.

Алмаз (реферат)

Язык: украинский
Формат: реферат
Тип документа: Word Doc
962 11027
Скачать документ

Реферат на тему:

Алмаз

АЛМАЗ, мінерал, кристалічна кубічна поліморфна модифікація самородного
вуглецю, по блиску, красі і твердості перевершує всі мінерали.

Різновиди алмаза — баллас, карбонадо, борт. Кристалізується в кубічній
сингонії. Безбарвні або забарвлені октаедричні кристали. Найтвердіший
мінерал (твердість 10 по мінералогічній шкалі); густина близько 3,5
г/куб.см, високий показник заломлення (2,417). Напівпровідник. Крупні
прозорі кристали алмаза — коштовні камені першого класу. Найбільші в
світі алмази: «Куллінан» (3106 кар), «Ексельсіор» (971,5 кар), «Йонкер»
(726 кар). Застосовується в промисловості як абразивний матеріал.
Промислові родовища пов’язані з кімберлітами, розсипами. Головні
зарубіжні добувні країни: ЮАР, Конго (Заїр), Ботсвана, Намібія. В
Російській Федерації родовища в Якутії, на Уралі. Синтетичні алмази
одержують з графіту і углевмістких речовин з середини 1950-х років.
Щорічне виробництво синтетичних алмазів декілька мільйонів карат (в
основному для технічних потреб).

Хімічний склад

Алмаз складається з чистого вуглецю, але звичайно містить невеликі
домішки різних хімічних елементів, що входять в кристалічну структуру
або до складу включень інших мінералів. Для безбарвних прозорих
різновидів характерна структурна домішка азоту (0,3%), хоча
зустрічаються і «безазотні алмази». В непрозорих і забарвлених
різновидах зміст домішок (оксиди алюмінію, кремнію, магнію, кальцію,
заліза, титана і ін.) досягає 5%.

Морфологія

Алмаз кристалізується в кубічній системі. Атоми вуглецю знаходяться в
ньому по вузлах двох кубічних грат з центрованими гранями, дуже щільно
вставлених одна в іншу (а = 3,5595 А). Кристали алмаза є гігантськими
полімерними молекулами і звичайно мають форму октаедрів,
ромбододекаедрів, рідше — кубів або тетраедрів. Розміри кристалів
варіюють від мікроскопічних до дуже крупних, маса найкрупнішого алмаза
«Куллінан», знайденого в 1905 в Південній Африці 3106 кар (0,621 кг).

Фізичні властивості

Алмаз — найтвердіша зі всіх природних речовин. По шкалі Мооса відносна
твердість алмаза рівна 10, абсолютна в 1000 разів перевищує твердість
кварцу і в 150 разів — корунду. Максимальна твердість на гранях
октаедра, мінімальна на гранях куба; на цьому засновані ограновування,
розпилювання і шліфовка алмазів. Густина чистого алмаза 3,511 г/см3.
Блиск сильний, від алмазного до жирного. Високий показник заломлення
(від 2,417 до 2,421) і сильна дисперсія (0,0574) обуславлівають яскравий
блиск і різнокольорову «гру» огранованих ювелірних алмазів, званих
діамантами. Алмаз може бути безбарвним і водянопрозорим або забарвленим
в різні відтінки жовтого, коричневого, червоного, голубого, зеленого,
чорного, сірого кольорів. Розподіл забарвлення часто нерівномірний,
плямистий або зональний. Під дією рентгенівського, катодного і
ультрафіолетового проміння більшість алмазів починає світитися голубим,
зеленим, рожевим і ін. кольорами. Алмаз прилипає до деяких жирових
сумішей, на цьому заснований що отримав найбільше розповсюдження жировий
спосіб витягання алмазів на збагачувальних фабриках.

На повітрі алмаз згоряє при 850°С з освітою СО2 ; у вакуумі при
температурі зверху 1500°С переходить в графіт. Властивості алмаза різко
міняються залежно від наявності (тип I) або відсутності (тип II) домішки
азоту. Для типу I характерне аномальне двох переломлення, низька
фотопровідність, відсутність електропровідності, поглинання в
інфрачервоному (між 8-10 мкм) і ультрафіолетовому (від 3300 А)
діапазонах, висока теплопровідність. Без азотні алмази (тип II)
практично ізотропні, з високою фотопровідністю, не поглинають
інфрачервоне випромінювання і прозорі в ультрафіолетовому (до 2200 А),
володіють надзвичайно високою теплопровідністю. Рентгенівська диффракция
виявляє в першому типі додаткові лінії, що свідчать про «дефектність»
кристалічної структури.

Умови створення і знаходження алмазів

Передбачається, що алмаз кристалізується одним з перших мінералів при
охолодженні мантійного силікатного розплаву на глибині 150-200 км при
тиску 5000 МПа, а потім виноситься до поверхні Землі в результаті
вибухових процесів, супроводжуючих формування трубок кімберліту, 15-20%
які містять алмаз. Є і інша точка зору, згідно якої алмаз
кристалізується на відносно невеликій глибині за рахунок дисоціації або
часткового окислення Метану в газовій системі C-H-O-S при температурі
зверху 1000°C і тиску 100-500 МПа. Алмази зустрічаються також в
глибинних породах-еклогітах і деяких глибоко-метаморфізованних
гранатових гнейсах. Дрібні алмази в значних кількостях знайдені в
метеоритах, а також в гігантських метеоритних кратерах, де переплавлені
породи містять значні кількості дрібнокристалічного алмаза. Алмази з
кімберлітів і метеоритів відрізняються від знайдених в метеоритних
кратерах і метаморфічних породах підвищеним вмістом важкого ізотопу
вуглецю — 13С.

Ювелірні алмази

На частку ювелірних алмазів звичайно відводиться 20-25% алмазів, що
здобуваються; в розсипних родовищах їх частка помітно вище, ніж в
корених. Ювелірні алмази прозорі, без тріщин і включень. При їх
ограновуванні виявляються найбільший блиск і гра каменя, усуваються
природні дефекти, при цьому втрачається близько 50% первинної маси.
Розроблена спеціальна діамантова форма ограновування, але
використовується також ограновування клинами, кабошоном, східчаста і їх
комбінації. Крупні алмази ювелірної якості зустрічаються рідко і
одержують власні імена (найбільші в світі «Куллінан», «Ексельсиор» —
971,5 кар, «Зірка Сьєрра-леоне» — 968,9 кар, і інші). «Куллінан»
розпиляний на 105 діамантів, з яких найкрупніші — «Велика Зірка Африки»
(530,2 кар), вправлений в англійський королівський скіпетр, і «Мала
Зірка Африки» (317,4 кар), прикрашаючий корону Британської імперії. До
найбільшим в світі діамантів також відносяться «Низам» і «Ювілейний». В
Алмазній фундації Росії зберігаються огранований кабошоном діамант
«Орлів» (199,6 кар), привезений з Індії і дарований графом Г. Орловим
імператриці Катерині II, а також індійський алмаз «Шах» (88 кар),
дарований імператору Миколі I іранським шахом після вбивства в Тегерані
російського посла і поета Олександра Грибоєдова. В Луврі знаходиться
крупний індійський алмаз «Регент» (137,75 кар), що належав Людовику XV
Бурбону і згодом вправлений в ефес шпаги Наполеона I Бонапарта.
Найбільший в світі синій алмаз «Хоуп» (44,5 кар), власники якого нерідко
гинули при загадкових обставинах, зберігається в музеї Смітсоновського
інституту (США). Найбільші алмази Росії «Двадцять шостий з’їзд КПРС» і
дрібнозернистий агрегат алмазів знайдені в Якутії.

Родовища алмазів

В старовині алмази здобувалися в Індії, були найбільш відомі вироблені
нині копальні Голконди. В 1725 в Бразилії (Мінас-Жерайс) були відкриті
річкові алмазні розсипні родовища. З 1869 в Південній Африці ведеться
здобич алмазів з річкових розсипів. Африканський континент виявився
надзвичайно багатий кореними і розсипними родовищами алмазів, які
експортуються з ЮАР, Заїру, Ботсвани, Анголи, Намібії, Гани,
Сьєрра-леоне.

В 1954 були знайдені алмази в центральній частині Сибірської платформи,
в басейні річок Великої і Малою Ботуобої, і пізніше в районі
Архангельська. Розсипи, а потім і корені багаті родовища знайдені в
районі р. Кимберлі в Австралії. Тут корені родовища представлені також
трубообразними вертикальними тілами, але їх заповнює лампроіт —
магматична порода, по складу схожа з калієвими високолужними базальтами.

Здобич, застосування і ціни

Щорічна світова здобич алмазів оцінюється в 100 млн. кар (20 тонн), з
них 40 млн. доводиться на країни Африки і по 30 млн. на Росію і
Австралію. Найбільший в світі монополіст по здобичі і продажу алмазів —
компанія «Де Бірс» з річним оборотом понад 15 млрд. доларів. В Росії
здобич алмазів веде компанія «Алмази Росії — Саха» (об’єм здобичі у
вартісному виразі складає 1,3 млрд. доларів в рік). Маса алмазів, що
здобуваються, звичайно 0,1-1,0 кар, крупне ювелірне каміння
зустрічається рідко. Ціна необроблених алмазів ювелірної якості близько
100 доларів за карат, вартість діамантів сильно коливається в залежності
чистоти «води», відтінків кольору «нацвєтів», наявності включень і
дефектів, величини каміння, якості ограновування і т.д. Звичайна ціна
карата діамантів — від 400 до 1000 доларів. Світові центри продажу
алмазів — Центральна збутова організація в Лондоні і Алмазна біржа в
Антверпені. Світовий лідер по збуту ювелірних виробів — Італія. Технічні
алмази, що використовуються як абразиви, коштують від 3 до 12 доларів за
кар; синтетичні — близько 2 доларів за кар. З кінця 90-х років США
щорічно споживають не менше 50 млн. кар технічних алмазів (10 тонн).
Очікується, що на початку 21 століття світове споживання технічних
алмазів складе 250 млн. кар або 50 тонн, з них близько 70% синтетичних.
Технічні алмази використовуються в алмазних бурових коронках, пилах,
різцях, філь’єрах для витягання дроту, для виготовлення полірувальних
порошків і паст, а також в оптичній і електронній промисловості як
напівпровідники, датчики в лічильниках ядерних частинок, як речовина з
теплопровідністю вище, ніж у міді, прозоре для широкого діапазону хвиль.

Ограновування

Найбільші в світі центри по ограновуванню алмазів розташовані: в Бельгії
(Брюссель), що спеціалізується на високоякісному ограновуванні каміння
середньої величини; США (Нью-Йорк) — обробці крупних алмазів; Індії
(Сурат) — ограновуванню найдешевших жовтих алмазів; Ізраїлі (Рамат-Ган)
— економічному ограновуванню, що максимально зберігає масу каменя, часто
в збиток якості ограновування. В Росії ведеться високоякісне
ограновування дрібного каміння на підприємствах в Москві,
Санкт-Петербурзі («Російські самоцвіти»), Катеринбургу і Смоленську.

Синтез алмазів

Перші штучні алмази отримали в Швеції в 1953. В Сполучених Штатах
Америки синтетичний алмаз в 1956 отримала компанія Дженерал Електрик.В
ці ж роки аналогічного успіху добилися і в СРСР. В 1971 Дженерал
Електрик вдалося виростити штучний алмаз вагою в один карат.

Технологія виробництва штучних алмазів досить складна. Синтезують алмази
при температурі 1200-2000°С і тиску 1000-5000 МПа (50-60 тисяч атмосфер)
з порошку графіту, змішаного з порошкоподібним залізом, нікелем, хромом.
Застосовуючи різні режими синтезу можна одержувати алмази різних
кольорів: жовті, голубі, червоні, коричневі.

Найкрупніший штучний алмаз — вагою трохи більше 30 карат — був отриманий
компанією Де Бірс. Проте це камінь не ювелірної якості. Щорічно в світі
синтезується близько 40 т. дрібнокристалічних алмазів, що
використовуються для отримання абразивних порошків. Отримані штучним
шляхом ювелірні алмази значно дорожче за природні.

В Росії два центри виробництва штучних алмазів — Москва і Новосибірськ.
Секретами синтезу алмазів володіють на Україні і в Білорусі. Найбільші
зарубіжні виробники — фірми Дженерал Електрик, Де Бірс, Сумімото
Електрик — принципово продають свої вироби тільки для використовування в
технічній меті.

Імітація алмазів

Для імітації алмазів використовується безбарвний циркон, синтетичний
рутил, титанат стронцію, синтетичний безбарвний шпинель і корунд,
алмазні дублети і свинцеве скло; а також синтетичні, що з’явилися. Всі
ці з’єднання м’якше за алмаз, не володіють характерною голубою
люмінесценцією, відрізняються по показнику заломлення. Опромінювання
алмазів в ядерних реакторах дозволяє перетворювати безбарвне або жовте
каміння в більш дорогі зелені і голубі.

Діагностика алмазів

Ефективна діагностика і імітація алмазів проводиться «алмазним щупом»,
дія якого заснована на визначенні унікальної теплопровідності алмаза, що
перевищує теплопровідність срібла і міді: при цьому можлива перевірка
навіть дуже дрібного каміння, закріпленого в глибокій оправі.
Використовується також «алмазний олівець», заправлений спеціальним
чорнилом, що залишає на поверхні добре що змочується жиром алмаза
суцільну межу, тоді як на імітаціях чорнило збирається в окремі
крапельки. Чистота абразивних порошків з алмазів перевіряється
рентгенівським і люмінесцентним методами; синтетичні порошки звичайно
володіють магнітними властивостями, могутніми магнітами або
електромагнітами, що виявляються.

Використана література: «Большая Энциклопедия Кирилла и Мефодия»

PAGE

PAGE 1

Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter

Похожие документы
Обсуждение

Ответить

Курсовые, Дипломы, Рефераты на заказ в кратчайшие сроки
Заказать реферат!
UkrReferat.com. Всі права захищені. 2000-2020