Драгоценные камни Крыма (стр. 3 из 11)

2. Описание наиболее известных драгоценных камней

2.1 Драгоценные камни I порядка

АЛМАЗ Название минерала происходит от греческого слова " adamos" неодолимый, несокрушимый (синонимы: адамант, демант, диамант). С течением времени слово "адамос" - приобретает новую форму "алмаз" [15]. Ограненные прозрачные алмазы ювелирного качества называют бриллиантами (Рис. 1). Термин появился в XVII веке после изобретения бриллиантовой огранки. С древних времен алмаз считался драгоценным камнем высшего класса. Этому минералу приписывали многие мистические свойства. В Индии и Иране существовал обычай - в день, когда новорожденному дают имя, отец сыпал ему на голову щепотку алмазной пыли, обеспечивая этим ребенку здоровье, благополучие и долгую жизнь. В Древней Индии считали, что алмазы образованы из «пяти начал природы» - земли, воды, неба, воздуха и энергии. Индусы делили алмазы на несколько каст: брахманы (самые дорогие) – бесцветные, белые, кшатрии – слегка окрашенные, вайшье – зеленоватые и шудры – серые [16].

Рис. 1. Изделие с бриллиантами [3]

В Европу алмазы попали, видимо, в VI-V вв. до н. э. В Британском национальном музее хранится бронзовая статуэтка с двумя необработанными алмазами вместо глаз. Она найдена в Древней Греции и относится к V веку до н. э.

На Руси слово «алмаз» впервые упомянуто в книге Афанасия Никитина «Хождение за три моря» (1466-1472 гг.)

Алмаз кристаллизуется в кубической сингонии, гексаоктаэдрическом виде симметрии. В его кристаллической решетке атомы углерода, слагающие структуру алмаза, прочно объединены силами ковалентных связей.

Кристаллы алмаза разнообразны: помимо плоскогранных распространены кривогранные формы, наряду с изометрическими часто встречаются деформированные, удлиненные или уплощенные, а также со ступенчатыми или полицентрическими гранями. Плоскогранные октаэдры с зеркально ровными гранями и острыми ребрами довольно редки, часто на гранях развиваются различные фигуры травления (треугольники и др.), ребра округляются. Благодаря ступенчатому или полицентрическому строению граней кристаллы могут принимать вид псевдоромбододекаэдров или псевдокубов [5].

В 1813 году была обнаружена разновидность алмазов карбонадо. Название она получила от португальского «carbonados» - карбонатизированный. Карбонадо обладают очень большой прочностью, поэтому они используются для буровых коронок, предназначенных для бурения особо твердых горных пород. Применяется карбонадо и для правящего инструмента.

В Африке встречена разновидность карбонадо с магнитными свойствами, названная стюартитом или стевартитом. В стюартите много включений магнетита, чем и обусловлены его магнитные свойства [2].

В прошлом веке также была обнаружена новая разновидность поликристаллических образований алмаза ударно-взрывного происхождения. Такие алмазы приурочены к своеобразным кольцевым воронкообразным структурам – астроблемам, которые получаются при ударе космического тела о земную кору. Возникшие при этом высокие температура и давление способствовали образованию алмазов. Размеры угловатых, неправильной формы агрегатов не превышают, как правило, 1-2 мм. Алмазы непрозрачные, черные, желтоватые или зеленоватые. Часто строение агрегатов слоистое или волокнистое.

Алмазы применяют в технике, что объясняется их высокой твердостью и износостойкостью. Однако у алмаза наблюдается анизотропия твердости, выражающаяся в том, что на разных гранях и в различных направлениях твердость несколько отличается. Это связано с особенностями структуры. Наименее износоустойчивыми направлениями, по которым и обрабатывают алмаз, являются следующие: в плоской сетке куба – направления, параллельные сторонам кубических граней, в плоской сетке октаэдра – направления, соответствующие высотам треугольных граней. В свою очередь, твердость октаэдрических граней больше твердости ромбододекаэдрических и еще выше – твердость кубических граней [5].

Теоретически плотность алмаза составляет 3,515 г/см3. Однако встречаются алмазы, у которых наблюдаются значительные отклонения от средней величины плотности. Это связано с наличием различных включений, трещин, пор, а также агрегативным строением. Наименьшую плотность имеют карбонадо (до 3,4 г/см3). Плотность прозрачных с зелеными пятнами пигментации или дымчато-коричневых алмазов несколько ниже, чем у бесцветных или желтых, но эти колебания выражаются в тысячных, реже в сотых долях.

Алмаз имеет совершенную спайность, излом ровный, ступенчатый, раковистый [2].

Алмаз характеризуется высокой теплопроводностью: она в два-пять раз выше, чем у металлов. Удельная теплоемкость алмаза в три раза выше, чем твердых сплавов. Высокая теплопроводность позволяет быстрее отводить тепло с поверхности обрабатываемых изделий.

При трении алмаза о шерсть он заряжается электричеством.

Алмаз является диэлектриком, вместе с тем отдельные разновидности алмаза (например, голубой или синий) могут обладать полупроводниковыми свойствами.

Температура плавления алмаза около 4 0000С. При нагревании алмаз сгорает, образуя углекислый газ. В струе кислорода он горит голубым пламенем при температуре коло 7200С, в атмосфере воздуха температура горения 8500С. При нагревании без доступа воздуха поверхность алмаза графитизируется при температуре 1 0000С, при более высокой температуре он полностью переходит в графит. В условиях защитной среды (в атмосфере азота или инертных газов, в вакууме, а также в восстановительной среде – водорода, ацетилена или окиси углерода) алмаз не графитизируется даже при нагревании до 1 150- 1 2000С.

Алмаз состоит из углерода (96-99,8%). Кроме того, в количестве от тысячных до 0,2 - 0,3% в нем содержатся примеси химических элементов – азота, кислорода, алюминия, бора, кремния, марганца, меди, а также примеси железа, никеля, титана, цинка и др. Встречаются включения графита, оливина, пиропа, хромита, хромдиопсида, энстатита и др [2].

Рис. 2. Ограненный алмаз синего цвета [5]

Совершенно бесцветные алмазы довольно редки. Обычно у них наблюдается какой-либо оттенок (нацвет). Встречаются интенсивно окрашенные желтые, оранжевые, зеленые, розовые, коричневые, серые, черные, голубые и синие кристаллы (Рис. 2). Среди окрашенных алмазов большой известностью пользуются сапфирово-синий алмаз «Хоуп», «Голубой Тавернье» (масса 44,5 кар) яблочно-зеленый «Зеленый дрезденский» (41 кар), янтарного цвета «Алмаз Альберта» (102 кар). Всемирно известны черные алмазы из Баии (350 кар) и графини Орловой (67,5 кар) [5].

Окраска алмаза зависит от различных дефектно-примесных центров и включений. Зеленые пятна пигментации, окрашивающие поверхность кристаллов в зеленоватый или голубоватый цвет, появляются в результате природного радиоактивного облучения. При нагревании в процессе метаморфизма они переходят в желтый цвет. Желтые пятна пигментации наблюдаются на алмазах из древних россыпей. Однако встречаются алмазы с синей и голубой окраской, равномерно распределенной по всему кристаллу. Предполагают, что этот тип окраски обусловлен вхождением в структуру алмаза бора. Очень распространены дымчато-коричневые и реже розовато-сиреневые алмазы, окраска которых связана с образованием дефектов на плоскостях скольжения. Молочно- белая окраска объясняется наличием мелкодисперсных включений граната по внешней части кристалла, а серая и черная – включениями графита [8].

Алмаз при обычных температурах химически инертен. Кислоты, даже самые сильные, на него не действуют. При высоких температурах алмаз приобретает химическую активность.

Показатель преломления алмаза высокий (2,417), этим объясняется его яркий, алмазный блеск. Дисперсия алмаза 0,063, что намного выше, чем у других минералов. Высокой дисперсией объясняется «игра» бриллиантов всеми цветами радуги.

Кристаллы алмаза оптически изотропны, однако, из-за присутствия различных дефектов под микроскопом практически всегда обнаруживается двупреломление, узоры которого различны.

Под воздействием катодных, рентгеновских и ультрафиолетовых лучей алмазы люминесцируют, что вызвано дефектами структуры. Цвет люминесценции различен – от зеленого и желтого до голубого и синего. Некоторые алмазы не обладают этим свойством. Установлено, что алмазы с различным свечением имеют разные физико-механические свойства. Наименьшая прочность на удар у несветящихся алмазов. При испытании алмазов с различным свечением на истирание наибольшая износостойкость установлена у алмазов, светящихся зеленым цветом, затем голубым, желтым цветом, несветящихся и розового свечения.

При облучение физико-химические свойства алмаза – цвет, твердость, электрическое сопротивление и др. изменяются. Так, при облучении электронами бесцветные алмазы становятся синеватыми, а при облучении до 1,5 МэВ сине-зелеными. При нагревании алмаза до 3000С синева уменьшается, при 6000С переходит в зеленый, а затем в постоянный желтый цвет, т.е. бомбардировка электронами смещает цветовые центры, и цвет алмаза изменяется [2].

В природе кристаллы встречаются в виде отдельных кристаллов, их обломков или поликристаллических агрегатов. Алмазы разделяют на ювелирные и технические. К ювелирным относят алмазы кристаллической формы, прозрачные, без трещин и включений, пятен и изъянов. Наиболее ценятся совершенно прозрачные кристаллы, без цветных оттенков и мутных участков. Все остальные кристаллы, а также поликристаллические разновидности относят к техническим алмазам.