Алмаз
АЛМА́З (турец. elmas, з араб., від грец. ἀδάμας — адамант) — найтвердіший мінерал, кристалічна форма чистого вуглецю з унікальними властивостями прозорості, твердості, пружності, стійкості до агресивних середовищ. За фіз.-мех. властивостями А. — унікал. матеріал. Ковалент. зв’язок та питома вага атомів (3,51 г/см3) зумовлюють найвизначніші серед відомих матеріалів мех. властивості А. (модуль Юнга 1000 ГПа/м2). А. — типовий діелектрик (питомий опір вище 1010 Ом/см), при насиченні атомами азоту (глибокий донор) або бору (акцептор) стає напівпровідником. Теплопровідність А. при кімнат. т-рі у 2–5 разів вища, ніж міді та срібла. У найчистіших А. ювелір. якості вміст домішок парамагніт. азоту складає 1016–1017 атомів/см3. Домішки і структурні дефекти зумовлюють забарвлення кристалів А. Найкращі, якісні А. — безбарвні, прозорі («чистої води»). Відомі також А. жовті, зелені, коричневі, червонуваті, чорні та ін. Розрізняють А. природні та синтетичні.
А. природний кристалізується в різних регіонах світу в кімберліт. породах, що мають форму трубок, жил, шарів від сотень метрів до десятків кілометрів завдовжки, глибиною від десятків метрів до кількох кілометрів. Алмазоносні трубки магмат. походження. Різновидами природ. А. є: баласи — кульової форми, радіально-промен. будови та непрозорі; карбонадо-непрозорі мікрокристалічні щільні алмазні агрегати. Бортом називають дрібнозернисті порошк. утворення природ. А. Досконалі кристали А. мають прості морфол. форми (кубічна, октаедрична) та складні форми як комбінації простих (див. Рис.). Їх утворення залежить від умов формування: тиску, температури, складу середовища та часу кристалізації. Утворення кімберліт. трубок відносять до проявів вулканіч. діяльності в основному 300–400 млн рр. тому. Наймолодшим з них — 15–20 млн. рр. Прояви кімберліт. трубок знаходять у 20 ст. в багатьох рівнин. місцях, на які перетворилися зони стародав. гороутворення. Це, зокрема, Якутія та регіон навколо Архангельська в Росії, Пд. Африка, Австралія, Приазов’я в Україні. А. знайдено в метеорит. речовинах, зокрема в Сибіру (Росія) та Аризоні (США). Природні А., які добувають із корінних та розсип. родовищ, мають розміри від 0,5 до 150 мм. Відомо не більш як 150 А., розміри яких перевищують 30 мм, кожен із них має власну назву — Кулінан, Зірка Африки, Шах, Орлов та ін. В Україні вперше А. знайдено в 60-х рр. 20 ст., але великих природних А. не виявлено, лише окремі кристали мають розмір 0,3–0,4 мм; є дрібнозернисті агрегати розміром до 0,25 мм (імпактні алмази). Пром. розробка А. в Україні не ведеться. Абсолютно прозорі А. використовують в ювелірній справі для виготовлення діамантів.
А. синтетичні одержують шляхом кристалізації розчину вуглецю в розплавах металів та сплавів після екстремал. стискування реакц. суміші в гермет. неметалевій чарунці та нагрівання до високих т-р (див. Алмазна промисловість). Розплав із вуглецем утворюється при нагріванні до 1450– 2000 К за рахунок пропускання електроструму. Синтез А. шляхом перебудови графіт. шарової структури вуглецю в щільну алмазну відбувається за величез. тиску й температури. Синтет. та природні А. однакові за фіз. властивостями й кристалографією. Перший синтез алмазу здійснено у Швеції (1952), а потім у США (1953). На основі лаборатор. відкриття 1960 рос. вченими (Л. Верещагін та ін.) синтезу А. укр. вчені 1961 в Інституті надтвердих матеріалів (Київ) під керівництвом В. Бакуля розробили ефективну пром. технологію. Згодом над цією проблемою почали працювати також групи вчених з Інституту проблем матеріалознавства ім. І. Францевича НАНУ, Інституту фізики НАНУ, Інституту фізики напівпровідників НАНУ, Донец. фіз.-тех. інституту ім. О. Галкіна, Нац. наук. центру «Харків. фіз.-тех. інститут» Харків. університету. Укр. ученим належить пріоритет у встановленні особливих умов синтезу дрібних порошк. алмазів, одержанні щільних полікристалів та вирощуванні великих прозорих досконалих монокристалів розміром 5–10 мм. Регулюючи домішки азоту та бору в процесі синтезу, укр. вчені вперше одержали кристали напівпровідникових синтет. А. Такі природні кристали знаходять рідко. Використання А. — важл. складник НТП 20 ст. Заг. обсяг індустр. застосування А. становив у серед. 90-х рр. бл. 120 т на рік. З цієї кількості 15–20 % — природні А. З великих алмаз. кристалів виготовляють коштовні прикраси — діаманти, дещо менші (1–2 мм) застосовують у високопродуктив. буровому інструменті, для прецизійної обробки у машинобудуванні тощо.
Рекомендована література
- Лейпунский О. М. Об искусственных алмазах // УХ. 1939. № 8;
- Семененко Н. П., Усенко И. С. Заключение по алмазоносности отдельных районов СССР: украинский кристаллический массив. К., 1954;
- Шафрановский И. И. Алмазы. Москва; Ленинград, 1964;
- Орлов Ю. Л. Морфология алмаза. Москва, 1963;
- 1973;
- Палкина Е. Ю., Савченко Н. А. Первая находка рефейского алмаза на Украине // Зап. АН СССР. Сер. Б. 1976. № 5;
- Курдюмов А. В., Пилянкевич А. Н. Фазовые превращения в углероде и нитриде бора. К., 1979;
- Трофимов В. С. Геология местороджений природных алмазов. Москва, 1980;
- Федосеев Д. В. и др. Алмаз: Справоч. К., 1981;
- Васильев Л. А., Белых З. П. Алмазы, их свойства и применение. Москва, 1983;
- Драгоценные камни. Москва, 1984;
- Бокий Г. Б. и др. Природные и синтетические алмазы. Москва, 1987;
- Синтетические сверхтвердые материалы. Т. 1. К., 1986;
- Новиков Н. В. и др. Физические свойства алмаза: Справоч. К., 1987;
- Вони ж. Синтез алмазов. К., 1987;
- Бартошинский З. В., Квасница В. Н. Кристалломорфология алмаза из кимберлитов. К., 1991;
- Квасница В. Н. и др. Природа алмаза. К., 1994;
- Ферсман А. Е. Кристаллография алмаза. Москва, 1995;
- Харькив А. Д. и др. История алмаза. Москва, 1997;
- J.-M. Leger, J. Haines. The search for superhard materials // Endeavour. 1997. № 21(3); D. M. Teter. Computational alchemy: the search for new superhard materials // MRS Bulletin. 1998. № 23(1); D. G. Clerc, H. M. Ledbetter. Mechanical hardness: a semiempirical theory based of screened electrostatics and elastic shear // J. of Physical and Chemistry of Solids. 1998. № 59;
- Щодо перспектив корінної алмазності України // Мінерал. ресурси України. 1998. № 1;
- Начальная Т. А. и др. Особенности строения и физико-механические свойства природных алмазов Украины // СМ. 2000. № 1.
Завантажити статтю
