АЛМАЗ
минерал,
кристаллич. модификация чистого углерода (С). А. обладает самой большой
из всех известных и природе материалов твёрдостью, благодаря к-рой он применяется
во многих важных отраслях пром-сти. Известны три кристаллические модификации
углерода: кубическая - собственно А. и две гексагональные - графит и лонсдейлит.
Последняя найдена в метеоритах и получена искусственно.
А. природный.
А. кристаллизуется в кубич. сингонии. Важнейшие кристалло-графич. формы
А.: плоскогранные - октаэдр, ромбододекаэдр, куб п различные их комбинации;
кривогранные - додекаэдроиды, октаэдроиды и кубоиды. Встречаются сложные
комбинированные формы, двойники срастания по шпине-левому закону, двойники
прорастания и зернистые агрегаты. Грани кристаллов обычно покрыты фигурами
роста и растворения в форме отд. выступов и углублений.
Разновидности
А.: баллас (шаровидной формы сферолиты радиально-лучистого строения), карбонадо
(скрыто- и микрокристаллич. агрегаты неправильной формы, плотные или шлакоподобные),
борт (неправильной формы мелко- и крупнозернистые поликристал-лич. образования).
Размер природных
А. колеблется от микроскопич. зёрен до весьма крупных кристаллов массой
в сотни и тысячи каратов (1 кар=0,2 г).Масса добываемых А. обычно 0,1-1,0
кар; крупные кристаллы св. 100 кар встречаются редко. Самый крупный в мире
А. "Куллинан", массой 3106 кар, найден в 1905 в Юж. Африке; из него было
сделано 105 бриллиантов, в т. ч. "Звезда Африки" ("Куллинан I") в 530,2
кар и "Куллинан II" в 317,4 кар, к-рые вставлены в королевский скипетр
и имп. корону Англии. Там же найдены А. "Эксцельсиор" в 971,5 кар (1893)
и "Джонкер" в 726 кар (1934), из к-рых также изготовлены бриллианты различной
величины.
Об уникальных
алмазах СССР см. в ст. Алмазный фонд СССР.
В зависимости
от качества (размера, формы, цвета, количества и вида дефектов) и назначения
А. делятся на 7 категорий и 23 группы: 1-я категория - ювелирные А., 2-я
- светлые А. разнообразного назначения, 3-я - Л. для однокристального инструмента
и оснащения измерительных приборов (напр., для измерений твёрдости) и т.
д. в соответствии с техническими условиями па природные А.
На мировом
рынке различают 2 вида А.- ювелирные и технические. К ювелирным относятся
А. совершенной формы, высокой прозрачности, без трещин, включений и др.
дефектов. А., огранённые специальной "бриллиантовой" гранью, наз. бриллиантами.
Ювелирные А. обычно применяются в виде украшений. а в капиталистич. странах
и в качестве надёжного источника вложения капитала. К техническим относятся
все прочие добываемые А., вне зависимости от их качества и размеров. Технические
А. применяются в виде порошков, а также отд. кристаллов, к-рым путём огранки
придают нужную форму (резцы, фильеры и др.).
Физические
свойства. Элементарная ячейка кристаллической решётки алмаза имеет вид
куба. Атомы углерода С расположены в вершинах куба, в центрах его граней,
а также в центрах 4 несмежных октантов (рис. 1). Каждый атом С связан с
4 ближайшими соседями, симметрично расположенными по вершинам тетраэдра,
наиболее "прочной" химич. связью - ковалентной (см. Ковалентная связь).
Соседние атомы находятся на расстоянии, равном 0,154 нм. Идеальный кристалл
А. можно представить себе как одну гигантскую молекулу. Прочная связь между
атомами С обусловливает высокую твёрдость А.
Структуру,
подобную А., имеют и другие элементы IV группы периодич. системы Si, Ge,
Sn. Однако в последовательности С-Si-Ge-Sn прочность ковалентной связи
убывает соответственно с увеличением межатомного расстояния. Кристаллич.
решётку А. имеют также многие химич. соединения, напр, соединения элементов
III и V групп периодич. системы (решётка типа сфалерита - ZnS). Структуры
этих соединений (являющихся полупроводниками) благодаря дополнит, ионной
связи (помимо ковалентной), по-видимому, прочнее структур элементов 4-й
группы, принадлежащих к тому же периоду системы элементов. Напр., соединение
азота с бором наз. боразоном, по твёрдости не уступает А.
Благодаря особенностям
кристаллич. структуры (все 4 валентных электрона атомов С прочно связаны)
идеальный кристалл А. (без примесей и дефектов решётки) должен быть прозрачным
для видимого света диэлектриком. В реальных же кристаллах всегда имеется
нек-рое количество примесей и дефектов решётки, различное для разных образцов
(см. Дефекты в кристаллах). Даже в наиболее чистых ювелирных А. содержание
примесей достигает 1018 атомов на 1 см3. Наиболее
распространены примеси Si, Al, Ca и Mg. Распределение примесей в А. может
быть неравномерным, напр, на периферии их больше, чем в центре. Сильные
связи между атомами С в структуре А. приводят к тому, что любое несовершенство
кристаллич. решётки А. оказывает глубокое воздействие на его физ. свойства.
Этим объясняются, в частности, расхождения данных разных исследователей.
При общем описании свойств А. исходят из того, что макс, содержание примесей
составляет 5%, причём количество одной примесной компоненты не превосходит
2%.
Рис. 1. Элементарная
ячейка кристаллич. решётки А. Атомы С расположены по вершинам куба, в центрах
граней и в центрах 4 несмежных октантов. Плотность упаковки в решётке 34%.
В наиболее плотных кристаллич. решётках достигается плотность упаковки
68% и 74%. Есть основания полагать, что при высоких давлениях (см. рис.
2) существуют более плотные (может быть - металлические) модификации С.
В А. также
встречаются твёрдые (оливин, пироксен, гранаты, хромшпинелиды, графит,
кварц, окислы железа и т. п.), жидкие (вода, углекислота) и газообразные
(азот и др.) включения.
Плотность А.
у различных мннерало-гич, образцов колеблется в пределах от 3470 до 3560
кг/м3 (у карбонадо от ЗОЮ до 3470 кг/м3). Вычисленная
плотность А. (по рентгенограммам)
А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я