не нападет на человека, который носит на себе алмаз. Камень может вылечить от лунатизма.

Алмаз должен быть приобретен свободно, без принуждения и насилия, тогда он будет иметь большую силу. Камень потеряет силу из-за греховности, невоздержанности человека, который его носит. Большую силу имеют бриллианты, которые достаются по наследству от матери -- дочери, от отца -- сыну. Если же вы их купили, «работать» на вас они начнут не сразу. Их нужно «приручать».

Алмазы с зеленоватым отливом усиливают способность женщины к деторождению, помогают нормальному течению беременности и облегчают роды. Они врачуют склероз, апоплексию, предотвращают образование камней, успокаивают мигрень, спасают от ударов молнии и сглаза.

Алмаз с внутренними пятнами считается самым несчастливым и роковым камнем.

Алмаз связан с энергией Солнца и употребляется как сердечное тонизирующее средство. По убеждениям древних, этот камень эффективно омолаживает и обеспечивает духовное развитие. Если вы будете носить кольцо с алмазом в золоте на безымянном пальце правой руки, то он позволит вам ощутить тонкое воздействие энергии на ваш организм. Нельзя носить чужие кольца с бриллиантом.

Считается, что название «алмаз» произошло от греческого слова adamas -- неодолимый, несокрушимый. Ограненные алмазы называются бриллиантами. Это название произошло от французского слова brilliant, что в переводе на русский означает «сверкающий».

Алмаз состоит примерно на 96-99,8% из углерода, 0,2--0,3% составляют примеси химических элементов, таких как азот, кислород, алюминий, бор, кремний, марганец, медь, железо, никель, титан, цинк и др. Бесцветные алмазы встречаются редко. Чаще всего они имеют какой-либо оттенок. В природе существуют алмазы, ярко окрашенные в желтый, оранжевый, зеленый, синий, голубой, розовый, коричневый, серый и черный цвета.

Для обозначения цвета бриллианта существует следующая градация, включающая 12 цветов: ятер -- голубовато-белый; ривер -- совершенно прозрачный голубовато-белый; тон висседьтон -- чисто-белый, менее прозрачный; виссельтон - белый; топ кристл -- с легким оттенком желтого цвета; кристл -- с чуть более заметным оттенком желтого; верп лайт -- с очень небольшим оттенком коричневого цвета; топ кейп -- слегка желтоватый; кейп -- желтоватый; лайт йеллоу -- светло-желтый; лайт браун -- светло-коричневый; йеллоу -- желтый.

Блеск алмаза настолько характерен, что так и называется -- алмазный.

Состав. Минерал, кристаллическая полиморфная модификация самородного углерода, по блеску, красоте и твердости превосходящий все минералы.

Алмаз состоит из чистого углерода (до 99,8%), но обычно содержит небольшие примеси различных химических элементов, входящих в кристаллическую структуру или в состав включений других минералов.

Физические свойства:

а) По шкале Мооса относительная твердость алмаза равна 10, абсолютная в1000 раз превышает твердость кварца и в 150 раз - корунда, самая высокая как среди природных, так и среди так среди искусственных материалов,

б) Излом раковистый,

в) Плотность чистого алмаза 3,511 г/см³,

г) Блеск сильный, от алмазного до жирного,

д) Высокий показатель преломления (от 2,417 до 2,421) и сильная дисперсия (0,0574) обуславливают яркий блеск и разноцветную "игру" ограненных ювелирных алмазов, называемых бриллиантами.

е) Полупроводник.

Алмаз может быть бесцветными водянопрозрачным или окрашенным в различные оттенки желтого, коричневого, красного, голубого, зеленого, черного, серого цветов.

Распределение окраски часто неравномерное, пятнистое или зональное. Под действием рентгеновских, катодных и ультрафиолетовых лучей большинство алмазов начинает светиться (люминесцировать) голубым, зеленым, розовым и др. цветами.

Алмаз прилипает к некоторым жировым смесям, на этом основан получивший наибольшее распространение жировой способ извлечения алмазов на обогатительных фабриках. На воздухе алмаз сгорает при 85 ^oС с образованием СО²; в вакууме при температуре свыше 150 ^oС переходит в графит.

Особенности образования. Предполагается, что алмаз кристаллизуется одним из первых минералов при остывании мантийного силикатного расплава на глубине 150-200 км при давлении 5000 МПа, а затем выносится к поверхности Земли в результате взрывных процессов, сопровождающих формирование кимберлитовых трубок, 15-20% которых содержит алмаз.

Алмазы встречаются также в глубинных породах - эклогитах и некоторых глубокометаморфизованных гранатовых гнейсах. Мелкие алмазы в значительных количествах обнаружены в метеоритах, а также в гигантских метеоритных кратерах, где переплавленные породы содержат значительные количества мелкокристаллического алмаза.

Размеры кристаллов варьируют от микроскопических до очень крупных, масса самого крупного алмаза "Куллинан", найденного в 1905 в Южной Африке 3106 кар (0,621кг).

Месторождения. Промышленные месторождения связаны с кимберлитами, россыпями. Главные зарубежные добывающее страны: ЮАР, Конго (Заир), Ботсвана, Намибия. В Российской Федерации месторождения в Якутии, на Урале.

Применения. Алмаз применяется в промышленности как абразивный материал, а также, конечно, в ювелирном деле.

Но, без огранки алмаз выглядит не очень привлекательно. Поверхность добытых из земли кристаллов в большинстве случаев бывает шероховата и покрыта полупрозрачной трещиноватой серой коркой.

Только отполировав и огранив алмаз в бриллиант, человек увидел, что "это свет солнца, сгустившийся в земле и охлажденный временем, он играет всеми цветами радуги, но сам остается прозрачным, словно капля". Так говорил о бриллианте русский писатель А.И. Куприн. Благородные металлы служили либо украшением, либо для магических целей, например в качестве амулетов (оберегов).

Лечебные свойства еще в глубокой древности люди поняли, что алмаз излечивает своего владельца от психических расстройств: разных фобий, депрессии, нервных срывов. Литотерапевты говорят, что камень корректирует нервную систему человека и настраивает ее на здоровый образ жизни. Поэтому они рекомендуют воспользоваться этой способностью камня для избавления от алкоголизма, неконтролируемого пьянства, табакокурения и далее для лечения наркомании. Кроме того, алмаз считается прекрасным жаропонижающим средством, средством для лечения воспаления легких, бронхитов, предстательной железы, гепатита, различных инфекций и заболеваний суставов.

Магические свойства алмаза -- самые ценные, но и самые опасные для человека камень. Однако это не значит, что он вредит человеку, просто, если с ним обращаться грубо и невежливо, он может обидеться и навредить владельцу.

С давних пор считается, что алмаз придает своему владельцу смелость, решительность, твердость духа, приносит успех, предохраняет от алкоголизма, наркомании, распущенности, укрощает чрезмерные фантазии, избавляет от печалей, отводит колдовские чары, оберегает от дурного глаза. Однако следует помнить, что алмаз -- это камень царей, первосвященников и знаменитостей. Высокопоставленным личностям он служит верой и правдой, к обычным людям этот гордый камень равнодушен. Но если вы получили его в наследство или в подарок, он будет помогать и вам, только это произойдет довольно нескоро -- лет через 7-10. Все это время алмаз будет настраиваться на нового владельца и, поняв его сущность, начнет активно на него работать.

Алмаз является первым камнем зодиака, поскольку обладает огромной энергетической силой. Он отражает в себе весь зодиак и является «руководителем» всех остальных минералов.

Этот камень должен иметь каждый Овен, поскольку алмаз укрощает гнев, вспыльчивость, раздражительность. Впрочем, и остальным знакам зодиака он не противопоказан.

Талисманы и амулеты. В качестве талисмана алмаз можно носить на безымянном пальце левой руки, а также в виде серег или кулона, чтобы камень касался кожи. Он поможет и в сердечных делах, и в работе, но с одним условием -- намерения человека должны быть честными и нравственными. Ворам, убийцам, мошенникам и аферистам он принесет одни только несчастья.

Известно, что у аборигенов Австралии роль амулетов выполняли золотые самородки. А один из первых крупных алмазов - знаменитая "Звезда Южной Африки" весом 83,5 карата - был выкуплен у знахаря - колдуна, который использовал его во время заклинаний.

Ювелирные алмазы. На долю ювелирных алмазов обычно приходится 20-25% добываемых алмазов; в россыпных месторождениях их доля заметно выше, чем в коренных. Ювелирные алмазы прозрачны, без трещин включений.

При их огранке выявляются наибольший блеск и игра камня, устраняются природные дефекты, при этом теряется около 50% первоначальной массы. Разработана специальная бриллиантовая форма огранки, но используется также огранка клиньями, кабошоном, ступенчатая и их комбинации.

Добыча, цены. Ежегодная мировая добыча алмазов оценивается в 100 млн. кар (20 тонн), из них 40 млн. приходится на страны Африки и по 30 млн. на Россию и Австралию.

Крупнейший в мире монополист по добыче и продаже алмазов - компания "Де Бирс" с годовым оборотом свыше 15 млрд. долларов. В России добычу алмазов ведет компания "Алмазы России - Саха" (объем добычи в стоимостном выражении составляет 1,3 млрд. долларов в год).

Масса добываемых алмазов обычно 0,1-1,0 кар, крупные ювелирные камни (св. 100 кар) встречаются редко. Цена необработанных алмазов ювелирного качества около 100 долларов за кар, стоимость бриллиантов сильно колеблется в зависимости чистоты "воды", оттенков цвета "нацветов", наличия включений и дефектов, величины камней, качества огранки и т. д. Обычная цена карата бриллиантов - от 400 до 1000 долларов.

Технические алмазы используются в алмазных буровых коронках, пилах, резцах, фильерах для вытягивания проволоки, для изготовления полировальных порошков и паст, а также в оптической и электронной промышленности как полупроводники.