Что может быть общего у самого дорого в мире камня - алмаза - и обычного графита? Оба являются аллотропной формой одного и того же химического элемента - углерода. На этом общность не кончается, ведь из графита в настоящее время получают синтетические алмазы. Если такое превращение можно осуществить в химической лаборатории, то возможно ли воспроизвести данный процесс в домашних условиях и получить искусственные драгоценности?
Графит и алмаз
Графит - это самородный минерал, одна из аллотропных форм углерода. Каждый его атом ковалентно связан с тремя окружающими его атомами. В природе он образуется при высокой температуре в вулканических и магматических породах. Его добывают совместно с пиритами, гранатами, шпинелью. Встречается в кварцевых жилах, метаморфических породах, каменноугольных рудниках.
Алмаз также является одним из аллотропов углерода. Однако из-за отличий в кристаллической решетке обладает совершенно другими свойствами. Атомы углерода находятся в состоянии SP3-гибридизации, каждый атом расположен в центре тетраэдра, образуемого окружающими атомами. Такая структура объясняет высокую твердость элемента.
Точной версии происхождения алмазов пока нет. Ученые выдвигают разные версии образования самого твердого минерала - магматическая, метеоритная, мантийная. Нередко алмазы образуются при столкновении метеоритов с земной корой. Также их находят в ассоциациях со сверхвысоким давлением.
В таблице представлены сравнительные физико-химические характеристики алмаза и графита:
Алмаз обладает высоким показателем преломления. Благодаря этому свойству, а также прозрачности и дисперсии кристалл образует уникальную игру света, что делает его самым дорогим драгоценным камнем в мире. Обычно он полностью прозрачный, однако в природе встречаются желтые, голубые и даже черные кристаллы, что объясняется присутствием примесей.
Можно ли получить алмаз из графита в домашних условиях?
Как сделать алмаз самостоятельно? Этот вопрос волнует многих начинающих любителей химии, которые узнают о том, что между графитом и алмазом есть много общего.
Если графит и алмаз - это форма одного химического элемента, значит есть возможность преобразовать один в другой. Однако как бы ни старались химики-любители, сделать это в домашних условиях невозможно. Дома нельзя создать необходимые условия для синтеза алмазов, ведь для этого потребуются высокие температуры, давление и вакуум.
Что же делать, если юному химику хочется вырастить кристалл самостоятельно? Драгоценный камень получить дома невозможно, зато можно вырастить соляной кристалл. Для этого в литре воды растворяют несколько столовых ложек соли. В раствор добавляют немного красителя, чтобы выращенный минерал был цветным. Затем в воду окунается скрепка, подвешенная на веревочке. Через несколько дней скрепка полностью скроется под слоем соли. В течение всего периода времени маленькому экспериментатору будет интересно наблюдать за оседанием кристалликов соли на металлической скрепке.
Современные методы синтеза
Первые эксперименты по синтезу искусственных алмазов начались в середине XIX в. Однако впервые в мире создать синтетический алмаз удалось только в 1953 г. шведскому ученому Балтазару Платену.
Существует несколько технологий синтеза алмазов:
Пресс для синтеза алмазов - Высокое давление и высокая температура - метод НРНТ. Это исторически первый способ искусственного получения алмазов. Затравку помещают в капсулу, которую загружают под пресс. В прессе поднимается температура до 1400°С, под воздействием температур и высокого давления изменяется кристаллическая структура углеродного элемента. Прессы бывают ленточными и кубическими, в них создается давление до 5 ГПА.
- Химическое осаждение из газовой фазы. Этот метод был открыт в 1980-х гг, и он не требует высокого давления. Рабочая камера заполняется специальными газами, которые способствуют росту алмазов.
- Детонация углеродсодержащей взрывчатки. Металлическая капсула заполняется графитовым порошком и помещается в камеру со взрывчаткой. Во время взрыва под высоким давлением и температурой получаются алмазные нанокристаллы.
- Ультразвуковая кавитация. Суспензию графита подвергают воздействию ультразвука. Это дешевый и простой способ получения алмазов, однако камни получаются невысокого качества.
Применение алмаза и графита
Где используется графит? Кроме изготовления грифелей карандашей, его применяют в следующих сферах и отраслях промышленности:
- создание электродов и нагревательных элементов;
- замедление нейтронов в ядерных реакторах;
- изготовление плавильных тиглей;
- создание деталей для атомно-силового и туннельного микроскопа;
- тепловая защита космических аппаратов;
- создание синтетических алмазов.
Натуральные алмазы подвергают обработке и получают из них прекрасные ювелирные камни - бриллианты. Бриллианты считаются самыми дорогими среди драгоценных камней.
Синтетические алмазы также имеют широкую сферу применения:
- Сверхтвердые режущие элементы. Поскольку алмазы являются самым твердым веществом, этим свойством пользуются при создании абразивных и режущих инструментов. Их даже используют для огранки натуральных, природных алмазов.
- Оптические элементы. Синтетические кристаллы применяются в лазерах и гиротронах.
- Топлопроводник. Благодаря высокой теплопроводности и низкой электропроводности алмазы используют как теплоотвод для лазерных диодов.
- Электроника. В лабораторных условиях создают транзисторы на основе искусственных камней, однако широкого коммерческого применения эта разработка пока не получила.
Синтетические алмазы используют и в ювелирной промышленности, они составляют 2% рынка. Самый большой ювелирный искусственный бриллиант весит 10,02 карат. Он был выращен в течение 300 часов. Синтетические камни стоят дешевле натуральных минералов, путем добавки различных примесей или радиоактивного воздействия им можно придать разные оттенки - голубой, желтый, розовый или зеленый.
О том, как сделать алмаз, люди задумывались десятками лет. А все потому, что выращивание этих камней не просто обогатит создателя методики, но и сделает их более доступными. Есть мнение, что реально получить бриллиант из графита или угля, так как все они состоят из углерода. Прочитав статью, вы сможете разобраться, насколько это утверждение реально, в чем разница между упомянутыми минералами и можно ли получить драгоценность, не покидая пределов квартиры.
Небольшой экскурс в свойства пород
Вплоть до 17 века, никто не подозревал о сходстве угля, алмаза и графита. Они никогда не соседствовали в природе. Тем более, ученые не могли помыслить о превращении одного вещества в другое. Все изменилось, когда английский химик Теннант провел свой эксперимент и выяснил их истинную природу.
Визуально, понять это не было возможности, так как породы совершенно различны. Графит не имеет прочных связей и состоит из скользящих друг по другу чешуек. Его основная сфера применения – смазка для снижения трения между поверхностями. Внешне, он похож на расплавленный металл.
Угольный состав включает в себя мелкие частицы графита, но дополняется углеводородным соединением, кислородом и азотом, что придает ему не жидко-вязкую форму, а более плотную. Алмазы же, вообще имеют одно из самых прочных соединений в природе. Внешне – это прозрачные камни, совсем несхожие со своими «собратьями».
Игры с породами: превращение одного вещества в другое
Как только ученые обнаружили сходство алмаза, угля и графита, они задались целью научиться превращать одно вещество в другое. Первые эксперименты были удачными.
Выяснилось, что при нагревании «драгоценного камня» в безвоздушном пространстве до 1800 градусов, он полностью превращается в графит. Тот же эффект получается, если сквозь раскаленный до 3500 градусов уголь, пропустить электрический ток. Получив успех на этих превращениях, ученые задались целью сделать искусственный алмаз, и застряли практически на 100 лет.
Эксперимент, как из угля сделать алмаз, увенчался успехом только в 1880 году и проходил в 2-а этапа. Сначала, путем электролиза, получали графит. Затем, его помещали в стальную колбу, закрывали с обоих концов и нагревали докрасна. Иногда, сосуд не выдерживал давления и взрывался. Но, если все проходило гладко, то при вскрытии трубы внутри находили темные, но сверхпрочные кристаллы.
Теория взрыва: первый шаг на пути к цели
В естественной среде алмазы образуются при температурах свыше 1600 градусов Цельсия, и давлении 60-100 тыс. атмосфер. На все это, у природы уходит сотни тысяч, а иногда и миллионы лет. Поэтому, выращивание искусственных алмазов вывело бы многие сферы на новый уровень.
Ученые уже научились создавать искусственные алмазы, на что уходит лишь несколько месяцев. Но, для процесса превращения требуется дорогостоящее оборудование и труднодоступные материалы. Можно попробовать обойтись подручными средствами, но вероятность успеха крайне мала.
Если же вы решитесь создать алмаз самостоятельно, то вам потребуется заложить графитовый стержень и тротил в толстую трубу, а затем заварить ее концы. После детонации взрывчатки, внутри колбы создается нужное давление и температура, вследствие чего образуется высокопрочный кристалл. Но, как показывают расчеты, вероятность разнести помещение и убить себя выше, чем получить драгоценный камень.
Безопасный способ обогащения – находка для экспериментаторов
О том, как вырастить алмаз в домашних условиях, ходит много «легенд». Вычленить среди них действенный, а, главное, безопасный способ – сложнорешаемая задача. Тот вариант, о котором сейчас пойдет речь, подходит для любителей экспериментов, но всерьез ожидать получения драгоценного камня не стоит.
Внимание! Администрация сайта не несет ответственности за возможные последствия эксперимента.
Инструкция по работе предполагает подготовку необходимых компонентов. К ним относятся:
- карандаш;
- провод;
- вода или жидкий азот;
- источник высокого напряжения (сварочный аппарат).
Чтобы получить искусственный алмаз, достаньте из карандаша грифель. Можно купить отдельно. Теперь, соедините его с проводом и опустите в емкость. Следующий шаг зависит от того, что вы используете. В первом варианте, следует залить конструкцию водой и заморозить. Во втором варианте, заморозка происходит при помощи жидкого азота.
Как только вы получите нужную температуру, подсоедините провода к источнику напряжения и пустите ток. Считается, что после прохождения через грифель разряда, он трансформируется в алмаз.
Домашний эксперимент: получение кристаллов из соли
Получить алмаз без лабораторных условий невозможно. Но, вы можете своими руками вырастить красивые соляные кристаллы. Для эксперимента вам потребуются:
- водный дистиллят;
- поваренная соль;
- прочная нить;
- пищевые красители (для красоты).
Возьмите емкость и наполните ее водой. Сыпьте в нее соль до тех пор, пока она не перестанет растворяться. Отрежьте нить и закрепите на ней соляной кристалл. Поместите конструкцию в жидкость и подождите несколько дней. Если добавить пищевые красители, то «камушки» получатся разных оттенков.
Соль – не единственный материал, подходящий для таких химических преобразований. Можно использовать сахар или медный купорос. Тогда, кристаллы «вырастают» немного другие, но методика остается прежней. Приятных вам экспериментов.
Получение больших кристаллов
Далее, поговорим о том, как делают алмазы больших размеров в домашних условиях. Для эксперимента вам понадобится все та же соль (100 гр.), дистиллят (400 мл.) и грифель (12 гр.). Возьмите стакан и смешайте сыпучие ингредиенты. Теперь, аккуратно залейте их водой, дождитесь полного растворения и оставьте емкость на 24 часа.
Руководство по созданию искусственных алмазов начинается с того, что вы сливаете воду из стакана (в другую емкость, так как она пригодится далее). На дне посудины, вы найдете получаемые от реакции кристаллы. Выберете наиболее правильный и большой (затравку), а оставшиеся отложите в контейнер.
Выращивание больших домашних алмазов — долгий процесс, требующий терпения. Но, в результате у вас получится красивый многогранный камень, который можно использовать для создания украшений или декора.
Возьмите прочную нитку и закрепите ее на карандаше или любой палочке. К другому концу прикрепите затравку и опустите ее в оставшийся раствор. Все что вам остается — это ожидание. Испаряясь, вода будет нарастать на ваш кристалл и делать его больше. Если в процессе на нитке будут образовываться другие камушки, их лучше удалять.
Чтобы получить алмазы в домашних условиях, требуется дистиллят. Дело в том, что для химических реакций жидкость должна быть без примесей, чтобы эксперимент удался. Но, не всегда легко найти очищенную воду. Тогда, можно создать ее самостоятельно, прокипятив на газу и прогнав через обычный лабораторный фильтр.
После кипячения, фильтр можно заменить промокашкой, ватой, марлей или обычной бумагой — вопрос удобства использования. Чтобы реакция удалась, используемая вода должна быть теплой, но не горячей. Когда вы выращиваете алмазы, раствор постепенно испаряется. Следите, чтобы ваш кристалл не оказался на воздухе — это его испортит.
Когда-то в одной из своих статей я сказал, что придёт время и я расскажу о том, как выращивать натуральные алмазы в домашних условиях.
Скептики могут посмеяться, продолжать лежать на диване и говорить, что это не возможно, потому-что не возможно никогда. Нужна огромная температура, тысячи атмосфер давления и т. д. и тому подобное.
Я долго сомневался, стоит ли в это моё открытие посвящать любого. Сегодня я решил это сделать. Я закончил многолетние эксперименты по выращиванию микроскопических натуральных алмазов и теперь это может делать каждый школьник начиная с пятого-шестого класса. В домашних условиях я, практически, повторил природный процесс образования алмазов. Получилось очень просто, как всё гениальное. Но, мне потребовалось несколько лет размышлений и экспериментов с кимберлитом, графитом, каменным и древесным углём и т.д. В настоящее время я работаю над тем, как "заставить" эти мелкие кристаллы расти намного быстрее и до любых размеров - вплоть до куриного яйца.
И так рассказываю:
Что Вам будет нужно для процесса выращивания алмазов?
1. Термостойкая химическая колба или стакан объёмом на два-три литра (можно до 10 л.) Они продаются через интернет.
2. Вторая колба поменьше (можно на один литр).
3. Бумажные фильтры (можно кофейные)
4. Ступка с пестиком.
5. Микроскоп или бинокуляр.
6. Древесный уголь для шашлыков.
7. Затравка. (Маленький натуральный кристаллик алмаза)
И ВСЁ!
В чём состоит весь смысл моего открытия? В том, что для роста алмазов нужен ПЕРЕНАСЫЩЕННЫЙ ВОДНЫЙ РАСТВОР УГЛЕРОДА. Учёные нам говорят, что глубоко под землёй (400-600 км.) находятся огромные запасы воды (целые океаны) и имеют, естественно, большую температуру. Я могу добавить к этому только одно, что эти океаны перенасыщены углеродом и когда происходит "течь", то потоки этого раствора устремляются вверх, охлаждаются в верхних слоях земли образовывая воздушные пузыри которые в течении некоторого времени превращаются в кристаллы алмазов. Первоначально кристаллы имеют круглую (сферическую) и неопределённую форму, а уже затем, в течении длительного времени формируются (растут) грани.
И так. Начинаем процесс выращивания микроскопических алмазов размером до одного миллиметра.
В ступке измельчаем древесный уголь для шашлыков. В пыль мельчить не надо, достаточно 3-5 мм.
Засыпаем этим углём нашу большую колбу до половины. Наливаем не очень много воды, потому-как если насыпать сразу много угля или налить сразу много воды, при закипании у вас всё полезет наружу. Просто когда уголь покипит какое-то время и промокнет, добавите ещё воды. Вода должна быть очень чистая, лучше всего дистиллированная или протиевая (я применяю только протиевую). Ставим на печь и начинаем кипятить на медленном огне несколько суток (на ночь плиту можно отключать) . По мере упаривания подливаем воду опять.То есть мы упариваем раствор и насыщаем его атомами углерода.
Когда у нас раствор насытится углеродом, дайте ему упарится на две трети, выключите печь и процедите в стеклянную банку весь раствор через двойной-тройной фильтр. Затем вставьте чистую воронку в меньшую колбу и процедите ещё раз через свежие фильтры полученный раствор. Он у вас будет иметь слегка желтоватый оттенок. В большую колбу с углём опять налейте воды и опять выпаривайте. А малую колбу поставьте на другую конфорку и тоже начните упаривать (но не до конца). Когда в большой колбе опять вода упарится на две трети повторите всё заново. Так нужно гонять уголь несколько раз, а в малой колбе одновременно упаривать полученный раствор. Через пару недель Вы получите очень концентрированный водный раствор углерода. Теперь наступает заключительный и очень ответственный момент. В малой колбе у Вас раствор уже явно нежного жёлтого цвета. Возьмите стеклянную баночку, перелейте туда раствор, опустите кристаллик алмаза, который Вы хотите вырастить до большего объёма и поставьте эту баночку куда-нибудь на батарею (это для того, чтобы процесс роста шёл в три-четыре раза быстрее). И время от времени подливайте в банку свежего углеродного раствора. Через какое-то время у вас на дне будет образовываться буро-бежевая кашица - это углерод, не выливайте его ни в коем случае, в этой кашице кристалл растёт на много быстрее. Процесс натурального выращивания кристаллов алмаза очень длительный. Для примера: алмаз весом в 0,01 карата я увеличил в весе до 0,02 карата только в течении года. Соответственно,чем больше будет кристалл "затравки", тем быстрее он будет расти.
...Однажды, мой товарищ узнав о цели моих экспериментов, заметил:-"Если серьёзные люди узнают, чем ты занимаешься, тебя просто убьют. Если твои работы окажутся верными и тебе удастся, на самом деле, выращивать алмазы, то другие начнут делать тоже самое. Вы же обрушите весь мировой рынок алмазов". Я тогда задумался над его словами и замолчал на несколько лет. Сегодня я рассказал о своём открытии всем. Теперь меня уже точно не убьют... потому-что поздно. Улыбнулись?
А теперь друзья, можете приступать к работе и повторить всё, что я делаю.
Всем удачи, здоровья и успехов во всём!
Уважаемые читатели! Прошло всего несколько часов, как я опубликовал эту статью на двух форумах и на данном сайте. За это время мне на почту пришло около двух десятков писем (в основном с форумов). Многие отнеслись очень негативно к этой статье. Ничего не попробовав, не повторив данную работу (эксперимент), потому-что по времени это просто невозможно, поторопились обвинить меня в самых "тяжких грехах" - в необразованности, дилетанстве и прочее-прочее. Я прекрасно знаю эту "научную" публику. В основном это те люди - так называемые геологи, которые после института отработали в поле два-три сезона и тихо, как правило, по семейным обстоятельствам, ушли куда-нибудь в лабораторию, институт или на преподавательскую должность читать такую же ересь и чушь, которую они сами "кушали" пять лет учась в том же вузе. Я отработал около тридцати лет в поле. Из них двадцать лет в Канаде и на Аляске. Прошёл, прополз и проехал десятки тысяч километров, перелопатил сотни тонн грунта, и у меня были сотни ночей и тысячи часов одиночества возле ночного костра, чтобы думать. Люди, которые даже не попробовав сделать то, что сделал я, и которые сходу начинают всё отрицать, это неудачники, лузеры, совершенно случайные "объекты" в геологии. Я спокойно всем отвечаю - повторите то, что сделал я (ведь это так просто) и идите вперёд, идите дальше меня.
Второй вопрос, который чаще всего задают - над чем я сейчас работаю? Я уже сказал, что в настоящее время я работаю над процессом неограниченного роста алмазов. Также я начал работать с порошковым графитом по той же схеме. И в третьих, с каменным углём по той же схеме, потому как графит и каменный уголь это тот же самый углерод, что и древесный уголь, только в другой форме. Есть ещё нефть.
Закончил эксперимент с каменным углём по той же схеме, что и с древесным углём.
Засыпал два килограмма измельчённого каменного угля в четырёхлитровую термостойкую колбу, налил почти до верху протиевой воды и кипятил на медленном огне несколько суток. Затем отфильтровал на два раза и получил в остатке один литр раствора. В отличии от древесного угля раствор получился совершенно прозрачным. Затем в литровой колбе упарил этот литр раствора до 50-70 мл. "Гонял" этот уголь 15 раз в течении двух недель. То-есть, за две недели упарил приблизительно 15 литров углеродного раствора до общего объёма 200 мл. (При многократном упаривании, раствор, всё-таки, приобретает жёлтый цвет). Оставил этот раствор в тёмном помещении на 10 дней. Сегодня изучал полученный результат эксперимента. Что получилось? Вся поверхность углеродного раствора оказалась покрыта совершенно прозрачными пластинками и мельчайшими кристаллами алмаза Некоторые кристаллы с гранями). Нижняя часть раствора насыщена "кашицей" пластин. При взбалтывании раствора все пластины в растворе начинают играть алмазным блеском. Но, в самом низу раствора после осторожной промывки, обнаружил в большом количестве светло-бурые микроскопические зёрна (иногда вытянутые цепью), что это определить не могу, возможно это какая-то органика. Так же в растворе каким-то образом оказались два фрагмента угля размером 1 на 3 мм. (скорее всего - неосторожность при фильтрации). На каждом из двух фрагментов в прилипшем состоянии находились по несколько кристаллов алмазов с чётко выраженными гранями.
Считаю, что эксперимент полностью удался. Результат оказался выше, чем в экспериментах с древесным углём.
Эксперимент с каменным углём, так же как и с древесным углём, полностью подтвердил мою теорию образования алмазов и возможности их искусственного выращивания, как в лабораторных, так и в домашних условиях.
25.07.2018
Рецензии
К первопроходцам в науке всегда такое отношение. Особенно агрессивными бывают те бездари, что считают себя учёными. Видите ли, им кажется, что кто-то злонамеренно покушается на авторитет науки и их собственный авторитет. Но не будем о грустном.
Кольская сверхглубокая скважина (12 км) позволила бы сделать множество открытий, если бы академические геологи тут же не постарались забыть всё, что она выдала "на гора". В частности, было установлено, что на огромных глубинах полным-полно перегретой (200 градусов С) и сильно минерализованной воды, находящейся благодаря огромному давлению (1000 атм.) в жидком состоянии. Естественно, такая вода является прекрасным растворителем и транспортёром химических элементов. В перенасыщенных растворах растут различные кристаллы. Это мы знаем. Однако процесс их образования можно объяснить только на атомарном уровне. В ваших опытах есть "затравка". Причём, чем она больше, тем быстрее идёт процесс её роста. Почему так? Думается, кристаллы образованы синхронными атомами. Иначе говоря, кристаллизация - это и есть синхронизация. Чем больше синхронных атомов, тем больше сумма их синхронных гравимагнитных моментов. Как бывший электронщик, я это даже знаю наверняка на примере кварцев. Кстати, роль катализаторов химических реакций тоже может сводиться именно к синхронизации атомов реагентов.
У меня к Вам практический вопрос: а не пробовали Вы для ускорения кристаллизации углерода использовать ультразвук, механическую вибрацию и высокочастотные токи? Видите ли, в перенасыщенном растворе, как я думаю, должна быть принудительная подвижность атомов углерода, всегда стремящихся занять равноудалённое и нейтральное расположение в покоящемся растворе. Жёлтый цвет прозрачного раствора как раз этим и объясняется (объяснил Архимед).
С огромным уважением и наилучшими пожеланиями,
Виктор.
В этой статье:
Бриллиант - это великолепный драгоценный камень, от красоты которого невозможно оторвать глаз. Но немногим известно, что эта драгоценность является результатом человеческого труда, поскольку бриллиант является качественно обработанным и ограненным алмазом. Поэтому многих интересует вопрос не только о том, из чего делают бриллиант, но и о том, как происходит процесс изготовления этого камня.
Сведения об алмазе
Алмаз - это сырье, из которого производят бриллианты, поэтому, чтобы узнать об особенностях изготовления, прежде всего следует разобраться в свойствах и видах алмазов. Этот самоцвет имеет наиболее простую, в сравнении с другими минералами, химическую формулу. Алмаз является углеродом (С), который в природе может сочетаться с примесями магния, железа и окисей кальция. В природе кристалл алмаза имеет форму куба и октаэдра. Плотность алмаза составляет 3,52 грамма на сантиметр кубический, что считается высоким показателем.
Так обрабатывают алмазы
Алмаз - это уникальный камень, сияние которого не идет в сравнение с любым другим минералом. Так, алмаз отражает весь свет, попавший на его поверхность. Этот камень оценен в 10 баллов по шкале твердости минералов Мооса, и благодаря этому самоцвет обладает безупречной износостойкостью. В отличие от других минералов, алмаз является мощным проводником тепловой энергии.
В природных условиях минералы встречаются в виде включений в графит, серпентины и горные оливины. Реже самоцвет можно найти в галечной россыпи реки или моря, особенно если эти водоемы находятся вблизи вулканических пород. Порода, в которой может содержаться алмаз, называется алмазосодержащей рудой.
Вес алмаза оценивается с точки зрения метрической системы карат, где 1 карат равняется 200 миллиграммам оцениваемого камня. Что касается среднего веса алмазов, встречаемых в природе, то он не достигает 15 карат. Если же этот показатель превышает число 15, то камень будет относиться к редким алмазам. Добыча алмазов - это трудоемкий процесс, поскольку для получения 1 карата минерала добытчикам необходимо обработать как минимум 250 тонн алмазной руды. Камень можно добыть на любом континенте Земли, но все же свыше половины общего объема добычи алмазов 50% приходится лишь на несколько государств. Это Россия, ЮАР, Намибия, Конго, Ангола, Боствана и Австралия.
Окрас алмаза определяется такими факторами, как интенсивность природного облучения радиацией, количества включений и примесей, наличия дефектов в структуре минерала и т. д. Зачастую в природе встречаются алмазы, которые сочетают в себе 2 цвета. К примеру, это желто-белый, серо-белый и золотисто-белый алмаз. Что касается цвета алмаза, то от этого критерия оценки камня будет зависеть сфера применения алмаза. Если камень имеет молочный, серый, бурый и черный окрас, то это не позволит использовать его с целью дальнейшей огранки и превращения алмаза в бриллиант. Непрозрачные камни темных оттенков - это 80% от общего объема добычи алмазов.
Что касается ювелирных камней: то именно они подходят в качестве сырья для производства бриллиантов. В природных условиях ювелирные алмазы встречаются в бледно-желтом, буро-коричневом, зеленоватом, розоватом, вишневом, винном, фиолетовом и голубоватом оттенке. Наиболее ценными считаются бесцветные прозрачные алмазы, но и они имеют слабовыраженный оттенок, который называется нацветом.
Добыча алмаза, пригодного для изготовления бриллианта, является достаточно редким явлением, поскольку лишь 15% общей добычи камня подходит для производства бриллиантов. Сам же алмаз в необработанном виде никак не относится к драгоценным самоцветам.
Бриллиант: как его делают?
Что такое бриллиант? Этот вопрос интересует многих людей, ведь практически все ассоциируют эту драгоценность с алмазом. Некоторые считают, что алмаз в природных условиях выглядит так, как бриллиант, предлагаемый в ювелирном магазине, но это не так. Алмаз неправильно называть бриллиантом, поскольку он должен пройти сложную обработку, прежде чем превратиться в драгоценный камень. Бриллиант - это граненный и шлифованный алмаз, который в соответствии с принятым стандартом имеет 57 граней. В процессе огранки алмаз становится на 60% легче.
Технология производства бриллиантов является достаточно сложной. Однако основы изготовления бриллиантов уже на протяжении сотен лет остаются неизменными. Все же техники огранки перманентно совершенствуются, что позволяет повысить производительность огранки алмазов и качество получаемых бриллиантов. Специалисты также постоянно трудятся над созданием новых форм и типов огранки камня.
Прежде чем приступить к огранке алмаза, эксперт должен тщательно оценить:
- форму добытого камня;
- количество и тип включений в минерал;
- внутреннюю кристаллическую структуру камня.
Профессионал, занимающийся огранкой алмазов, всегда делает выбор в пользу качества камня, который получается в конце работы. Его же окончательный размер имеет второстепенное значение.
Алмаз и бриллиант
Для того чтобы получить бриллиант, необходимо поэтапно выполнить такую работу:
- Предпроизводственное оценивание (анализ) бриллианта: эксперт-огранщик тщательно оценивает добытые кристаллы и определяет сферу их дальнейшего применения. На этом этапе внимание уделяется массе камней, их форме, наличию дефектов, включений в виде примесей других элементов. Также определяется, какой вес будет иметь готовый бриллиант и какой будет его стоимость. Ныне процесс оценки камня занимает немного времени и сил, поскольку параметры ювелирного алмаза оцениваются с помощью современных компьютерных программ. Также программы позволяют определить оптимальную форму будущего бриллианта. После утверждения формы бриллианта, внимание уделяется разметке алмаза.
- Разметка: на данном этапе работы на камень наносятся линии, который создают плоскость распиливания алмаза, то есть предполагаемую плоскость бриллианта.
- Распиливание: на этом этапе алмазное сырье делится на части (грани). Также внимание уделяется устранению натуральных дефектов камня. Распиливание, пожалуй, является наиболее трудоемким этапом.
- Подшлифовка: выполняется, если алмаз не поддается распиливанию. Суть манипуляции заключается в удалении излишков массы кристалла. Подшлифовка позволяет получить полуфабрикат, который подвергается операции нанесения граней.
- Обточка: это трудоемкий процесс, который требует максимальной аккуратности. Во время обдирки алмазу придается его базовая форма.
- Огранка: нанесение фацетов, которые называются гранями, осуществляется методом трения заготовки о шлифовальный диск. В качестве вспомогательного средства также используется масло семян льна. В первую очередь огранщик работает с вершиной заготовки, создавая на ней площадку (эта манипуляция выполняется путем снятия большого гладкого фацета). После огранке поддается нижняя часть камня, что позволяет сформировать павильон, имеющий форму конуса. Верхние фасеты будут формировать корону бриллианта. Также огранщик должен нанести дополнительные грани на павильоне и короне. Каждая грань точится под определенным уголом. Почти готовый бриллиант также обводится рундистом, а на нижнюю часть павильона наносится калетта (шип), идущая параллельно площадке.
Огранка бриллианта сочетается с его полировкой, которая позволяет максимально очистить поверхность камня, тем самым повысив коэффициент светоотражения.
В этой статье:
«Как делают алмазы?» - этим вопросом задались еще в начале прошлого века, от поиска ответа на него зависело многое. Будучи самым твердым минералом на планете, алмаз мог быть использован в различных сферах деятельности. Алмазы являются важной составляющей украшений, также важна их роль в промышленности.
История
Первый синтетический алмаз, не уступающий по качеству натуральному минералу, был синтезирован в 1967 году ювелиром из Бельгии - мистером Бонруа. Основой для минерала послужил кристалл размером в 1 миллиметр, полученный в лаборатории Киева.
Открытие искусственных алмазов сделал советский ученый Овсей Ильич Лепунский
Идея о возможности получения искусственных алмазов была к этому времени не нова. Разработки в этом направлении велись с конца XIX века. Были созданы синтезированный гранат и рубин. В 1939 ученый из СССР О. И. Лейпунский выдвинул теорию о том, что при температуре, не менее чем в 2000 градусов и наличии давления более 6 ГПа, графит станет алмазом.
Доказательств сделанному утверждению в то время не поступило: недостаточное оснащение лабораторий конца 40-х годов не позволяло провести какие-либо опыты.
Оборудование для проведения опытов по созданию алмазов появилось лишь спустя 20 лет. В 1960 году в Московском Институте физики высоких давлений опыт по превращению графита в алмаз все же был проведен. Руководил процессом академик Л. Ф. Верещагин.
Спустя некоторое время в Институте сверхтвердых материалов в Киеве под управлением В. Н. Бакуля было создано оборудование, позволяющее создавать алмазы в промышленных масштабах.
Способы получения минералов
Природный алмаз образуется под воздействием высоких температур и давления. Залежи алмазов обнаружены в так называемых кимберлитовых трубках по всему миру. Крупнейшие кимберлитовые трубки находятся в Южной Африке, Канаде, Якутии. Найденные там алмазы были образованы еще в период формирования земной коры, когда раскаленная магма проталкивалась к поверхности Земли, проходя сквозь насыщенные углеродом породы.
Процесс образования алмазов требует создания условий, приближенных к тем, что описаны выше, что не позволяет ответить на вопрос о том, как сделать алмаз, однозначно. Существует несколько способов получения синтетических алмазов:
1) Создание алмазов в условиях высокого давления. Наиболее надежный и действенный. Формирование минерала происходит в условиях максимально приближенных к натуральным. Для получения алмаза потребуется пресс, способный поддерживать высокое давление. Под пресс ставится цилиндр, внутри которого располагается графит. В цилиндре имеются отверстия для воды и хладагенов.
Вода поступает в цилиндр под давлением, сжимает графит и ускоряет процесс его заморозки. Графитовая камера охлаждается до температуры в минус 12 градусов Цельсия. При этом сжатие цилиндра продолжается, увеличиваясь до 20 тысяч атмосфер в конце процесса. После заморозки через графит пропускается электрический ток. Спустя некоторое время камера размораживается, из цилиндра извлекается алмаз.
Созданный таким способом минерал во всем идентичен настоящему алмазу. Исключением является его оттенок - цвет алмаза серый. Прочность такого минерала в несколько раз превышает натуральный, что позволяет использовать его во многих областях промышленной деятельности. Использование пресса и давления позволяет получить технический алмаз, не находящий применения в ювелирном деле.
2) Создание алмазов в метане. Необходимо специальное оборудование. Минерал образуется в лишенной воздуха и наполненной метаном сфере. Готовый минерал имеет форму куба, кристаллическое строение, окрашен в черный цвет. До недавнего времени использовался для технических целей, но в последние годы нашел применение в создании ювелирных украшений.
3) Создание алмазов в процессе взрыва. Формирование минералов на планете не завершено. В процессе каждого извержения вулкана на поверхности Земли оказывается лава, прошедшая тот же путь, что и магма, рвущаяся из ядра планеты при ее образовании. Создание условий, имитирующих взрыв, позволяет получить твердые, кристально чистые алмазы, которые можно использовать при создании украшений. Для создания алмаза графит предварительно разогревается. В процессе взрыва образуется кристаллическая алмазная крошка.
Готовые алмазы по всем химическим и физическим параметрам, в том числе и по цвету, совпадают с настоящими. Единственным минусом можно считать их небольшой размер.
4) Получение минералов при низкой температуре. Для того чтобы ответить на вопрос о том, как вырастить алмаз, необходимо понимать, что образование кристаллической решетки минерала связано с температурой: чем она выше, тем вероятнее образование камня.
Кольцо с искусственным бриллиантом
Исследования последних лет показали, что важна не только температура, но и металл-катализатор. Последний способен снизить давление и температуру до уровня, исключающего необходимость постройки специальных установок.
В камеру помещают графит, кобальт, никель, железо и растворитель. Между железом и катализатором образуется прослойка, внутри которой при температуре в 600 градусов Цельсия и давлении 1,5 атмосфер вырастает алмаз.
Величина алмаза напрямую связана с размером прослойки. Таким способом удается получить минералы весом до 50 грамм. Используются они исключительно в технических целях.