Поговорим об алмазах, что из себя представляет этот минерал. Про его месторождения и добычу я вкратце упомянул в одной из своих предыдущих публикаций на эту тему. Теперь о составе и свойствах алмаза. Он состоит из углерода, об этом впервые в 1704 году высказал предположение Ньютон, а экспериментально было подтверждено в конце XVIII века. То есть его химическая формула - C, как и у всем известного графита в карандаше. Так почему же алмаз твёрдый, а графит - мягкий при наличии одной и той же химической формулы? Это связано с различным типом кристаллической решётки, у алмаза кубический, графита - гексагональный. Это объясняет то, что твердость алмаза в 5 раз выше, чем у его "собрата".
Есть и другие различия. Структура алмаза двояка - минерал твердый, но при этом хрупкий. У графита, состоящего из чешуек, она слоистая. Сравнение структуры дает ответ о различии оптических свойств - первый проводит через себя свет, а второй - нет. Но не буду сильно углубляться в науку, чтобы не утомлять читателей. Постараюсь объяснить всё в доступной форме. Отмечу только, что для обработки алмаза на любых этапах, очень важно знать кристаллическую структуру, симметрию и важнейшие химические и физические свойства. Алмаз характеризуется большим разнообразием форм, разновидностями макро- и микроскульптуры граней, наличием значительного количества включений посторонних минералов, трещин и механических повреждений.
Почему важны эти знания? Так как алмаз самый твёрдый минерал на Земле, то чтобы его обрабатывать надо знать направления, так называемой, "мягкой" обработки. То есть, в процессе работы с ним, алмазный полуфабрикат надо правильно ориентировать относительно плоскости режущего инструмента. Особенно это касается огранщиков алмазов. Ведь в процессе подшлифовки или огранки, если это сделано неправильно, то алмаз может сильно нагреться и расколоться или образуются трещины, что в итоге приведёт к потере кристалла или сильному ухудшению его качественных характеристик. Это отразится на прибыли, учитывая стоимость алмазного сырья и изготовленных из них бриллиантов.
Приведу некоторые важные свойства алмаза. Плотность - отношение массы к объёму. Она отражает химический состав и распределение атомов в структуре алмаза. Вначале за единицу массы драгоценного камня принимались семена различных растений, например ячменное зерно. Но этот метод был неточен, так как масса зёрен зависела от размера и влажности, что вело к различным недоразумениям. Позже удалось обнаружить, что сухие косточки плода рожкового дерева ceratoria Siligna абсолютно идентичны по массе. От греческого названия этого дерева и произошла единица массы для драгоценного камня - карат.
В 1907 году Международный комитет мер и весов в Париже после длительных обсуждений предложил принять метрический карат, равный 200 мг (0,2 г). Но он был легализован только в 1913 году, когда его приняли почти одновременно все страны с развитой торговлей алмазами: Англия, Голландия (Нидерланды), Бельгия и США. Следующее свойство Спайность - способность кристаллов раскалываться или расщепляться под действием приложенных сил по определённым кристаллографическим плоскостям. Различают несколько видов спайности. Не буду все перечислять, только скажу, что у алмаза совершенная спайность, когда кристалл раскалывается преимущественно по определённым кристаллографическим плоскостям. Это свойство широко используется при обработке. Совершенная спайность объясняет повышенную чувствительность алмаза к ударным нагрузкам (несмотря на высокую твёрдость).
Ещё одно свойство - Твёрдость. Под ним подразумевают степень его сопротивления механическому воздействию. Она обуславливается силами сцепления между соседними частицами твёрдого тела. Приближённо твёрдость минералов определяют методами, основанными на царапании кристалла каким-либо предметом или одного кристалла другим. В 1822 году австрийский минеролог Ф.Моос предложил таблицу (шкалу) твёрдости минералов. Шкала Мооса состоит из 10 стандартных минералов, расположенных по возрастанию твёрдости:
Структура алмаза определяет Анизотропию его твёрдости (способность кристаллов проявлять различные свойства в разных направлениях). Анизотропия твёрдости алмаза оказывает существенное влияние на его обрабатываемость. Прочность - способность материала сопротивляться разрушению. Прочность алмаза находится в прямой зависимости от формы и размера кристаллов, трещиноватости и включений.
Наиболее прочными при динамических и статических нагрузках являются алмазы с резкой ступенчатостью граней; их прочность на 15-20 % выше прочности гладкогранных алмазов. Также алмаз обладает очень большой изностойкостью и высокими абразивными свойствами, что делает его незаменимым во многих областях промышленности. Я в одной из ранних публикаций про работу уже отмечал, что из всех добытых алмазов для ювелирных целей годятся процентов 15, а остальные как раз используются в различных областях: в электронике, ядерной промышленности, в химической сфере, в медицине и так далее.
Очень важны Оптические свойства алмаза, такие как: показатель преломления (определяется характером распространения в них света); дисперсия света (дисперсионный эффект характеризует цветовую "игру" минерала); прозрачность (способность тела пропускать сквозь себя лучи света) и блеск, характеризующийся величиной интенсивности света, отражённого от поверхности тела.
Свет, проходящий через любое тело, как бы прозрачно оно ни было, частично им поглощается, и, следовательно, ослабляется, что влияет на окраску минерала. Природные алмазы можно разделить на пять групп: бесцветные, жёлтые, бурые, серые и чёрные. В каждой из четырёх последних групп имеются переходы от светлых до тёмных тонов.
Ещё одно свойство алмазов Люминесценция - способность некоторых тел светиться под влиянием нагрева, давления, облучения ультрафиолетовыми, катодными и рентгеновскими лучами. В то же время часть алмазов не даёт видимого свечения. По характеру и интенсивности свечения алмазы подразделяют на интенсивно люминесцирующие различными цветами, средне и слабо люминесцирующие и нелюминесцирующие.
Алмаз является оптически изотропным минералом и не даёт двойного преломления. При просмотре кристалла алмаза, свободного от напряжений, в поляризованном свете кристалл будет казаться тёмным. Но если какой-либо участок в кристалле имеет напряжённое состояние, то при прохождении света через этот участок будет наблюдаться картина, аналогичная двупреломлению. Основными причинами двупреломления алмаза являются зонально-секториальное распределение примесей и действие внешних динамических нагрузок. Сколы граней, рёбер и вершин дают картину локальных напряжений. При наличии включений в кристаллах алмаза, картина двупреломления носит сложный характер. При наличии напряжения обработчик более осторожно обращается с алмазом, так как такой кристалл может расколоться во время работы или покрыться трещинами от очага напряжения.
У нас на работе напряжение алмаза определялось с помощью специального прибора - Полярископа. Поляризационные линзы в нём скрещивают так, чтобы получить затемнённое поле - поляризованный свет, в котором и наблюдают камни. У нас напряжение в алмазе определяют как высокое (между собой мы его называем "бомба"), сильное, среднее, низкое и без напряжения.
Многие из этих свойств (особенно оптические) использовали, чтобы выработать совершенные параметры, при которых бриллиант будет обладать наибольшим блеском и сиянием. Фактически, первым человеком, который попытался вычислить идеальную пропорцию бриллианта, был ученый-математик. Марсель Толковский опубликовал книгу под названием "Алмазный дизайн" в рамках своей докторской диссертации еще в 1919 году. В ней он рассчитал форму, которая максимизирует бриллиантовый блеск и "огонь" (искрящееся сверкание) камня. В процессе своих исследований он изобретает идеальную круглую бриллиантовую огранку.
Этих пропорций придерживались чисто теоретически. Сейчас эти параметры практически не используют, ведь основная задача алмазообработчика - получить максимальную прибыль, а это значит, что надо получить как можно большую массу бриллиантов из кристалла алмаза. Вот такая современная арифметика. В дальнейшем я расскажу какой путь проходят алмазы от момента добычи и до превращения его в бриллиант. В заключение смотрите видео о важных свойствах алмаза по ссылкам: https://www.youtube.com/watch?v=UZ9hUy8uphE и https://www.youtube.com/watch?v=iGDigxEldEo. Если вам понравилась моя публикация, ставьте пожалуйста лайки, подписывайтесь на мой блог и рекомендуйте его своим друзьям и знакомым.