Vääriskivide armastajad on väga huvitatud teemandi struktuuri teemast, selle kirjeldusest ja põhilistest füüsilistest, mehaanilistest ja Keemilised omadused... See ilus kivi oma keemilise struktuuri poolest kuulub see mittemetallide hulka ja on kristalse struktuuriga. Keemikute keeles on adamant süsiniku kuubiline allotroopne vorm. Ehetes peetakse seda süsinikuvormi kõigist vääriskividest kõige kallimaks ja jäigad ehted on väga kallid. See on tingitud asjaolust, et selle aine kristallide sära ei saa võrrelda millegi muuga. Ja pealegi ei määri ega kriimusta. See tähendab, et kristallide poleeritud pind ehetes on alati silmale meeldiv.
Paradoksaalselt, nagu see kõlab, on jäik ja grafiit sama struktuuriga. Ja need kaks sellist diametraalselt vastupidist ainet on sama olemusega. Fakt on see, et nii teemant kui ka grafiit on moodustatud süsinikuaatomitest. Vaatame lähemalt teemandi struktuuri ja omadusi.
Teemantkristalli struktuur on tetraeedri kujuga ja süsinikuaatomid asuvad keskel. Sellise tetraeedri tipud on kõige tihedamalt paiknevad süsinikuaatomid. Väga stabiilne aatomiside saadakse kristalli struktuuris ja see seletab aine suurenenud tugevust. Ühikuraku moodustavad aatomid on ühendatud kovalentse sidemega. See omadus selgitab teemandi suurt tihedust.
Üldiselt võib teemandikristalli pidada hiiglaslikuks molekuliks. Tuletame meelde, et selle kristalli molaarmass on 12. Kristalli kuju ei ole seotud vääriskivi tahkude arvuga. Teemandi tahud ilmuvad selle lõikamisel.
Keemilise struktuuri poolest on teemant puhas süsinik. Kuid see sisaldab endiselt lisandeid. Läbiviidud keemiline analüüs võimaldas kindlaks teha teatud koguse muude ainete olemasolu. Lisandite hulka kuuluvad sellised ained nagu:
- lämmastik;
- magneesium;
- alumiinium;
- räni.
Ja palju muid perioodilise tabeli keemilisi elemente. Lisaks on paljud elemendid isomorfsed lisandid. Kuid inimesed kasutavad teemante rohkem kui lihtsalt ehete jaoks. Seda kristalli kasutatakse laialdaselt tehnoloogias. Ja kõik see on tingitud selle ainulaadsetest omadustest ja kõrgeimast tugevusest.
Esitatud video näitab selgelt teemandi kristallstruktuuri.
Teemandi füüsikalised omadused
Teemant on looduses kõige raskem aine.
Üks adamanti sortidest - korund - on sarnase struktuuriga, kuid väiksema kõvadusega (korundi kõvadus on 150 korda madalam kui adamandil). Väärib märkimist, et ainete kõvadus määratakse Mohsi skaala järgi. Selle pingerea järgi on teemandile määratud kõrgeim kõvadusindeks - 10.
Seetõttu saab seda kasutada metallide, sealhulgas ülitugevate ja kõvade mineraalide, nagu berüll, granaat, safiir jt, töötlemiseks. Teemanttööriistad on väga kulumiskindlad. Teemandi kõvadus ja tihedus on kõrgemad kui kvartsil ja korundil.
Kuid kogu oma kõvaduse juures on teemant kõrge habras. Ja isegi väga väljendunud tihedus ei vähenda kukkumisel lõhenemise tõenäosust. Lõppude lõpuks on puhtal kristalsel süsinikul, nagu teemandil, mitmekihiline struktuur. Ja tugeva löögi korral kõvale pinnale võib see lõheneda struktuuri nendesse kohtadesse, kus aatomitevaheline side on väga nõrk. Jagunemine toimub aatomite lõhustumise kohtades.
Ja kogu selle aine kulumiskindluse ja vastupidavuse tagamiseks tuleb seda kaitsta kõvale pinnale kukkumise eest. Seda tüüpi süsinikul on ka kõigi tahkete ainete kõrgeim soojusjuhtivus. Teemandi soojusjuhtivus on 20 kuni 24 W / cm. Samuti tuleb öelda, et teemant on dielektrik. Selle põhjuseks on selle aine kristallis olevate aatomisidemete iseärasused.
Teemandi põlemistemperatuur hapnikus on 800 ° C. Seda tüüpi süsinik põleb ilusa sinise leegiga. Kuid temperatuuril 2000 ° C ja hapniku puudumisel muutub see kaunis mineraal grafiidiks. Teemandi sulamistemperatuur on 3700-4000 ° C.
Teemandi kõige põhilisem ja väärtuslikum omadus on selle murdumisnäitaja ja kõrge hajumisaste. Teemantide sära sõltub nendest omadustest ja on tunnusmärk sellest väärtuslik mineraal... Teemantide kaalu mõõdetakse karaatides. Sel juhul on ühe karaadi teemandi kaal umbes 0,2 grammi. Selle väärtuse määramiseks on juveliiridel vajalikud tabelid ja teave.
Teemandi täpne avamisaeg kell Sel hetkel pole paigaldatud. Asi on selles, et toores mineraalid on üsna tühised ja ei köida erilist tähelepanu... Esimesed mainimised India kividest pärinevad III aastatuhandest eKr, kuid neid hakati ehetes kasutama alles umbes 500 aastat tagasi, pärast seda, kui meistrid olid teemantlõikamise meetodid selgeks saanud.
Venemaal oli Katariina II nende vastu eriline armastus, tema valitsemisajal hakati teemandi mõistet kasutama rikkuse ja luksuse sünonüümina.
Mineraali nimi sees erinevaid keeli on sarnane heli ja tähendus. Araablased kutsusid teda "almas", see tähendab "kõige raskemaks", kreeklased - "Adamas", mis tähendab "hävimatu". Vene sõna"Teemandi" tõi 15. sajandi keskel ringlusse reisija Afanasy Nikitin raamatus "Walking through the Three Seas".
Teemandi füüsikalised ja keemilised omadused
Teemandid on läbipaistvad värvitu mineraalid, harvemini on neil roosad ja kollased toonid, on ereda läike ja suure valguse murdumisega.
Mineraal koosneb süsinikuaatomitest, mis asuvad üksteisest võrdsel kaugusel 0,15 nanomeetri kaugusel. Aatomid moodustavad kuupmeetrilise kristallvõre, mis annab teemandile Mohsi skaala kõrgeima kõvaduse - 10 ühikut. Kuid täiusliku lõhustumise tõttu on kristallid väga habras ning kõvaduse ja hapruse mõistete ekslik tuvastamine tõi kaasa sageli väärtuslike kivide hävitamise.
Nii hävitati kuningaga sõda pidava Prantsuse hertsogi Charles Boldi teemantide kogu. Louis XI palgasõdurid, kes soovisid haamriga kivide ehtsust kontrollida, muutsid need pulbriks.
Teemanti teke ja ladestumine
Uskuge või mitte, aga teemant ja grafiit on praktiliselt kaksikvennad. Mõlemad on puhas süsinik. Grafiidi kristalliseerumiseks on vaja eritingimusi: rõhk 45 000–60 000 atmosfääri ja temperatuur 900–1300 ° C, mis on ette nähtud 80–150 km sügavusel maa all. Koos vulkaanilise magmaga väljutatakse kivid maa sügavusest, moodustades samal ajal esmaseid ladestusi -.
Teadlased teavad ka meteoriidist pärit mineraale, mis tekivad kosmose keha kokkupuutel Maa pinnaga. Temperatuur löögihetkel ulatub 3000 ° C-ni ja rõhk on kuni 100 GPa; nendes tingimustes moodustub teemanti sisaldav löök. "Ebatavalised" kivid avastati Ameerika Ühendriikide Suurest Kanjonist umbes 30 tuhande aasta eest kukkunud meteoriidi kildudest. Jakuutial on ka oma sarnane valdkond - 35 miljonit aastat tagasi tekkinud Popigai astroblema.
Mõjuainete arendamine on kristallide väikese suuruse tõttu kahjumlik; seetõttu toimub tööstuslik kaevandamine traditsioonilised meetodid"maapealsetel" leiukohtadel, mida leidub peaaegu kõigil mandritel, ja suurimad asuvad Lõuna -Ameerikas (Brasiilia), Venemaa (Jakuutia), Aafrika (Botswana, Angola).
Hetkel on turul tunnustatud monopolistiks Ameerika ettevõte, mis kontrollib 75% maailma teemantide tootmisest ja käibest. Kogu maailmas on Venemaa toodetud kivid kõrgelt hinnatud ja nende järele on suur nõudlus. Peamine teemantide kaevandaja Venemaal on ettevõte Alrosa, mis toodab 95% riigi teemantidest.
Ettevõtte looduslikud väljamõeldud teemandid
Lisaks kvaliteedile värvituid kive olude eduka kombinatsiooni korral on mõnikord võimalik saada väljamõeldud erekollast, kuumroosat ja sinised teemandid, moodustades vaid 1% koguarvust. Punaseid kive esineb veelgi harvemini - teemantide kaevandusettevõttel Rio Tinto on neid pakkumisel aastas vaid mõni üksik. Kõige väärtuslikumad värvilised teemandid on lillad kivid - need on nii ainulaadsed, et nende hind ületab sageli 1 miljon dollarit karaadi kohta.
Erilist tähelepanu väärivad. Olemine kaua aega tegelikult klassikaliselt värvitu kivide, tänapäeval mustade teemantide ja sellest tulenevalt teemantide kaevandamisel tekkinud jäätmed. Ehted mustade teemantidega muutuvad nad sageli nende inimeste valikuks, kes tahavad rahvahulgast eristuda ja kellele ei meeldi, kui neid juhivad üldtunnustatud kaanonid ja reeglid.
Kunstlikud teemandid
Teaduslikud katsed tehislike teemantide loomise kohta algasid 1797. aastal, kuid esimese laboris kasvatatud mineraali ja selle valmistamise meetodi patenteeris Ameerika ettevõte General Electric alles 1956. aastal. Sellest ajast alates on tehnoloogia arenenud nii kaugele, et tänapäeval on paljud kunstlikult kasvatatud kivid täiesti eristatavad looduslikest, ilma erivarustuseta ja suurepärane kogemus, aga tavalised viisid võltsingu tuvastamine ei tööta alati.
Turu küllastumist selliste kividega piirab aga pakkumise ja nõudluse seadus, kuna teemantide hinnalangus on kahjumlik nii looduslikele kaevuritele kui ka tehiskivide tootjatele.
Looduslike teemantide tuntud analoogid
Tasub mainida kõige tavalisemaid kive, mida kasutatakse ehete asemel teemantide asemel. Esiteks on need kõigile hästi teada, sünteesitud esmakordselt Venemaa Instituudis FIAN. Teiseks on need moissaniidid, mida on eriti raske eristada tõelisest vääriskivist, omamata selleks vajalikke teadmisi.
Lisaks ilmusid suhteliselt hiljuti ASHA teemandid, mille pind on kaetud süsinikuaatomite kihiga. (millest koosneb looduslik mineraal), mis muudab sellise kivi tegelikult komposiitmaterjaliks ja annab samal ajal sellele rohkem sära ja "tuld" võrreldes sama kuupmeetri tsirkooniumoksiidiga.
Peaksime mainima ka õhudessantvägesid (kõrge rõhk, kõrge temperatuur) teemandid. See meetod töötati välja 1950ndatel ja tegelikult on töötlemise tulemusena saadud kivid täiesti loomulikud. Meetodi olemust pole raske mõista, kui meenutame kivi tekkimise tingimusi. Looduses tekib teemant kolossaalse rõhu ja temperatuuri mõjul teatud aja jooksul. Mõnikord löövad need kivid pinnale enne tähtaega, esindades sisuliselt "pooltooteid". Ja selleks, et muuta see kauniks sädelevaks teemandiks, mida hiljem lõigatakse ja inkrusteeritakse, puutub kivi uuesti kokku kõrge rõhu ja kõrge temperatuuriga, sarnaselt looduslikega, kuid juba laboris. Selline teemant jääb täiesti loomulikuks, kuid justkui inimeste poolt "modifitseerituks".
Tõelise teemandi võrdlus kõrvuti (keskel) selle analoogidega: 1 - kuupmeetri tsirkooniumoksiid (kuupmeetri tsirkooniumoksiid), 2 - moissaniit, 3 - ASHA teemant, 4 - laboris kasvatatud teemant
Teemandi maagilised ja tervendavad omadused
Joogid ravivad teemandi abil vaimuhaigusi, südant, neere, puhastavad maksa. Sõdalased kandsid teemandiga sõrmuseid, uskudes, et see annab neile meelejõudu ja muudab nad võitmatuks. Lisaks toob kivi kandjale õnne ning kaitseb halbade harjumuste ja tegude eest.
Kellele sobib teemant ja teemant?
Teemant, nagu teemant, on julgete ja kindlameelne kivi. Ta nõuab austust enda vastu ja võib nõrga, ebakindla inimese käes osutuda kasutuks.
Teemant on peamine sodiaagikivi, mis valitseb kogu ringi. Talisman temaga või lihvitud teemandiga sobib eelkõige Jäärale ja teiseks Leole. Kuigi see ei ole teiste märkide puhul vastunäidustatud.
Teemant on looduslik mineraal, üks kuulsamaid ja kallimaid. Selle ümber on palju spekulatsioone ja legende, eriti selle väärtuse ja võltsingute tuvastamise osas. Eraldi uurimisteema on teemandi ja grafiidi suhe. Paljud inimesed teavad, et need mineraalid on sarnased, kuid mitte kõik ei tea, mida täpselt. Ja mitte kõik ei saa vastata küsimusele, kuidas nad erinevad. Mida me teame teemandi struktuuri kohta? Või vääriskivide hindamise kriteeriumide kohta?
Teemant on üks kolmest mineraalist, mis on süsiniku kristallilised modifikatsioonid. Ülejäänud kaks on grafiit ja lonsdaleiit, teist võib leida meteoriitidest või kunstlikult luua. Ja kui need kivid on kuusnurksed modifikatsioonid, siis on teemantkristallvõre tüüp kuubik. Selles süsteemis on süsinikuaatomid paigutatud nii: üks igas tipus ja näo keskel ning neli kuubi sees. Seega selgub, et aatomid on paigutatud tetraeedrite kujul ja iga aatom on ühe neist keskel. Osakesed on omavahel ühendatud tugev side- kovalentne, mille tõttu teemant on kõrge kõvadusega.
Keemilised omadused
Ligikaudu öeldes on teemant puhas süsinik, seetõttu peavad teemandikristallid olema täiesti läbipaistvad ja edastama kogu nähtavat valgust. Kuid maailmas pole midagi täiuslikku, mis tähendab, et sellel mineraalil on ka lisandeid. Arvatakse, et kalliskivide teemantide lisandite maksimaalne sisaldus ei tohiks ületada 5%. Teemandi koostis võib sisaldada nii tahkeid kui ka vedelaid ja gaasilisi aineid, millest kõige levinumad on:
- lämmastik;
- alumiinium;
- räni;
- kaltsium;
- magneesium.
Samuti võib kompositsioon sisaldada kvartsi, granaate, oliviini, muid mineraale, raudoksiide, vett ja muid aineid. Sageli on need elemendid mineraali koostises mineraalsete mehaaniliste lisandite kujul, kuid mõned neist võivad teemandi struktuuris süsinikku asendada - seda nähtust nimetatakse isomorfismiks. Sellisel juhul võivad lisandid oluliselt mõjutada selle värvi ja lämmastiku lisandid annavad sellele luminestseeruvaid omadusi.
Füüsikalised omadused
Teemandi struktuur määrab selle füüsikalised omadused, neid hinnatakse nelja kriteeriumi järgi:
- kõvadus;
- tihedus;
- valguse hajumine ja murdumine;
- kristallrakk.
Mineraalide kõvadust hinnatakse selle skoori järgi selle süsteemi järgi 10, see on maksimaalne näitaja. Loendis on järgmine korund, selle näitaja on 9, kuid selle kõvadus on 150 korda väiksem, mis tähendab teemandi absoluutset paremust selles indikaatoris.
Kuid mineraali kõvadus ei tähenda üldse selle tugevust. Teemant on üsna habras ja puruneb haamriga löömisel kergesti.
Teemanti erikaal (tihedus) määratakse vahemikus 3,42 kuni 3,55 g / cm 3. See määratakse mineraali massi ja sama mahuga vee massi suhtega.
Lisaks kõvadusele on sellel ka kõrge valguse murdumisnäitaja (2,417-2,421) ja dispersioon (0,0574). See omaduste kombinatsioon võimaldab teemandil olla kõige väärtuslikum ja ideaalsem vääriskivi.
Olulised on ka muud mineraali füüsikalised omadused, näiteks soojusjuhtivus (900-2300 W / m · K), mis on ühtlasi kõigi ainete kõrgeim. Samuti võib märkida mineraali võimet mitte lahustuda hapetes ja leelistes, dielektrilisi omadusi, madalat hõõrdetegurit metalli vastu õhus ja kõrge sulamistemperatuuri 3700-4000 ° C rõhul 11 GPa.
Teemandi ja grafiidi sarnasused ja erinevused
Süsinik on üks rikkalikumaid elemente Maal, seda leidub paljudes ainetes, eriti elusorganismides. Grafiit, nagu teemant, koosneb süsinikust, kuid teemandi ja grafiidi struktuurid on väga erinevad. Teemant võib muutuda grafiidiks kõrgel temperatuuril ilma hapnikuta, kuid normaalsetes tingimustes suudab see püsida muutumatuna lõpmatult kaua, seda nimetatakse metastabiilsuseks, pealegi on teemantkristallvõre tüüp kuubik. Kuid grafiit on kihiline mineraal, selle struktuur näeb välja nagu kihtide seeria, mis asuvad erinevatel tasanditel. Need kihid koosnevad kuusnurkadest, mis moodustavad kärgstruktuuri sarnase süsteemi. Tugevad sidemed tekivad ainult nende kuusnurkade vahel, kuid kihtide vahel on need äärmiselt nõrgad, see määrab mineraali kihilisuse. Lisaks madalale kõvadusele neelab grafiit valgust ja sellel on metalliline läige, mis erineb samuti teemandist.
Neid mineraale on kõige rohkem särav näide allotroopia - nähtus, kus ainetel on erinevad füüsikalised omadused, kuigi need koosnevad ühest keemiline element.
Teemandi päritolu
Puudub ühemõtteline arvamus teemantide looduses tekkimise kohta; on olemas magmaatika, vahevöö, meteoriit ja muud teooriad. Kõige tavalisem on aga magmaatiline. Arvatakse, et teemandid tekivad umbes 200 km sügavusel 50 000 atmosfääri rõhu all ja kantakse seejärel koos magmaga kimberliiditorude moodustumise käigus pinnale. Teemantide vanus ulatub 100 miljonist kuni 2,5 miljardi aastani. Samuti on teaduslikult tõestatud, et teemandid võivad tekkida, kui meteoriit tabab maapinda, ja olla ka meteoriidikivimites. Selle päritoluga kristallid on aga äärmiselt väikesed ja sobivad harva töötlemiseks.
Teemantide hoiused
Esimesed leiukohad, milles teemante avastati ja kaevandati, asusid Indias, kuid 19. sajandi lõpuks olid need tõsiselt ammendunud. Kuid just seal kaevandati kõige kuulsamad, suuremad ja kallimad proovid. Ja 17. ja 19. sajandil avastati Brasiilias ja Lõuna -Aafrikas maavarasid. Ajalugu on täis legende ja fakte teemandi kiirustamise kohta, mis on seotud spetsiaalselt Lõuna -Aafrika kaevandustega. Viimased avastatud teemandimaardlad asuvad Kanadas, nende areng algas alles 20. sajandi viimasel kümnendil.
Eriti huvitavad on Namiibia kaevandused, kuigi teemantide kaevandamine on seal keeruline ja ohtlik. Kristallide ladestused on koondunud mullakihi alla, mis küll raskendab tööd, kuid räägib sellest kõrge kvaliteet mineraalid. Teiste kivimite vastu pideva hõõrdumisega mitusada kilomeetrit pinnale sõitnud teemandid on kõrgekvaliteedilised, madalama kvaliteediga kristallid lihtsalt ei suutnud sellisele teekonnale vastu pidada ning seetõttu on 95% kaevandatud kividest vääriskivide kvaliteediga. Kuulsad ja mineraalirikkad on ka Venemaal, Botswanas, Angolas, Guineas, Libeerias, Tansaanias ja teistes riikides.
Teemantide töötlemine
Teemantide lõikamine nõuab palju kogemusi, teadmisi ja oskusi. Enne töö alustamist on vaja kivi põhjalikult uurida, et hiljem säilitada oma kaal nii palju kui võimalik ja vabaneda lisanditest. Kõige tavalisem teemantlõike tüüp on ümmargune, see võimaldab kivil särada kõikide värvidega ja peegeldada valgust nii palju kui võimalik. Kuid selline töö on ka kõige raskem: ümmargusel teemandil on 57 tasapinda ja selle lõikamisel on oluline jälgida kõige täpsemaid proportsioone. Samuti on populaarsed lõikamisviisid: ovaalsed, pisarad, süda, markii, smaragd ja teised. Mineraalide töötlemisel on mitu etappi:
- juurdehindlus;
- lõhestamine;
- saagimine;
- ümardamine;
- lõigatud.
Siiani arvatakse, et pärast töötlemist kaotab teemant umbes poole oma kaalust.
Teemantide hindamiskriteeriumid
Teemantide kaevandamisel sobib ainult 60% mineraalidest töötlemiseks, neid nimetatakse kalliskiviks. Loomulikult kulud karedad kivid oluliselt madalam kui teemantide hind (üle kahe korra). Teemantide hindamine toimub vastavalt süsteemile 4C:
- Karaat (karaat kaal) - 1 karaat võrdub 0,2 g.
- Värv - puhtaid valgeid teemante praktiliselt pole, enamikul mineraalidel on teatud varjund. Teemandi värv määrab suuresti selle väärtuse; enamik looduslikke kive on kollased või pruun toon, harvem võib leida roosasid, siniseid ja rohelisi kive. Kõige haruldasemad, ilusamad ja seetõttu kallimad mineraalid on küllastunud toonid, neid nimetatakse fantaasiaks. Kõige haruldasemad on rohelised, lillad ja mustad.
- Selgus - ka oluline näitaja, mis määrab kivi defektide olemasolu ja mõjutab oluliselt selle väärtust.
- Lõika (lõika) - sõltub tugevalt lõikest välimus teemant. Valguse murdumine ja peegeldumine, omamoodi "hiilgav" sära muudavad selle kivi nii väärtuslikuks ning ebakorrapärane kuju või proportsioonide suhe töötlemise ajal võib selle täielikult rikkuda.
Kunstlike teemantide tootmine
Tänapäeval võimaldavad tehnoloogiad "kasvatada" teemante, mis praktiliselt ei erine looduslikest. Sünteesimiseks on mitu võimalust:
Kuidas eristada originaali võltsist
Teemantide ehtsuse määramise meetoditest rääkides tasub eristada teemantide ja töötlemata teemantide autentimist. Kogenematu inimene võib teemandi segi ajada kvartsi, kristalli, muude läbipaistvate mineraalide ja isegi klaasiga. Sellegipoolest muudavad teemandi erakordsed füüsikalised ja keemilised omadused võltsingu tuvastamise lihtsaks.
Kõigepealt tasub meeles pidada kõvadust. See kivi on võimeline kriimustama mis tahes pinda, kuid ainult teine teemant võib sellele jälgi jätta. Ka peal looduslik kristall sellele hingates ei jää higistama. Märjal kivil on pliiatsimärk, kui hõõruge seda alumiiniumiga. Saate seda kontrollida röntgenkiirgusega: kiirguse all oleval looduslikul kivil on rikkalik roheline värv. Või vaadake tekst läbi: loodusliku teemandi abil on seda võimatu välja selgitada. Eraldi väärib märkimist, et kivi loomulikkust saab kontrollida valguse murdumise suhtes: kui tuua originaal valgusallika juurde, näete keskel ainult helendavat punkti.
TEEMANT (Türkic almas, kreeka keelest adamas - hävimatu, võitmatu * a. Teemant; n. Diamant; f. Diamant; ja. Diamante) - põliselaniku kristalne kuupmeetriline modifikatsioon.
Teemantstruktuur... Teemandi ruumilise kristallvõre ühikrakk on näokeskne kuubik, millel on kuubi sees 4 täiendavat aatomit (joonis).
Ühikuelemendi serva suurus on 0 = 0,357 nm (temperatuuril t = 25 ° C ja P = 1 atm). Lühim vahemaa kahe naaberaatomi vahel C = 0,154 nm. Teemandi struktuuris olevad süsinikuaatomid moodustavad tugevaid kovalentseid sidemeid, mis on suunatud üksteise suhtes 109 ° 28 "nurga all, muutes teemandi looduses kõige kõvemaks aineks. Teemandi ribade struktuuris on ribadevahe mitte-vertikaalsete üleminekute korral 5,5 eV, vertikaalse jaoks - 7,3 eV, valentsriba laius 20 eV. Elektronide liikuvus mn = 0,18 m 2 / V., augud mr = 0,15 m 2 / V.s.
Teemantide morfoloogia... Teemantkristallidel on oktaeedri, rombododekaeedri, kuubi ja tetraeedri kuju, millel on siledad ja lamell-astmelised näod või ümarad pinnad, millele on välja töötatud erinevad tarvikud. Iseloomustavad lihtsate ja kombineeritud kujuga lamestatud, piklikud ja keerukalt moonutatud kristallid, spinelliseadusele vastavad akretsiooni ja kasvu kaksikud, paralleelsed ja juhuslikult orienteeritud betoonid. Teemantide sordid on polükristallilised moodustised: plaat koosneb paljude väikeste lihvitud kristallide ja teradest ebakorrapärase kujuga, hall ja must; ballas - radiaalkiirguse struktuuriga sferuliidid; karbonado-krüptokristalne, tihe, emailitaolise pinnaga või räbutaoliste poorsete moodustistega, mis koosnevad peamiselt submikroskoopilistest (umbes 20 mikronit) teemanditeradest, mis on tihedalt üksteisega põimunud. Looduslike teemantide suurus varieerub mikroskoopilistest teradest kuni väga suurte sadade ja tuhandete karaatide kaaluvate kristallideni (1 karaat = 0,2 g). Kaevandatud teemantide mass on tavaliselt 0,1-1,0 karaati; suured kristallid (üle 100 karaadi) on haruldased. Tabelis on näidatud maailma suurimad aluspinnast taastatud teemandid.
Keemiline koostis... Teemant sisaldab lisandeid Si, Al, Mg, Ca, Na, Ba, Mn, Fe, Cr, Ti, B. Radioisotoobi H, N, O, Ar ja muude elementide a-osakeste abil. on peamine lisand, millel on suur mõju teemandi füüsikalistele omadustele. Teemantkristalle, mis on ultraviolettkiirguse suhtes läbipaistmatud, nimetatakse I tüüpi teemantideks; kõik teised on II tüüpi. Enamikus I tüüpi teemantkristallides on lämmastikusisaldus ligikaudu 0,25%. Vähem levinud on lämmastikuvabad II tüüpi teemandid, milles lämmastiku lisand ei ületa 0,001%. Lämmastik siseneb teemandistruktuuri isomorfselt ja moodustab iseseisvalt või koos struktuuridefektidega (vabad kohad, nihestused) värvi, luminestsentsi, ultraviolett-, optilise, infrapuna- ja mikrolainepiirkonna neeldumise, röntgenkiirte hajumise olemuse eest vastutavad keskused. .
Füüsikalised omadused... Teemandid võivad olla värvitud või vaevu nähtavad. värvitoon, samuti erineval määral selgelt kollane, pruun, lillakas, roheline, sinine, sinine, piimjasvalge ja hall (kuni must). Laetud osakestega kiiritamisel muutub teemant roheliseks või siniseks. Vastupidine protsess - värvilise teemandi muutmine värvituks - pole veel läbi viidud. Teemanti iseloomustab tugev sära, kõrge murdumisnäitaja (n = 2,417) ja tugevalt väljendunud dispersiooniefekt (0,063), mis põhjustab värviline mäng valgus sisse. Tavaliselt on teemantkristallidel anomaalne kahekordne murdumine struktuursetest defektidest ja kaasamistest tulenevate pingete tõttu. Teemantkristallid on läbipaistvad, poolläbipaistvad või läbipaistmatud, sõltuvalt grafiidi, muude mineraalide ja gaasi-vedeliku vakuolide mikroskoopiliste lisandite küllastumisest. Valguse all ultraviolettkiired märkimisväärne osa läbipaistvatest ja poolläbipaistvatest teemantkristallidest helendab sinise, sinise ja harvemini kollase, kollakasrohelise, oranži, roosa ja punase värviga. Teemantkristallid (välja arvatud harvad erandid) helendavad röntgenikiirgusega kokkupuutel. Teemandi sära erutavad katoodkiired ja pommitamine kiirete osakestega. Pärast erutuse eemaldamist täheldatakse sageli erineva kestusega järelhelendust (fosforestsents). Elektro-, hõimu- ja termoluminestsents avaldub ka teemandis.
Teemanti kui looduse kõige kõvemat ainet kasutatakse mitmesugustes tööriistades kõigi muude materjalide saagimiseks, puurimiseks ja töötlemiseks. Suhteliselt Mocca 10 skaalal on maksimaalne absoluutne mikrokõvadus, mida mõõdetakse (111) näo tahuga, 0,1 TPa. Teemandi kõvadus erinevatel kristallograafilistel pindadel ei ole sama; kõige raskem on oktaedriline nägu (111). Teemant on väga habras, sellel on väga täiuslik lõhe piki (111) nägu. Youngi moodul 0,9 TPa. Läbipaistvate teemantkristallide tihedus on 3515 kg / m 3, poolläbipaistev ja läbipaistmatu - 3500 kg / m 3, mõne Austraalia teemandi puhul - 3560 kg / m 3; helmeste ja karbonaatide juures võib see poorsuse tõttu väheneda kuni 3000 kg / m 3. Teemantkristallide puhas pind on kõrge (kontaktnurk 104-105 °). Looduslikes teemantides, eriti loopealsetest tekkivates teemantides, moodustuvad pinnale kõige õhemad kiled, mis suurendavad selle märguvust.
Teemant on dielektrik. Kõigi I tüüpi teemantide lämmastikukristallide takistus r on 10 12 -10 14 Ohm.m. Lämmastikuvabade II tüüpi teemantide hulgas leidub mõnikord kristalle, milles r on alla 10 6 oomi m, mõnikord kuni 10-10 -2. Sellistel teemantidel on r-tüüpi juhtivus ja fotojuhtivus ning samadel tingimustel on II tüüpi teemandi fotovool suurusjärgu võrra suurem kui I tüüpi teemandis ergastatud fotovool. Teemant on diamagnetiline: magnetiline vastuvõtlikkus massiühiku kohta on 1,57,10 -6 SI ühikut temperatuuril 18 ° C. Teemant on vastupidav kõikidele hapetele isegi kõrgel temperatuuril. Leeliste KOH, NaOH ja muude ainete sulatamisel O, OH, CO, CO 2, H 2 O juuresolekul toimub teemandi oksüdatiivne lahustumine. Mõne elemendi (Ni, Co, Cr, Mg, Ca jne) ioonidel on katalüütiline toime ja need kiirendavad seda protsessi. Teemant on kõrge soojusjuhtivusega (eriti lämmastikuvabad II tüüpi teemandid). Toatemperatuuril on nende soojusjuhtivus 5 korda kõrgem kui Cu ja koefitsient väheneb temperatuuri tõustes vahemikus 100-400 K vahemikus 6 kuni 0,8 kJ / m.K. Teemandi polümorfne üleminek atmosfäärirõhule toimub temperatuuril 1885 ± 5 ° С kogu kristalli mahu ulatuses. Grafiidkilede moodustumine teemantkristallide näo (III) pinnale võib toimuda alates 650 ° C -st. Õhus põleb teemant temperatuuril 850 ° C.
Levimus ja päritolu... Teemante leiti meteoriitidest, meteoriidikraatritega (astroblemitega) seotud löökkivimitest, neis ja neis väikestes sügavates mantelkivimites esi- ja eklogiitkompositsioonides, samuti teisestest allikatest - erineva vanuse ja päritoluga paigutajatest (jne). . Teemantide päritolu osas pole üksmeelt. Mõned teadlased usuvad, et teemandid kristalliseeruvad kimberliiditorudes ise nende tekkimise ajal või vahekambrites, mis tekivad madalal (3-4 km) sügavusel (alamvulkaanilised kambrid). Teised usuvad, et teemandid tekivad kimberliidi lähtesulamisel suurel sügavusel ja jätkavad kristalliseerumist, kui see üles tõuseb. Kõige põhjendatum areng on idee, et teemandid on geneetiliselt seotud erinevate kivimitega ja eemaldatakse neist koos muu kimberliitides leiduva ksenogeense materjaliga. Teemandi tekke kohta on ka teisi ideid (näiteks kristalliseerumine madalad rõhud kasutades kuristikust pärinevat süsinikku ja peremeeskivide karbonaate).
Teemantide hoiused... Teemanti kandvad kimberliitkivimid ja nende erosiooni tõttu tekkinud platserlademed on tööstusliku tähtsusega. Kimberliite leidub peamiselt iidsetel ja; neid iseloomustavad peamiselt torukujulised kehad, samuti husky ja. Kimberlite torude mõõtmed on ristlõikes ühest kuni mitme tuhande meetrini (näiteks Mwadui toru Tansaanias parameetritega 1525x1068 m). Kõigil platvormidel on teada rohkem kui 1500 kimberliitkeha, kuid ainult mõned teemandid on tööstusliku kvaliteediga. Teemandid jaotuvad kimberliitides väga ebaühtlaselt. Tööstuslike torude teemantide sisaldus on 0,4 karaati / m 3 või rohkem. Erandjuhtudel, kui torud sisaldavad suurenenud protsenti kvaliteetsed teemandid, võib olla kasumlik tegutseda madalama sisaldusega, näiteks 0,08–0,10 ct / m 3 (Jagersfontein Lõuna-Aafrikas). Kimberliitides domineerivad kristallid 0,5-4,0 mm (0,0025-1,0 ct). Nende massiosa moodustab tavaliselt 60–80% taaskasutatavate teemantide kogumassist. Üksikute valdkondade reservid on hinnanguliselt kümned miljonid. Suurimaid esmaseid teemantimaardlaid uuritakse Tansaanias, Lesothos, Sierra Leones jne.
Rikastamine... Placeri ladestustes pestakse kivim kõigepealt sisse, et eemaldada sideaine savimass ja eraldada jäme praht; isoleeritud lahtine materjal on jagatud nelja klassi: -16 + 8, -8 + 4, -4 + 2, -2 + 0,5 mm. toodetud gravitatsioonimeetoditega (märg ja õhk, rikastamine rasketes suspensioonides, kontsentratsioonikaussides). Väikeste teemantide ja teemantiterade ekstraheerimiseks kasutatakse pinna eelpuhastamiseks kilet ja vahtu. Reaktiivid: amiinid, aeroflot, rasvhapped, petrooleum, kresüülhape. Teemantide ekstraheerimiseks on kõige laialdasemalt levinud rasvane protsess (terade puhul, mille osakeste suurus on 2–0,2 mm), mis põhineb teemantide selektiivsel võimet rasusele pinnale kleepuda. Rasvakattena kasutatakse vaseliini, õli, autooli ja selle segu parafiini, oleiinhappe, nigrooliga jms. Halb elektrijuht). Suhteliselt suurte teemantide ekstraheerimiseks kasutatakse röntgen-luminestsentsmeetodit, mis põhineb teemantkristallide luminestseerimisvõimel (röntgenkiirte luminestsentsmasinad).
Rakendus... Teemandid jagunevad eheteks ja tehnilisteks. Esimesed on väga läbipaistvad. Kõige väärtuslikumad teemandid on värvitu ("puhas vesi") või hea värviga. Kõik muud kaevandatud teemandid, olenemata nende kvaliteedist ja suurusest, klassifitseeritakse tehnilisteks. CCCP -s tehakse teemantide liigitamine vastavalt spetsifikatsioonidele, mida uuendatakse teemantrakenduste laienedes. Sõltuvalt tüübist ja otstarbest liigitatakse töötlemata teemandid kvaliteedi järgi kategooriatesse; igas kategoorias on rühmad ja alarühmad, mis määravad teemantkristallide määramise suuruse, kuju, eritingimused. Umbes 25% maailmas kaevandatud teemantidest kasutatakse juveelitööstuses poleeritud teemantide valmistamiseks.
Erakordselt suure kõvadusega teemandid on nende valmistamiseks hädavajalikud erinevaid instrumente ja seadmed (ja materjalide kõvaduse mõõtmise tahvlid, stantsid, profiilomeetrite nõelad, profiilograafid, pantograafid, puurid, lõikurid, merekronomeetrite õhukivid, klaasilõikurid jne). Teemante kasutatakse laialdaselt abrasiivpulbrite ja -pastade valmistamiseks, teemantsaagide tankimiseks. Teemanttööriistaga töödeldakse mõningaid metalle, pooljuhtmaterjale, keraamikat, raudbetoonist ehitusmaterjale, kristalle jne. ainulaadsed omadused teemantide abil saab luua tugeva töö jaoks mõeldud elektroonikaseadmeid elektriväljad, kõrgel temperatuuril, tingimustes suurenenud tase kiirgus, agressiivses keemilises keskkonnas. Teemantide baasil on loodud tuumakiirguse detektorid, jahutusradiaatorid elektroonikaseadmetes, termistorid ja transistorid. Teemantide läbipaistvus infrapunakiirguse jaoks ja röntgenkiirte nõrk neeldumine võimaldavad neid kasutada infrapuna vastuvõtjates, faaside ülemineku kambrites kõrgel temperatuuril ja rõhul.
Sünteetilised teemandid ... 50ndate keskel. algas tööstuslike teemantide tööstusliku sünteesi arendamine. Peamiselt sünteesitakse väikesed üksikud kristallid ja suuremad polükristallilised moodustised nagu ballad ja karbonado. Peamised sünteesimeetodid on: staatiline - metallis - grafiidisüsteemis kõrge rõhu ja temperatuuri juures; dünaamiline - grafiidi polümorfne üleminek teemantides lööklainega kokkupuutel; epitaksiaalne - teemantkilede kasv teemantseemnetel gaasilistest süsivesinikest madalal rõhul ja temperatuuril umbes 1000 ° C. Sünteetilisi teemante kasutatakse ka looduslike tööstuslike teemantidena. Sünteetiliste teemantide kogutoodang ületab oluliselt looduslike teemantide tootmist.
Selles tahan ma taas rääkida sellest hämmastavast looduslikust mineraalist. Teemant- kõige sisuliselt kogu looduses eksisteeriv ning kõige austusväärsem ja kallim kivi.
Teemandi omadused ja päritolu
Selle nimi pärineb kreeka sõnast adamas, mis tähendab "võitmatu", ja rõhutab selle erakordset ja stabiilsust.
Kaevandamise ja töötlemise intensiivsuse poolest ületavad teemandid kõiki teisi väärtuslikke.
Oma keemilise koostise järgi teemandi koostis- puhas, aga ka, kuid selle erakordne - kõrgel temperatuuril ja madalamal temperatuuril tekkinud kristalse struktuuri tulemus kõrgsurve sisse ülemised kihid Maa mantel. Enamik moodustati aastal maapõue 80-150 km sügavusel.
Kuna see koosneb süsinikust, põleb see läbi väga kõrgel temperatuuril õhus või hapnikus.
Idee, et see on tuleohtlik, väljendas esmakordselt 1675. aastal silmapaistev inglise teadlane ja matemaatik Isaac Newton (1642-1727) ning esimese põlemiskatse viisid 19 aastat hiljem läbi itaallased Averani ja Targioni.
Teemantide teke ja kaevandamine
Tavaliselt leitakse lameda oktaeedrilise kujul, harvemini - kuupmeetri kujul, sageli kumerate servadega.
Kuni 19. sajandi keskel Lõuna -Aafrikast avastati kimberliidi (nime Kimberley linna järgi, kust need esmakordselt avastati) rikkalikud ladestused, kaevandati suurem osa sellest loopealsetest (jõe- ja rannikukruusast).
Tardunud kivimite kimberliit on rikas ja. Lääne -Austraalias kaevandatakse neid ultrabasilistest kivimitest, mis on koostiselt sarnased kimberliitidega.
Need kivimid võivad maapõues püsida kaua, kuni mitu aastat kestnud vulkaanipurse need pinnale viib.
Väike kogus on leitud ka. Neid tunti rohkem kui 2000 aastat tagasi, kuid nad ei tegelenud lõikamisega, kuna arvati, et see võtab kivilt selle omadused.
Plinius vanem teadis ja kirjutas teemantide olemasolust (23–79), kuid aastal Vana -Rooma neid ei hinnatud kõrgelt, sest roomlased ei osanud selliseid kive töödelda.
Teemantide töötlemine ja lõikamine
XIV sajandil. Eurooplased hakkasid tegema oktaedriliste kristallide lõikega ja väikeste kildude jaoks "roosiga".
Lõikamine ilmus esmakordselt 17. sajandil ja paranes oluliselt 20. sajandi alguseks. Nendel päevadel teemantlõige Lasereid kasutatakse laialdaselt.
Teemandid olid esimesed vääriskivid, mida kaaluti. Aastate jooksul varieerus ühe karaadi kaal erinevates riikides, kuid 1907. aastal määrati meetriliseks karaadiks 200 mg (0,2 g).
Tõenäoliselt pärineb sõna "karaat" kreekakeelsest sõnast keration, mis tähendab "jaanileivapuu kaun", mille seemned toimisid Vahemere maades kaalu mõõtjana.
Teemantidel on täiuslik kristallkuju ja kõrge sümmeetria. Lõikamata kivid võivad tunduda ümmargused ja õlised, kuid kui need on purunenud või lõigatud, ilmuvad teemandi sära ja hajumine, mis annab kividele erakordse sära.
Võib -olla on parim viis selle väljatoomiseks hiilgavalt lõigatud teemant, mis on saanud tänapäeval kõige populaarsemaks. See tagab, et servad peegeldavad maksimaalset neile langevat valgust.
Muud tavalised jaotustükid on padi, pandelok (pirnikujuline), marquise, väljamõeldud, ümmargune ja kandiline.
Väikseid (kaaluga alla 0,25 karaadi), mida kasutatakse suuremate kivide sisestuste kaunistamiseks, nimetatakse "roosideks".
Vääriskivide kvaliteet - veatu, läbipaistev ja värvitu, millest valmistatakse erinevaid - moodustab umbes veerandi kaevandatud teemantidest.
Töötlemisel ja lõikamisel kaotatakse üle poole oma algsest kaalust. Teemandi hind sõltub selle läbipaistvusest ja värvist.
Teemantvärv
Kuna enamikul teemantidel on lisandeid, mille tõttu nad omandavad kollaka, roheka ja värvuse, on kõige kallimad ja haruldasemad täiesti värvitu ja läbipaistvad. Kõige haruldasem ja rohelised teemandid.
Küllastunud värve, nn fantaasiat, hinnatakse kõrgelt ja kõige kallimaid peetakse veriseks. Teemandid värvitakse ja - tuumareaktorites.
Sest kõrge karedusega teemandidühte teemanti saate lõigata ja poleerida ainult teise abiga.
Simuleeritud teemandid
Teemantide jaoks kasutage ,, titanaati ,,,, sünteetilist - alumiiniumi, samuti muid kive ja materjale.
Sünteetilised teemandid saadi esmakordselt 1955. aastal ja sellest ajast alates on neid laialdaselt kasutatud tööstuses.
Üle kolme neljandiku kõigist kaevandatud teemantidest on tööstusliku kvaliteediga, kuigi see näitaja on erinevate kaevanduste ja kaevanduste puhul erinev.
Tehnilised väikesed teemandid alates kuni Pruun nimetatakse plaadiks, karbonaadiks või baplaks.
Teemantide pealekandmine
Neid kasutatakse puuride, klaasilõikurite, pikapite, saagide ehitamiseks saagide, traatide tõmbamiseks mõeldud rullide valmistamiseks.
Lisaks kasutatakse neid abrasiivmaterjalide tootmisel, samuti teiste teemantide töötlemisel, sest ühes suunas võib kristall olla vähem kõva kui teistes.
Kivist teemant omab täiuslikku lõhustumist neljas eri suunas, paralleelselt kristallpindadega - oktaeeder, mille tõttu saab selle kergesti jagada mitmeks väiksemaks kiviks.
Teemandi omaduste omadused
Nende põhjal teemantide füüsikalised omadused jagatud kahte kategooriasse: I ja II tüüp. I tüüpi, sisaldavad lisandina ja on jagatud 1a tüüpi teemantideks, milles need on kihtide kujul, ja tüüpi lb teemantideks, milles lämmastik on dispergeeritud.
Ligikaudu igast tuhandest teemandist on I tüüpi II tüüpi teemandid, näiteks looduslikud sinised kivid, kihilised ja lämmastiku lisandideta.
Erinevalt II tüüpi kividest ei juhi Pa tüüpi kivid elektrit. Kvaliteetseid kive leidub nii I kui ka II tüüpi teemantides ning mõned teemandid on kombinatsioon iseloomulikud tunnused mõlemat tüüpi.
Suurim teemant kõik kunagi leitud - see on "Cullinan", mida on juba eespool kirjeldatud. Ta kaalus 3 106 karaati; leiti 1905. aastal Lõuna -Aafrikas Transvaalis asuvast Premier kaevandusest.
Hiljem jagati see üheks suureks ja 96 väikeseks. Suurim lõigatud teemantidest - "Cullinan -I" (selle teine nimi on "Aafrika täht") kaalub 530,2 karaati ja Briti impeeriumi kuninglikku skeptrit.
Teine teemant, sinine Hope kivi (45,52 karaati), on tuntud kui pärl, mis toob omanikele ebaõnne ja ebaõnne. Nüüd on ta Smithsoniani instituudis Ameerika Ühendriikides (Washington, DC).
Seal asub ka suurim veatu kollane Oppenheimeri teemant Lõuna -Aafrikast (253,7 karaati). Suurim tööstusliku kvaliteediga teemant (3,167 karaati) leiti Brasiilia Bahia osariigist.
Teemantide hoiused
Rikkaimad teemandimaardlad asuvad Kimberleys (Lõuna -Aafrika). Esimene teemant leiti sealt 1866. aastal Orange'i jõe kaldalt. Golconda (Lõuna-India) kaevandustest leiti palju kuulsaid teemante nagu Koh-i-Nor.
Kuni 1725. aastani, mil Brasiilias teemandid avastati, peeti nende vääriskivide peamiseks tarnijaks just Indiat. Brasiilias leidub endiselt kvaliteetseid väikseid teemante.
Alates XIX sajandi lõpust. Lõuna -Aafrikast on saanud peamine teemantide allikas. Austraalia on kõige olulisem tarnija uhked värvilised teemandid.
Suurim kogus tööstuses kasutatavaid teemante kaevandati Kongos. Teemante kaevandatakse ka Ameerika Ühendriikides (Arkansase ja Colorado osariigid). Alluviaalne teemandi hoiused leidub peaaegu kõigis osariikides.
Loopealsed teemandid kaevandatakse Kanadas (Saint Helena, Quebec ja Loode territooriumid). Serbias, Venezuelas ja Namiibias on suured teemandimaardlad.