Формула алмаза в химии

• Алмаз представляет собой твердую аллотропную форму углерода, атомы которого имеют кубическую гранецентрированную кристаллическую решетку.
• Алмаз, характеристики, описание, кристаллическая решетка, химический состав
• Образование и происхождение алмазов
• Механические, оптические, химические и иные свойства алмаза
• Физические свойства алмаза
• Огранка алмаза
• Оценка алмаза как ювелирного камня

Алмаз, характеристики, описание, кристаллическая решетка, химический состав:

Алмаз (от др.-греч. ἀδάμας «несокрушимый», через араб. ألماس‎ [’almās] и тур. elmas) – минерал, кубическая аллотропная форма углерода. Химическая формула алмаза – C.

Алмаз – это природный минерал, состоящий из углерода и кристаллизующийся в кубической сингонии.

Наряду с графитом, алмазом существуют еще много аллотропных форм углерода. Например, графен, фуллерен, углеродные нанотрубки и т.д. Свойства данных веществ совершенно отличаются друг от друга.

Алмаз является самым твердым природным материалом на Земле.

Алмаз – редкий, но вместе с тем довольно широко распространённый минерал. К настоящему времени алмазы найдены на всех континентах Земли, в том числе и в Антарктиде.

Алмаз представляет собой твердую аллотропную форму углерода, атомы которого имеют кубическую гранецентрированную кристаллическую решетку. При этом, каждый атом углерода в структуре алмаза расположен в центре тетраэдра, вершинами которого служат четыре ближайших атома.

Таким образом, в алмазе каждый атом углерода связан с четырьмя другими атомами. В алмазе связи сформированы sp3 гибридными орбиталями. Такая связь является наиболее прочной.

Именно прочная связь атомов углерода и отсутствие свободного электрона объясняет высокую твёрдость алмаза.

Из всех известных веществ алмаз также имеет наибольшее количество атомов на единицу объема, поэтому он одновременно и самый твердый, и наименее сжимаемый.

Наоборот, в графите – другой аллотропной форме углерода, каждый атом углерода связан с тремя атомами аналогичными атомами и имеет один свободный электрон. В графите межатомные связи сформированы sp2 гибридными орбиталями.

Связи между атомами углерода в графите формируются в одной плоскости. Связи между плоскостями графита слабы. Это и обуславливает высокую мягкость графита и свойство слоев графита легко отделяться (отслаиваться) друг от друга.

При нормальных условиях (т.е. комнатной температуре и нормальном давлении), а также высоких давлениях алмаз может существовать неограниченно долго.

При комнатной температуре и давлении другая твердая форма углерода, известная как графит, также является химически стабильной формой, но алмаз почти никогда не превращается в нее.

И только в вакууме или в инертном газе при повышенных температурах – при 2000 оС алмаз постепенно переходит в графит.

Алмазы бывают совершенно разных цветов и оттенков: от стального серого, белого до коричневого и черного цветов. Редко встречаются бесцветные и прозрачные камни. Это обусловлено тем, что природный алмаз может содержать небольшое количество дефектов и примесей (около одного на миллион атомов углерода).

Небольшие количества дефектов или примесей окрашивают алмаз в синий (примеси бора), желтый (примеси азота), коричневый (дефекты кристаллической решетки), зеленый (радиационное воздействие), фиолетовый, розовый, оранжевый, красный или серые цвета.

Алмаз также обладает относительно высокой оптической дисперсией (способностью рассеивать свет разных цветов).

Твердость алмаза и его высокая оптическая дисперсия способствует его использованию в качестве драгоценного камня. В отличие от многих других драгоценных камней, он хорошо подходит для ежедневного ношения из-за его устойчивости к царапинам. Поцарапать алмаз может только другой алмаз.

Огранённый алмаз называется бриллиантом.

Алмаз состоит из чистого углерода. В небольших количествах в нем присутствуют различные примеси других химических элементов (бор, азот, алюминий, кремний, кальций, магний и т.д.).

Образование и происхождение алмазов:

Большинство природных алмазов имеют возраст от 1 миллиарда до 3,5 миллиардов лет. Многие из них были сформированы на глубинах от 150 до 250 километров в мантии Земли, хотя некоторые из них формировались на глубине около 800 километров.

1. Под высоким давлением и температурой углеродсодержащие жидкости растворяли минералы в породе и заменяли их алмазами.
2. Алмазы образовывались из этой жидкости либо путем восстановления окисленного углерода (например, CO2 или CO3), либо путем окисления восстановленной фазы, такой как метан.
3. Гораздо позднее (десятки – сотни миллионов лет назад) они были вынесены на поверхность в результате извержений вулканов и отложились в магматических породах, известных как кимберлиты и лампроиты.

Механические, оптические, химические и иные свойства алмаза:

– алмаз представляет собой твердую форму чистого углерода. Твердость по шкале Мооса 10,

– твердость алмаза зависит от его чистоты, отсутствия дефектов кристаллической решетки и ориентации. Твердость выше для безупречных, чистых кристаллов, ориентированных в направлении по самой длинной диагонали кубической алмазной решетки. Поэтому алмазы могут быть поцарапаны и подвергаться обработке только другими алмазами,

• – из всех известных веществ алмаз имеет наибольшее количество атомов на единицу объема, поэтому он одновременно и самый твердый, и наименее сжимаемый. У алмаза самый низкий коэффициент сжатия,
• – имеет высокую плотность от 3,47-3,55 г/см³,
• – обладает хрупкостью, легко раскалывается,
• – излом раковистый,
• – имеет большой показатель преломления и относительно высокую оптическую дисперсию (способность рассеивать свет разных цветов). Эти свойства заставляют нанесенные при обработке алмаза грани блестеть, играя на свету,
• – обладает наиболее высокой теплопроводностью среди всех твёрдых тел 900-2300 Вт/(м·К). Из-за этого алмаз на ощупь холодный,
• – у алмаза очень низкий коэффициент трения по металлу,
• – имеет самый высокий  модуль упругости,
• – на воздухе алмаз сгорает при 850-1000 °C, а в струе чистого кислорода горит слабо-голубым пламенем при 720-800 °C, полностью превращаясь в углекислый газ,
• – под действием солнечного света, а также под действием  катодных, ультрафиолетовых и рентгеновских лучей алмазы начинают люминесцировать – светиться различными цветами. Именно это специфическое свойство алмаза позволяет его выявлять в породе,

– поверхность алмаза гидрофобна и липофильна, т.е. алмаз не смачивается водой, а хорошо смачивается маслом и жиром. Это свойство использует для того, чтобы отличить алмаз от подделки. Жир на подделке не смачивает поверхность полностью, а собирается в маленькие капельки. Кроме того, алмаз, смазанный жиром, прилипает к стеклу, а подделка – нет,

– алмазы химически стабильны. При комнатной температурой они не реагируют с кислоты и щелочами. Поверхность алмаза может окисляться только при температуре воздуха выше 850 °C. Алмаз также реагирует с газом фтора при температуре свыше 700 °C,

– лучепреломление алмаза таково, что, поместив бесцветный кристалл на страницу с печатным текстом, прочитать написанное не получится. Эта характеристика алмаза позволяет отличить подделку от оригинала. Также если посмотреть сквозь алмаз на солнце, то будет видна лишь тусклая точка,

– под действием радиоактивного излучения алмаз меняет окраску на насыщенный зеленый цвет.

Физические свойства алмаза:

Наименование показателя:	Значение:
Длина связи С–С, нм	0,15
Плотность, г/см2	от 3,47 до 3,55
Температура плавления (при давлении 11 ГПа), оС	3700-4000 °C
Теплопроводность, Вт/(м·К)	от 900 до 2300
Показатель преломления	от 2,417 до 2,419 (в желтом цвете), в других цветах – от 2,402 (красный цвет) до 2,465 (фиолетовый цвет).
Дисперсия	0,0574
Твердость (шкала Мооса)	10
Твердость, ГПа	от 70 до 150

Огранка алмаза:

1. Основными типами огранки алмаза являются:
2. – круглая (со стандартным числом 57 граней),
3. – фантазийная, к которой относятся такие виды огранки, как «овальная», «груша», «маркиза», «принцесса», «радиант», «сердце», «квадрат», «изумруд», «треугольник» и другие виды.
4. Форма огранки бриллианта зависит от формы исходного кристалла алмаза.

Оценка алмаза как ювелирного камня:

Ограненный алмаз называют бриллиантом (от фр. brillant «блестящий, сверкающий»). Ему придают специальную форму, максимально выявляющую его естественный блеск.

Лишь 60% добытых алмазов пригодны для ювелирной обработки. Все остальные алмазы находят применение в различных отраслях промышленности.

• Все бриллианты оценивают по системе «4 C»:
• – cut (огранка),
• – clarity (чистота),
• – color (цвет)
• – и carat (масса в каратах), что позволяет определить, насколько камень близок к совершенству.

В огранке (cut) алмаза ценится ее качество: насколько грани геометрически точны и пропорциональны друг другу. Идеальная огранка кодируется литерой «А», далее — Б, В, Г — по убыванию качества. В международной системе (GIA, Gemological Institute of America) идеальная огранка обозначена как Excellent, и по убыванию качества (Very Good, Good, Fair, Bad).

Чистота (clarity ) пожалуй самый существенный показатель качества бриллиантов: выражается она в наличии или отсутствии дефектов камня или посторонних включений. Бриллианты без изъянов называются бриллиантами чистой воды.

Цвет бриллианта также имеет значение. Особо ценятся бриллианты зеленого, фиолетового и черного цветов. Такие бриллианты встречаются очень редко.

Масса бриллиантов измеряется в каратах: 1 карат равен 0,2 грамма. Чем больше масса бриллианта, тем он стоит дороже.

© Фото https://www.pexels.com, https://pixabay.com, https://ru.wikipedia.org/wiki/Алмаз

карта сайта

Источник: https://xn--80aaafltebbc3auk2aepkhr3ewjpa.xn--p1ai/almaz/

Состав, структурная формула и прочие особенности алмаза

Алмаз — это простое вещество-неметалл, которое почти полностью состоит из углерода. Этот минерал известен благодаря своему широкому использованию в ювелирном деле, а также из-за своих необычных физических свойств, среди которых выделяется высочайшая прочность. При этом химическая формула алмаза такая же, как у обычного графита — C, а его уникальность и ценность обусловлена исключительно строением кристаллической решётки.

Формула и структура минерала

Углерод, он же карбон — это элемент, имеющий в таблице Менделеева шестой порядковый номер и записывающийся как C. Именно из него целиком состоит алмаз — количество примесей, если они есть, настолько мало, что они не учитываются в формуле. Помимо алмаза, углерод принимает такие аллотропные, то есть состоящие из одного вещества, формы:

• древесный уголь;
• сажа;
• графит;
• графен;
• карбин;
• кокс;
• алмаз гексагональный, или лонсдейлит;
• фуллерен;
• поликумулен;
• УНТ или углеродные нанотрубки.

Некоторым трудно поверить, что прозрачный и прочный алмаз имеет одинаковый состав с обычной сажей, углём или графитом, но это так. Дело в том, что, в отличие от прочих веществ, состоящих из углерода, атомы алмаза образуют кубическую упорядоченную структуру, чем и объясняются его необычные качества и внешний вид.

Кристаллическая решётка минерала имеет кубическую форму. Каждый атом в её структуре находится в центре тетраэдра, вершины которого представляют собой 4 других атома, при этом между ними образуется надёжная сигма-связь.

Расстояние между всеми атомами одинаково и составляет примерно 0,15 нм. Кроме того, для решётки минерала характерна кубическая симметрия.

Все эти качества и особенности структурной формулы алмаза и обусловливают его огромную прочность по сравнению с веществами-«родственниками».

Характеристики вещества

Алмаз — это очень необычное вещество, не имеющее ни природных, ни искусственно созданных аналогов. Его происхождение неизвестно, но есть несколько гипотез, среди которых выделяются две наиболее правдоподобные: нагревание карбона при высоком давлении из-за подъёма магмы на поверхность планеты и падение на Землю большого количества содержащих этот минерал метеоритов.

От подделок и имитаций настоящий драгоценный камень отличают с помощью «алмазного щупа», который измеряет его теплопроводность. Ещё иногда используют пробу специальным жировым фломастером, который должен оставлять на поверхности минерала сплошную линию. Оба метода позволяют подтвердить наличие у вещества особенностей, характерных только для подлинного алмаза.

  Тип кристаллической решётки алмаза

Химические и физические свойства

Стоит отметить, что алмаз состоит из атомов, а не из молекул углерода — последние очень редки и в природе почти не встречаются. Кроме того, строение драгоценного камня наделило его множеством уникальных свойств, среди которых выделяются:

• Наивысшая твёрдость среди минералов по шкале Мооса — 3,47 — 3,55 г/см³. Это значит, что поцарапать поверхность алмаза способен только другой алмаз.
• При этом минерал очень хрупок, и его можно разбить. Раскалывается кристалл строго по определённым плоскостям.
• Ещё для него характерна очень высокая устойчивость к воздействию как кислотной, так и щелочной среды, а также отличная износостойкость.
• Минерал отталкивает воду, но при этом прилипает к жиру.
• При обычном давлении алмаз не плавится, а сублимирует (сразу превращается в газ, минуя жидкое состояние) при температуре в примерно 3500 °C. Если нагревание проводится при отсутствии кислорода с давлением в 11 ГПа, его температура плавления составляет 3700—4000 °C.
• При этом если есть свободный доступ кислорода, минерал горит при температуре всего 750—800 °C. В процессе сгорания он выделяет углекислоту.
• Ещё для него характерна очень высокая теплопроводность. Благодаря ей минерал не нагревается в руках — это самый простой способ проверить его подлинность. Кроме того, у вещества плохая проводимость электричества.
• Отличает алмаз и крайне небольшой коэффициент трения по металлу: если присутствует воздух, оно составляет всего 0,1. Ещё у него самая низкая среди всех веществ способность к деформации (и, соответственно, самый высокий модуль упругости) и сжимаемость.

Особенности внешнего вида

Алмаз известен в первую очередь благодаря своему внешнему виду, сделавшему его очень популярным и роскошным ювелирным украшением. Среди прочих драгоценных минералов его выделяют высокие показатели прозрачности и преломления цвета, а также дисперсии. Именно благодаря ей огранённый камень обладает очень красивой люминесценцией, то есть сверкает всеми цветами радуги, переливаясь на свету.

В идеале драгоценный камень должен состоять из чистого углерода, но в природе такое встречается редко. Примеси в минерале могут как отрицательно влиять на его качество, снижая цену, так и придавать ему красивые и необычные оттенки.

Ещё на цвет иногда может повлиять радиоактивное излучение. Обычно натуральные алмазы — жёлтые, но встречаются и голубые, синие, зелёные, розовые и даже красные экземпляры.

Несмотря на разнообразие оттенков, чистый минерал всегда должен быть прозрачен.

  Разновидности, цвета, описание и значение камня циркон

В природе алмазы имеют самые разные формы. Чаще всего встречается кристалл с восемью гранями в форме правильного треугольника. На втором месте — ромбододекаэдр с двенадцатью гранями. Бывают также кубические и круглые камни, но они очень редки. При огранке минерала потери вещества стараются свести к минимуму, чтобы максимизировать прибыль от производства бриллиантов.

Добыча и производство

История добычи и продажи этих драгоценных камней насчитывает тысячи лет. Впервые их обнаружили в Индии — точная дата неизвестна, но описание кристалла было сделано ещё в IV до н. э. Ещё тогда он считался очень ценным, даже несмотря на то, что люди того времени не умели гранить минерал и только шлифовали его. Известно, что алмазы были популярны ещё и в древнем Египте, а в Европу их завезли во времена Александра Македонского.

Гранить кристаллы научились с XVII века, и с тех пор это искусство постоянно совершенствовалось. На протяжении столетий появлялись всё новые формы и способы обработки драгоценного минерала, до тех пор, пока в 1919 году Марсель Толковский не изобрёл идеальную огранку бриллиантов, которую применяют и сейчас.

В природных условиях

Алмазы относятся к природным ископаемым. Основная часть драгоценных камней — около 90% – содержится в кимберлитовых трубках, также их некоторое количество можно найти в лампроитах и россыпях. Наличие этого ценного минерала в горной породе определяют с помощью рентгеновских лучей. При этом бо́льшая часть добытых камней идёт не в ювелирное дело, а на промышленность — это происходит из-за наличия в них большого количества (>5% в целом или >2% вещества одного типа) примесей, а также структурных дефектов. Промышленные кристаллы бывают таких типов:

• борт — мелкая алмазная крошка, которую невозможно огранить, используется для резки некоторых огнеупорных материалов;
• баллас — мелкозернистые кристаллы, оболочка которых твёрже ядра, обычно имеют мутно-белый или серый цвет и используются для производства буровых коронок;
• карбонадо — непрозрачный или полупрозрачный чёрный алмаз, похожий на уголь, обычно содержит много примесей железа, графита или сульфитов.

  Описание и применение аквамаринового цвета (aquamarine)

Искусственный синтез

В лабораториях можно получить алмаз из графита.

Это достигает путём влияния на его кристаллическую решётку, но такой переход представляет собой очень дорогой, трудоёмкий и энергозатратный процесс.

Более дешёвые кристаллы, по своим свойствам напоминающие алмаз, можно искусственно выращивать. В целом лабораторное создание этих драгоценных камней можно поделить на три типа:

• HPTH (High Temperature High Pressure, что переводится как высокая температура и давление) — создание условий, похожих на природную среду формирования минерала, с помощью особых приборов. Синтез вещества при этом происходит из графита, оседающего на кристаллической решётке затравочного алмаза.
• CVD (Chemical vapor deposition или химическое парофазное осаждение) — получение вещества из паров метана химическим путём. Этот способ также использует осаждения графита.
• Взрывной синтез — переход структуры углерода из графита в алмаз при ударно-волновом нагружении.

Ни один из этих способов пока что не может создать камни, по своему качеству близкие к натуральным, потому их редко используют в ювелирном деле. Кроме того, все виды производства далеки от массовых, потому старания учёных в этом деле пока продолжаются.

Применение алмаза

Огранённый алмаз, он же бриллиант — это очень популярный драгоценный камень, являющийся также одним из самых дорогих. Хотя на продажу в качестве ювелирных украшений поступает только малая часть минерала, именно она составляет основную часть дохода с его добычи. В значительной степени дороговизна камня обусловлена монополизацией производства бриллиантов — более 50% их оборота принадлежит одной компании.

Помимо ювелирного дела, есть ещё множество отраслей, в которой минерал нашёл своё применение. В основном ценится его высочайшая прочность, обусловленная структурной формулой алмаза.

В химии его применяют для защиты от кислот и некоторых очень едких веществ.

В промышленности алмазную плёнку наносят на резцы, свёрла, ножи, части добывающих установок и другие подобные инструменты Алмазную крошку используют как абразив для шлифования точильных поверхностей.

Используют его и в создании медицинских инструментов, так как острота и прочность алмазных изделий может обеспечить максимально точные надрезы при операциях. Ещё его применяют для изготовления деталей для современных квантовых компьютеров и часов, в ядерной промышленности, а также во многих других отраслях.

Источник: https://natrukodel.ru/vidy/osobennosti-almaza

Какая формула алмаза в химии, состав и свойства камня

Алмаз — это один из самых прекрасных и дорогих минералов на планете, завоевавший множество поклонников.  Приоритетным свойством камня выступает его твердость, которая является самым высоким показателем среди всех минералов.

Состав, формула и свойства алмазов

Поэтому многим интересно, как образуется камень, какая формула алмаза и можно ли его вырастить в лаборатории. Ученые по-прежнему после столетия опытов не могут ответить на все вопросы с точностью, поскольку в некоторых ситуациях камень ведет себя аномально.

Формула вещества

Состоит алмаз полностью из углерода. Этого элемента содержится около 0,15% в Земной коре. Атомный номер вещества — 6, что говорит о количестве протонов в ядре. Соответственно, у алмазов, которые полностью состоят из углерода, то есть являются аллотропной формой этого вещества, атомный номер такой же.

Такое понятие, как форма аллотропной модификации, означает, что из простого вещества, например, углерода, могут формироваться другие простые вещества, которые будут отличаться между собой свойствами и строением атомов.

То есть содержание одно, а форма и вид — абсолютно разные, взять хотя бы противоположности: графит и алмаз. При этом углерод — один из немногих веществ, которое имеет несколько форм модификаций.

Выделяют такие вещества, которые состоят только из углерода:

• алмаз;
• графит;
• карбин;
• лонсдейлит;
• фуллерены;
• углеродные нанотрубки для изготовления микроволокон;
• графен;
• уголь, сажа.

Интересным вопросом для ученых является вопрос, можно ли превратить одну аллотропную модификацию в другую. Как раз этим они и занимаются по отношению к графиту и другим веществам из этой группы.

Поскольку стоимость алмаза — самая высокая, а цена других модификаций ниже. Пока процесс возможен только лишь в обратную сторону: если алмаз нагреть без воздуха до температуры свыше 500 градусов по Цельсию, то камень взорвется и превратится в графит.

При этом дальнейшее плавление камня показывает аномальные результаты, отличные от других веществ. А вот в обратном направлении реакция не происходит.

Разница между модификациями объясняется строением кристаллической решетки вещества. Химическая формула тут не играет никакой роли. Вся суть заключается в пространственной конфигурации атомов углерода и связи между ними. Так, в строении алмаза решетка имеет кубическое строение.

В центрах граней тетраэдра также располагаются атомы, связанные между собой ковалентно. А вот если рассматривать тот же графит, то в его кристаллической решетке часть связей ковалентная, а часть дисульфидная, которая имеет свойство разрываться. Вследствие этого электроны могут мигрировать, и вещество получает металлические свойства.

Но это разбор атомных форм углерода, поскольку именно атомы и формируют кристаллическую решетку. А вот недавно ученые обнаружили и молекулярные формы вещества в составе фуллеренов, многогранников из углерода. Сейчас обнаружили новые молекулярные соединения с содержанием углерода — от С60 до С540, над которыми проводятся исследования.

На основе формулы, а также конфигурации атомов, ученые пытаются воссоздать картину в лабораторных условиях. В природе алмазы находят в кимберлитовых и лампроитовых трубках, а также на россыпях. Камни формируются миллионы лет в определенных условиях с участием магматических пород, сейсмоактивности, а также под действием высоких температур.

Существует и версия о занесении алмаза вместе с метеоритами, поскольку углерода достаточно много в космическом пространстве. А также одну из его модификаций — лосдейлит — ученые обнаружили в составе метеоритов.

На сегодняшний день алмазы изготавливают такими способами:

• Под давлением и высокой температурой в специальных машинах. Ученые добиваются от графита образования новых ковалентных связей. Такой тип камней называют HPHT.
• Пленочный способ происходит также с участием графита, осаждение которого происходит под действием паров метана.
• Производство камней вследствие взрывного синтеза.

Даже несмотря на то, что все знают формулу бриллианта, ну или его не ограненного вещества (алмаза), никто из ученых не смог с точностью воспроизвести камень с таким же строением кристаллической решетки, как это сделала природа. Поэтому стоимость камня держится на высоком уровне, а добыча из недр Земли не прекращается.

Формула алмаза

• Химическая формула – 
• Молярная масса равна  г/моль.

Физические свойства – это одно из самых твёрдых веществ с плотностью 3,47—3,55 г/см, обычно бесцветный, но может иметь различные цвета, прозрачный, хрупкий, блестящий.

Плохо проводит электрический ток. Не плавится, сублимируется при 3506,85°С, устойчив при нагревании в отсутствие кислорода.

Кристаллическая решетка алмаза гранецентрированная кубическая (а = 0,357 нм, z = 4). Атомы углерода в алмазе имеют -гибридизацию. Каждый атом С в структуре алмаза находится в центре тетраэдра, вершинами которого служат четыре соседних атома.

На рисунке ниже показана элементарная ячейка алмаза:

Химические свойства алмаза

• Так как алмаз очень твёрдое вещество, то он является достаточно инертным, поэтому его основная реакция – это горение в кислороде при высокой температуре:
• 
• Источники:

https://okaratah.com/dragocennye/almaz/formula-almaza.html

http://ru.solverbook.com/spravochnik/formuly-po-ximii/formula-almaza/

Источник: https://vseprokamni.ru/interesno/formula-almaza-v-ximii.html

Химическая формула и молярная масса алмаза

Невероятно дорогой минерал алмаз, что превращается в удивительно сверкающие бриллианты при огранке, обладает особыми физическими и химическими свойствами. Ученые долго разгадывали его формулу, а затем и вовсе научились получать камни синтетическим путем.

Физико-механические свойства алмаза

Алмаз – не что иное, как одна из разновидностей углерода, только самая красивая и самая дорогая. В естественных условиях он отличается невероятной стабильностью, в нем не происходит никаких изменений столетиями и тысячелетиями. Зато, если поместить алмаз в среду инертных газов, создать условия вакуума, то он превратится в графит – другую форму углерода. Этот бесцветный минерал – эталон твердости по шкале Мооса. Если сравнивать с кварцем, то плотность алмаза выше в тысячу раз и в 150 раз от корунда. Алмаз невозможно поцарапать каким-либо веществом, кроме другого алмаза. Минералу не страшны даже кислоты, способные растворять металлы.

В расплавленных щелочах алмаз начинает постепенно растворяться.

Формула и структура минерала

С точки зрения химии, формула алмаза помещается в одну букву С, обозначающую углерод. Он обладает кристаллической решеткой, причем, гранецентрированной кубической. Атомы молекул углерода связаны между собой очень прочно, поэтому минерал обладает такой твердостью.

Однако при этом он хрупкий, разрушение (раскалывание) будет идти только по определенным плоскостям. Каждый из углеродных атомов занимает ровно середину тетраэдра, в вершинах которого располагается ближайшая четверка атомов. Именно строго упорядоченная структура обеспечивает самоцвету уникальные свойства.

Атомное расстояние имеет одинаковую периодичность, оно равняется 0,15 нм.

В свое время алмаз считали не чем иным, как кварцем. Только в XVIII веке Лавуазье, сжигая камень, обнаружил, что тот выделяет оксид углерода. В начале XIX века ученые окончательно определили, что алмаз, уголь и графит – химически одно и то же. Сажа и графен – также ближайшие родственники алмаза.

За счет того, что на гранях формируются специфические пленки адсорбированных газообразных веществ, у минерала невероятно низкий коэффициент трения по металлу (в условиях воздуха) – только 0,1.

Окраска

Большинство добываемых алмазов – полностью прозрачные и совершенно бесцветные камни. Однако они могут светиться под воздействием рентгеновских, ультрафиолетовых, катодных лучей голубоватым, синим или зеленым цветом. Минерал отличается сильным блеском. Это обеспечивает дисперсия вместе с высоким показателем преломления и прозрачностью минерала.

Также в природе встречаются цветные алмазы, что бывает очень редко. Причем камень не обязательно должен быть окрашен полностью, он может быть пятнистым, иметь цветными отдельные участки.

Наиболее распространенные оттенки – коричневый и желтый, что возникает из-за дефектов в структуре минерала. Цветные камни – редкое явление, особенно если они крупные.

Так, желтый алмаз под названием «Тиффани» имел вес в 57 г (равный 287 каратам), а уникальный бриллиант зеленого цвета «Дрезденский» весил 8,2 г (41 карат).

Такой необычный цвет камня обусловлен его естественной радиоактивностью. Еще реже находят красные, синие или розовые алмазы.

Встречаются даже черные алмазы, именуемые карбонадо. Некоторые ученые считают, что они образовались на Земле, другие считают их пришельцами из Космоса.

Гигантский черный алмаз весом более 3 тысяч карат был обнаружен на территории Бразилии.

Вес и масса алмаза

Стандартная единица для массы – это грамм, но для алмазов, а также полученных из них бриллиантов применяют другую единицу обозначения – карат. Один карат составляет 0,2 г. Такая единица измерения массы камня была окончательно принята в мире в 1907 году.

Чем объемнее минерал, тем в разы возрастает его цена. Большинство добываемых камней довольно мелкие, порядка 0,1 карата. Алмазы крупнее 5 карат встречаются очень редко, а более 15 карат – историческое событие.

Рекордсменом по весу в алмазном мире считается «Звезда Африки» или «Куллинан». Вес минерала составил практически 3107 карат (относительно граммам – это 621 г). Этот рекорд, установленный в 1905 году, побить так и не удалось.

Из-за природных появлений трещин огранить этот гигант в один бриллиант было нельзя, поэтому его раскололи.

Наличие трещин – это знак, который указывает на низкое качество самоцвета.

Синтезированные алмазы

Алмаз представляет большую ценность как режущий и абразивный элемент ввиду своей исключительной твердости. Но для этих целей природные камни слишком дорогие.

Поэтому еще в XVII веке ученые экспериментировали с минералом, пытались сделать из мелких камней один крупный, исследовали химическую формулу алмаза. Первые экземпляры стали получать синтетическим путем в 1953-1954 годах, а массовое производство искусственных камней стартовало с 1963 года.

При помощи специального «алмазного щупа» – прибора, что замеряет теплопроводность камня, искусственный минерал можно однозначно отличить от природного самоцвета.

Чтобы получить алмаз, как сырье обычно используют графит.

Существуют три технологии получения искусственных минералов:

1. Методом взрыва. За счет ударной волны, что формируется в замкнутом металлическом контейнере (трубке), получается высокая температура и давление, графит трансформируется в алмаз.
2. Химический способ. В этом случае происходит осаждение графита в виде алмазов за счет того, что процесс происходит в среде метана. Этот метод также называют CVD.
3. При методе HPTH создают условия, близкие к природным, в которых формируются кристаллы алмаза. Два самых важных фактора для этого – высокое давление и температура. В роли центра кристаллизации используют мельчайшие алмазы, полученные другими технологиями, которые вырастают в более крупные камни.

Искусственные алмазы для изготовления ювелирных украшений не используют, хотя они полностью повторяют химический состав природных камней.

Примеси в составе алмаза

Синтетические минералы находят применение в ядерной промышленности, для изготовления часовых механизмов и компьютерной техники. Для некоторых случаев требуются особые свойства алмаза. Их можно придать камню, если вводить определенные добавки (примеси). Это может быть бор или фосфор.

Алмаз в таблице Менделеева является углеродом.

Даже натуральные алмазы включают микроколичества алюминия, кремния, азота, бора, кальция или магния. Также в роли примесей встречается титан, марганец или железо, которое обеспечивает желтоватый отлив окрашенных алмазов. За счет присутствия примеси бора камень приобретает голубой тон. Основная «добавка» в составе природных камней – это азот.

Для ювелирных целей используют лишь те самоцветы, которые состоят не более чем из 5% примесей, причем, на долю одного вещества не должно выпадать более 2%. Если количество посторонних соединений, кроме углерода, выше, то из драгоценного камня он сразу переходит в технический.

Преобразить промышленный алмаз можно с помощью молекулярного преобразователя.

Драгоценные камни всегда были востребованы. Природные минералы пользуются популярностью среди ювелиров, а искусственно созданные «работают» во многих отраслях промышленности. У алмазов нет конкурентов по твердости и многим другим характеристикам. Это всего лишь углерод, но особой структуры.

Источник: https://velestone.ru/ukrasheniya/formula-almaza/

Формула алмаза и основные особенности свойств минерала

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 какие свойства 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 наивысочайшую твердость, 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

Источник: https://lubikamni.ru/almaz/formula.html

Формула алмаза, его особенности с фото, физические и химические свойства

Среди природных минералов наиболее известен и популярен алмаз. Этот камень ассоциируется с достатком и процветанием. Для большинства девушек ювелирное изделие с алмазом – самый желанный подарок. Необычные свойства минерала оценили не только ювелиры. Его широко используют в промышленности, при проведении магических ритуалов и в литотерапии.

Немного истории

Упоминания о необычном камне встречаются в трудах, датируемых третьим тысячелетием до нашей эры. Ученые предполагают, что первые алмазы были найдены в Индии. Долгое время их не умели обрабатывать, поэтому они хранились в сокровищницах богатых людей в чистом необработанном виде.

В Европу камни были завезены после похода Александра Македонского в Индию. Полководец узнал о необычных ископаемых и решил завладеть ими.

Способ, при помощи которого можно изменить форму алмаза, был придуман в средние века в Бельгии. Умельцы смогли отшлифовать камни и придать им блеск.

В России алмаз приобрел популярность во времена Екатерины II. Благодаря ей алмазы и бриллианты стали олицетворением роскоши.

Арабы называли его «алмас», что в переводе обозначает «самый твердый», индийцы прозвали его «фарий» или «непревзойденный», греки нарекли его «несокрушимый» или «адамас», римляне – «диамонд».

Наименование «алмаз» закрепилось после того, как русский путешественник Афанасий Никитин описал этот камень в своей книге.

Желтый алмаз

Общая характеристика с фото и состав

Алмаз – это камень, который образован из углерода. Формула алмаза – С. Такое же обозначение имеет, например, графит.

Эта модификация углерода обладает кристаллической решеткой кубической формы, что делает минерал самым твердым среди природных ресурсов. Обработанный камень полностью прозрачен и сияет на солнце.

Однако самородки имеют множество шероховатостей, что создает впечатление матовости. На фото представлен необработанный экземпляр.

Необработанный алмаз

Камень невозможно нагреть теплом своего тела. В горной породе чаще всего находят одиночные, но иногда обнаруживают сросшиеся группы кристаллов. Наиболее распространены бесцветные камни, однако встречаются самородки других оттенков. Разнообразие расцветок можно увидеть на фотографиях ниже.

Физические и химические свойства этого драгоценного камня

Главная характеристика минерала – высокий показатель твердости, он крепче, чем другие углеродистые соединения. Камень невозможно оцарапать каким-либо натуральным материалом, но он режет стекло.

По шкале Мооса алмаз имеет самую высокую оценку – 10 баллов.

При этом из-за свойств кристаллической решетки, называемой совершенной спайностью, алмаз можно легко разбить при сильном ударе молотком, поэтому, наряду с твердостью, он хрупкий. Основные физические свойства:

• Способность светиться различными цветами при воздействии рентгена или ультрафиолета.
• Высокое свотопреломление.
• Выраженный блеск.
• Теплопроводность выше, чем у других минералов.
• Плотность алмаза – 3,5 г/куб.см.
• При изломе образуется поверхность, напоминающая раковину моллюска.
• Плавится при температуре 3700-4000 градусов.
• На воздухе загорается при 800 градусах, при полном сгорании образует углекислый газ. При разогреве плотность алмазов уменьшается.
• Без доступа кислорода при нагревании до 1,5-2 тыс. градусов алмаз превращается в графит без изменения основной формулы и распадается на множество маленьких кусочков. На видео показан опыт по превращению алмаза в графит.

При воздействии на «диамонд» заряженных частиц, в нем образуются электрические импульсы. В химии его называют одним из самых устойчивых элементов. Алмаз не повреждается при соприкосновении с кислотой, но начинает окисляться и гореть при воздействии щелочных веществ (расплавов щелочи, соды и селитры).

Происхождение и месторождения алмаза

Существует 2 основные версии происхождения этих драгоценных камней – магматическая и метеоритная. Согласно первой, они образуются под воздействием высоких температур и давления на углеродные вещества. При извержении вулканов кристаллы алмазов поднимаются на поверхность, формируются кимберлитовые трубки, являющиеся алмазными месторождениями.

Добыча алмазов

Метеоритные «диамонды» появляются при столкновении метеоритов с поверхностью земли. В этот момент температура достигает отметки около 3 тыс. градусов, а давление – 100 ГПа. Камни, образованные таким образом, найдены в США в Большом Каньоне и в Якутии. Однако в таких месторождениях камни небольшого размера, поэтому их добыча нерентабельна.

Залежи алмазов обнаружены на всех континентах, кроме Антарктиды. Наиболее большие месторождения в настоящее время находятся в ЮАР, Анголе, Ботсване, Канаде, Австралии и России. Самый крупный самородок был найден в Южной Африке. Его вес составил более 3 тыс. карат. Последний большой экземпляр обнаружили в 2015 году. Его достоинство – 1111 карат или 222,2 грамм.

Разновидности алмазов

Наиболее распространенный вид алмаза – бесцветный. Однако существует множество алмазов с одинаковыми физическими свойствами, отличающихся по цвету. Расцветка зависит от того, из чего, помимо углерода, состоит уникальный элемент. Выделяют следующие разновидности:

• Желтые. Желтоватый оттенок камни приобретают, когда некоторые атомы в кристаллической решетке замещаются другим веществом — азотом. В зависимости от количества азотистых элементов цвет может быть насыщенным или бледным. В Австралии находят экземпляры коньячного и рыжего оттенка.
• Синие. Камни считаются очень редкими. Оттенок они получают благодаря тому, что в их состав проникают атомы бора.
• Голубые. Также встречаются нечасто. Эта разновидность алмаза высоко ценится и чаще всего оседает в частных коллекциях.
• Розовые и красные. Доказанной теории их происхождения в настоящее время нет. Они очень дорогие из-за того, что редко встречаются в природе. Этот вид драгоценных камней обнаружен в Австралии.
• Зеленые. Получаются при длительном контакте с радиационным излучением.
• Черные. Считаются наиболее прочными среди алмазов. Долгое время считались второсортным материалом, но сейчас высоко ценятся ювелирами. На видео представлены украшения из разноцветных экземпляров.

Также «адамасы» различают по природной форме и строению:

• Монокристаллические и поликристаллические. Вторые считаются особо прочными.
• Октаэдры.
• Плоскогранники.
• Ромбовидные.
• Кубовидные.
• Кристаллографические.

Синий алмаз

Как из алмаза получают бриллиант?

Многие люди полагают, что бриллиант – это одна из разновидностей алмаза. Однако бриллиант является тем же минералом с такой же химической формулой и связями между кристаллами, но получившим огранку. Для придания камням блеска и формы их подвергают обработке.

Алмазы обрабатывают при помощи чугунных дисков с алмазным напылением. Цель огранки – придать камню форму и сделать так, чтобы при свете он переливался и сиял. Наиболее красивы бриллианты круглой формы с 57 гранями.

Создание драгоценного камня может занимать несколько месяцев. Во время огранки он становится меньше, но это не уменьшает стоимость.

Существует 3 способа обработки камня:

• Метод «розетки». Его применяют для создания бриллиантов из небольших экземпляров. Грани располагают по типу «розы».
• Ступенчатая огранка. Используется при работе с образцами в виде прямоугольника. Грани имеют форму треугольника или трапеции и размещаются друг над другом.
• Бриллиантовый. Применяется для круглых и овальных экземпляров. Прямоугольные или ромбовидные грани располагаются в несколько ярусов в шахматном порядке.

Магические и лечебные свойства

Многие люди издавна ценили алмаз не за его красивые блеск, а за необычные свойства. Древние маги и колдуны приписывали минералу магическую силу. Однако и в наши дни есть немало тех, кто верит в магию камня.

Зеленый алмаз

К необычным способностям относят:

• защита от неприятностей и сглаза;
• усиление харизмы хозяина;
• расширение карьерных возможностей;
• налаживание межличностных связей;
• обеспечение удачи в игре;
• помощь в поиске второй половинки;
• ограждение от негативных мыслей и противоправных поступков.

Наибольшее действие камни оказывают, если их носят на левой руке в золотом кольце. Желтые бриллианты считаются самыми сильными, но их влияния слабый человек может не выдержать. Лучше всего в качестве оберега использовать бесцветные экземпляры.

Желтый бриллиант

Литотерапевты применяют алмазы для лечения различных патологий. Минерал способствует устранению следующих проблем:

• сердечно-сосудистых болезней;
• бессонницы;
• депрессии и стресса;
• психических расстройств;
• гинекологических заболеваний;
• ослабленного иммунитета;
• кожных высыпаний.

Для лечения нужно пить воду, в которой на протяжении суток находился алмаз. Усиливает лечебный эффект украшение с бриллиантом. Народные целители утверждают, что постоянный контакт человека с камнем оказывает омолаживающий эффект на организм.

Кому подходит алмаз?

Астрологи уверяют, что алмаз подходит представителям всех знаков зодиака. Энергия камня высокой плотности очень сильная, поэтому он способен усилить энергетические возможности каждого человека.

Особое внимание следует уделить бриллианту Овнам и Львам. Овнов он делает уравновешенными и рассудительными. Львы могут достигнуть больших успехов в профессиональной деятельности, укрепить любовные связи.

Однако «диамонды» требуют уважительного отношения. Если пренебрегать правилами ухода, они перестанут помогать хозяину. Также не следует надевать бриллиантовые украшения людям, которые планируют преступление. Им камень будет препятствовать и приносить неудачи.

При выборе алмазного амулета нужно обратить внимание на цвет минерала:

• знакам стихии Воды лучше всего помогают голубые и синие;
• все огненные представители получат помощь от красного и оранжевого камня;
• знакам Воздуха и Земли подойдут нейтральные бесцветные экземпляры, обрамленные в золото.

Алмаз не относится к чисто мужским или женским камням. Из него делают украшения для мужчин и женщин.

Сколько стоит камень?

Алмаз в настоящее время является самым дорогим драгоценным камнем. Сколько он стоит, зависит от нескольких факторов:

• Чистоты минерала. Наиболее ценятся алмазы, не имеющие видимых дефектов. Определить лучшие экземпляры можно, если их опустить в стакан с чистой водой. Характерная способность бриллианта — исчезать в прозрачной воде.
• Величины. Вес алмазов рассчитывается в каратах. Наибольшей популярностью пользуются камни в 0,1 карат. Самые дорогие бриллианты достоинством более 1 карата.
• Цвета. Высоко оценивают экземпляры необычных оттенков.
• Огранки. Чем больше граней имеет бриллиант, тем эффектнее он смотрится. Для получения переливов у алмаза должно быть не менее 17 граней.
• Форма. Наиболее востребованы круглые бриллианты. Однако экземпляр необычной формы может стоить в несколько раз дороже, чем аналогичный круглый.
• Затраты на добычу и определение подлинности. Самые дешевые — в некоторых странах Африки, Индии и России. Дорого стоят камни из ЮАР, Бразилии и Австралии.

Стоимость 1 карата качественного бриллианта, вставленного в украшение, в рублях составляет около 500 тыс. Один экземпляр со стандартной огранкой стоит от 70 тыс. рублей за карат. Купить камень более 6 карат можно только на специализированном аукционе.

Источник: https://MoyKamen.com/vidy/dragocennye/formula-almaza.html