100kitov.ru

Интересные факты — события, биографии людей, психология
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Можно ли сжечь алмаз?

Пепел и алмаз

225 лет назад английский химик Смитсон Теннант дотла сжег алмаз и получил один углекислый газ

Опыт Теннанта стал первым экспериментальным подтверждением того, что алмаз — это углерод практически в чистом виде. Остальное было делом техники: как только появились соответствующие технологии, химики начали делать из углерода искусственные алмазы, полностью идентичные природным.
Кроме того, Теннант открыл два новых металла платиновой группы — осмий и иридий. Из последнего тоже, как только появилась технология бесшовной отливки иридия, компания American Elements наладила выпуск «вечных» иридиевых обручальных колец, поступивших в продажу в 2016 году под торговой маркой Smithson Tennant.

Фото: Кирилл Кухмарь / ТАСС

Фото: Кирилл Кухмарь / ТАСС

Алмазная сгущенка

Вопрос о природе горючести веществ был одним из главных в химии XVIII века, так как на него замыкались и энергетика, и металлургия. Самым простым объяснением того, чем принципиально отличаются горючие вещества от негорючих, могла быть некая огненная субстанция, которая пронизывает все горючие вещества и высвобождается при горении вместе большим количеством тепловой энергии. Назвали эту субстанцию, как теперь знает каждый школьник, флогистоном.

Теория флогистона была простая, стройная и многое объясняла. Например, почему в опытах Ньютона рефракция (преломление света) сравнительно мало меняется у неорганических (негорючих) веществ в зависимости от их плотности и резко повышается при переходе к «маслянистым» органическим веществам, причем коэффициент преломления у последних весьма сильно коррелирует с их плотностью. С позиции науки того времени преломлял лучи света флогистон.

Загвоздка была только в алмазе: судя по рефракции, он должен был гореть ярче и жарче, чем камфора, скипидарное масло, оливковое масло, не говоря уже о янтаре. Ньютон был не тем ученым, который теряется, когда результаты эксперимента противоречат его теории. Раз у алмаза большая рефракция, то он «вероятно, также есть маслянистое сгустившееся вещество», написал Ньютон в своей «Оптике». И ведь оказался прав на все сто! Поджечь алмаз было трудно, требовались высокие температуры, но алмаз тоже горел и сгорал дотла.

Сейчас трудно сказать, сколько карат алмазов и бриллиантов превратили в дым химики в течение XVIII века, но точно много.

Отказа от состоятельных владельцев расходных материалов для таких опытов, как правило, не было. Слишком заманчивой выглядела перспектива таких исследований: обратный процесс — сгущение бриллиантового флогистона и его кристаллизация — сулил баснословные прибыли.

Теория флогистона, как известно, не оправдалась: слишком много накопилось данных в пользу прямо противоположной теории окисления горючих веществ кислородом воздуха с образованием углекислого газа. Но даже самые светлые умы среди химиков еще долго продолжали сопротивляться очевидным фактам, и понять их можно. Только представьте, что сулило производство чистого флогистона — идеального горючего без цвета, запаха и даже с отрицательной массой, сгорающего вообще без следа, словно его и не было. Стоило только выделить флогистон в чистом виде, и не дымили бы трубы предприятий, никаких труб не было бы вообще. Ведь ядовитый дым, копоть и зола были в рамках этой теории остатками природной тары флогистона. Но ничего этого наука не позволила не только реализовать, но даже помечтать об этом. Окончательный смертный приговор флогистону подписали опыты Лавуазье в 1770–1780-х годах. За одно это его следовало бы отправить на гильотину.

Эксперимент Теннанта

Теннант всего лишь повторил один из опытов Лавуазье по сжиганию алмаза в такой же, как у Лавуазье, «зажигательной машине». Это был герметичный сосуд (у Лавуазье — довольно большой, из стекла и стали, у Теннанта — поменьше, но из золота), где образец поджигается с помощью линзы или системы линз, которые фокусируют солнечный свет на образце. Продукты горения отводятся через трубку, погруженную в раствор известковой воды (гидроксида кальция), и выпадают в осадок в виде мела (карбоната кальция).

Было бы проще напрямую померить объем выделяющегося при горении углекислого газа, но в те годы химики еще точно не знали, что является конечным продуктом горения. Это как раз и предстояло им выяснить. Белый осадок (мел) «растворялся с шипением в кислотах», то есть выделял углекислый газ, в чем Лавуазье, как писал Теннант, «почти не сомневался и мог бы, как мы сейчас это знаем, заключить, что алмаз содержит древесный уголь (практически чистый углерод.— “Ъ-Наука”); но отношение между этим веществом и фиксированным воздухом (углекислым газом.— “Ъ-Наука”) было тогда слишком несовершенно понято, чтобы оправдать это заключение. Хотя он (Лавуазье.— “Ъ-Наука”) и заметил сходство древесного угля с алмазом, но все же полагал, что из их аналогии нельзя вывести ничего более разумного, чем то, что каждое из этих веществ относится к классу воспламеняющихся тел».

Оригинал статьи Теннанта «О природе алмаза» (On the Nature of the Diamond. By Smithson Tennant, Esq. F. R. S., 1796) можно прочитать в интернете. Она того стоит хотя бы потому, что являет собой образцовую научную публикацию: краткую, но не оставляющую нерешенных вопросов. Для понимания ее научной сути достаточно знаний по химии ученика девятого класса. Правда, сейчас чтение затрудняет то, что тогда еще не писали формулы веществ и уравнения реакций, а описывали их словами, используя при этом тривиальные названия химикатов, причем старинные. Например, «морская кислота» (marine acid) вместо соляной кислоты, «фиксированный, или неподвижный (fixed air), воздух» вместо углекислого газа, а charcoal (древесный уголь) в зависимости от контекста означает у Теннанта либо буквально этот самый уголь, либо химический элемент углерод.

Если же коротко, то в своей статье Теннант доказывает, что:

  1. при сжигании алмаза выделяется тот же углекислый газ, что при сжигании древесного угля;
  2. его образуется ровно столько же, сколько выделяется при сжигании древесного угля равной массы.

Вывод Теннанта звучит так: «Едва ли можно было усомниться в том, что он (алмаз.— “Ъ-Наука”) состоит из одних и тех же ингредиентов… что древесный уголь. Таким образом, химики могли больше не тратить время на выяснение химического состава алмаза (это был углерод, и ничего больше), а сосредоточиться на “сгущении” углерода до такой степени, чтобы коэффициент его рефракции не отличался от измеренного Ньютоном.

Читайте так же:
Почему человек становится наркозависимым — теория и практика

Удалось это сделать только спустя полтора века, когда при очень больших температурах и давлениях ученые наконец получили очень маленькие искусственные алмазы, которые не отличались от природных ни химически, ни физически, ни оптически. Потом научились делать алмазы покрупнее при более умеренных температурах и давлениях, а сейчас существует несколько разных методик «сгущения» искусственных алмазов. Правда, полученные при них искусственные алмазы ювелирного размера и качества пока выходят дороже природных.

Алмазный блеск экономкласса

Намного дешевле изделие ученых из Физического института АН СССР (ФИАН), которое они научились делать в 1970 году, «сгущая» двуокись циркония. Рефракция у него мало отличается от таковой у алмаза, на глаз их невозможно различить. У нас такой «алмаз» называют по аббревиатуре института фианитом, за границей — цирконитом. А потом на прилавках ювелирных магазинов появился искусственный муассанит из карбида кремния.

Природный муассанит почти такой же твердый, как алмаз, и после огранки по игре отраженного света бесцветные муассаниты не отличаются от бриллиантов. Отличить их неспециалист не способен, да и не каждый ювелир это скажет сразу. Беда только в том, что муассанит чрезвычайно редок, а самые крупные его природные кристаллы — миллиметровые.

Химики его тоже синтезировали, причем еще в 1906 году, через два года после первой находки кристаллов муассанита геологами. Но достаточно крупные для ювелирных изделий и прозрачные искусственные муассаниты они научились «сгущать» из карбида кремния сравнительно недавно. Словом, ученые позаботились, чтобы народ не остался без алмазного блеска даже в тех случаях, когда нет денег на бриллианты.

Двойное открытие

Второе имевшее отдаленные последствия в ювелирном бизнесе открытие Теннанта касалось двух самых твердых и очень редких металлов, содержание которых в земной коре в 10 раз меньше, чем платины, и в 40 раз меньше, чем золота. Открыл их Теннант оба сразу, как говорится, за один присест, растворяя в царской водке (смеси концентрированных азотной и соляной кислот) платину, точнее, платиновую руду из Колумбии.

Платина растворилась, остался только черный осадок примеси в руде. Теннант сплавил этот нерастворимый остаток с щелочью и полученное вещество попробовал для начала растворить в воде. Вода пожелтела, а в осадок выпало еще одно черное твердое вещество. Желтый раствор был раствором тетроксида осмия. Оставалось его выпарить и получить соль какого-то пока неизвестного металла, потом прокалить и получить этот металл в чистом виде. Теннант назвал его осмием (в переводе с древнегреческого — «пахучий»; его соль сильно пахла, точнее, даже воняла как тухлая редька).

Фото: Getty Images

Фото: Getty Images

Потом черный осадок после удаления из него осмия Теннант попробовал растворить в соляной кислоте, а то, что после этого осталось, он сплавил с едким натром и снова попытался растворить в кислоте. На этот раз раствор покраснел, и в нем выпали мелкие кристаллы красного цвета. Это была соль еще какого-то металла. Теннант ее прокалил и получил белый металлический порошок. Новый металл он назвал иридием (по-древнегречески — «радужный»), вероятно, за разные цвета его солей.

Вторая жизнь в рекламе

Оба металла оказались чрезвычайно устойчивыми к коррозии, даже превосходили по этому показателю золото и платину. А с учетом их твердости казались весьма перспективными для использования в практических целях. Но в XIX веке единственное общеполезное, что могли из них сделать, был маленький нестираемый шарик из иридия на кончике золотого или платинового пера перьевой ручки, которую макали в чернила. Такая ручка стоила золотую гинею, то есть примерно полтора фунта стерлингов по курсу 1830-х годов, когда такие ручки появились в продаже.

В ХХ веке таким шариком из сплавов иридия снабжали перья дорогих авторучек, в том числе знаменитый Parker 51, которым в период с 1930-х по 1980-е годы было подписано, наверное, большинство международных договоров и которым, как известно, пользовался Джеймс Бонд. Правда, у «паркера» шарик на конце пера состоял из сплава иридия с рутением, в котором иридия было всего 3,8%. Так что для снобов, если бы они знали историю химии, по престижности, или «крутизне», как сейчас говорят, самый навороченный современный «паркер» против перьевой ручки позапрошлого века за гинею все равно что японские серийные часы Seiko против хронографа Patek Philippe.

В 1933 году из сплава иридия с рутением сделали термопару для измерения высоких температур вплоть до 2000 градусов по Цельсию. В 1957 году Рудольф Мессбауэр открыл резонансное поглощение гамма-излучения ядрами иридия (эффект Мессбауэра, одно из «эпохальных открытий в физике ХХ века», как его называют). Сейчас область практического использования иридия и осмия намного шире, но все их применения связаны с повышенной температурой плавления, твердостью и коррозийной устойчивостью. Например, в 2006 году компания American Elements разработала технологию отливки бесшовных иридиевых колец для их использования в космических аппаратах и спутниках.

В 2016 году American Elements учредила дочернюю компанию Smithson Tennant, которая по той же технологии начала производить ювелирные украшения из иридия, в первую очередь иридиевые обручальные кольца Smithson Tennant. Продвигая их на рынок, компания делает упор на то, что они вечные в буквальном смысле этого слова: их можно опустить в концентрированную кислоту, и ничего с ними не станет. Довольно странная реклама… Не хочется думать, что будет с безымянным пальцем невесты или жениха, если они его сунут в кислоту, но с кольцом действительно ничего не будет, оно даже не потускнеет. Что же касается торговой марки этих колец, то едва ли член Лондонского королевского общества Теннант мог ожидать, что спустя два века после своей кончины он станет рекламным лицом новомодных иридиевых украшений премиум-класса.

Научный аутизм

Смитсон Теннант относился к некогда довольно распространенному, а ныне практически вымершему классу «независимых ученых», то есть занимавшихся наукой на свои средства и потому не зависевших от требований и прихотей руководства официальных научных учреждений. Разумеется, в той или иной степени такие ученые были аффилированы с университетами, научными сообществами и прочими официальными учреждениями науки хотя бы для того, чтобы их исследования докладывались, рецензировались, публиковались и попадали в научный оборот.

Читайте так же:
Как из «Дефендера» сделать кемпер высокой проходимости

Но и здесь Теннант несильно стремился влиться в научный мейнстрим. Он довольно рано, в 23 года, еще до того, как получил университетский диплом, был избран членом Лондонского королевского общества, а в 1804 году за открытие осмия и иридия был удостоен высшей награды общества — медали Копли. Но число его научных публикаций, в том числе в «Философических трудах Королевского общества», можно посчитать в буквальном смысле на пальцах — всего семь штук.

Лишь за год до своей смерти он согласился принять должность профессора в Кембридже и читать лекции студентам. До этого он жил здесь наездами в качестве члена ученого совета на общественных началах, занимаясь исследованиями по собственной программе. А если и читал лекции, то в своей университетской квартире избранному кругу симпатичных ему коллег-ученых. Большую часть времени он проводил в своем поместье, где вел химические и агрохимические опыты, или в Лондоне, где был завсегдатаем «Голландского дома» — модного в те времена светского салона барона Холланда. Там он был в большом авторитете и даже заслужил шуточное прозвище Папа (в смысле — римский). Также он много путешествовал с целью научного туризма, с визитами для обмена опытом в лаборатории ведущих химиков Европы.

Понятно, что такой карьерный аутизм в науке, которому сейчас позавидует любой ученый, в наше время невозможен. Наука стала иной, отторгающей всех, кто занимается ею без звериной серьезности, а исключительно в свое удовольствие. Не в последнюю очередь по этой причине Теннанта как ученого сейчас мало кто помнит даже на его малой родине, в Северном Йоркшире. Рядом с дверью его родительского дома в городе Селби только в 2005 году повесили мемориальную табличку. Читают ее главным образом любители пива, потому что теперь эта дверь ведет в довольно популярную среди местных жителей и туристов пивную под названием «Елизаветинский паб».

Семейное имение Теннанта, где он вел свои научные исследования, можно увидеть только в старом фильме «Казино “Рояль”» 1967 года из старой, уже позабытой бондианы с Дэвидом Нивеном в роли агента 007. Там же можно увидеть в эпизодической роли нового владельца этого имения, седьмого лорда Болтона, бонвивана и плейбоя, не в пример более известного в современной Англии, нежели Смитсон Теннант.

Надежда на то, что теперь имя Теннанта прославится благодаря иридиевым обручальным кольцам, слабая. Если мало кто сейчас возразит, что Diamonds Are Forever, то тускловатый платиновый блеск нерастворимых даже в царской водке обручальных колец едва ли составит серьезную конкуренцию золотому ширпотребу с его многовековой историей.

uCrazy.ru

Алмаз — это не только самый твердый минерал на планете Земля, но также и один из самых ценных камней, ибо, будучи обработан, он превращается в бриллиант, высоко ценимый ювелирами всех времен и народов. Считается, что алмазы образовались более 3,3 миллиарда лет назад в верхних слоях земной мантии под воздействием высокой температуры и давления, хотя существует и гипотеза внеземного их происхождения.

Что будет, если алмаз бросить в огонь

Образуются алмазы в особых породах, богатых углеродом, который, будучи подвержен экстремальным давлениям и высоким температурам, меняет свою кристаллическую решетку, превращаясь в драгоценный камень.

По сути же алмаз является чистым углеродом, а раз так, он должен обладать по меньшей мере химическими свойствами углерода, например, взаимодействовать с кислородом, выделяя энергию в виде тепла и оксид углерода. Говоря более простым языком, алмаз, как и каменный уголь, должен гореть. На самом деле не всё так просто.

Химическая активность углерода во многом зависит от его модификации (они отличаются друг от друга не только строением кристаллической решётки, физическими и химическими свойствами), и алмаз в этом отношении предстает довольно инертным. Да ведь и обычный каменный уголь не так-то просто разжечь. Это известно каждому, кто хотя бы раз пробовал использовать для печки в качестве топлива всем известный антрацит.

Растопить печь можно и бриллиантами, но для этого нужно тронуться кукухой создать особые условия

Что будет, если алмаз бросить в огонь

То, что алмазы могут гореть, доказал еще Антуан Лавуазье в 1772 году, проведя публичный опыт по сжиганию этого драгоценного минерала в запаянном сосуде. Всё, что для этого нужно — это кислородосодержащая среда и как минимум в 2-3 раза более высокая температура, чем та, которая понадобилась бы для возгорания угля. С кислородом из воздуха алмаз начинает взаимодействовать при 850-1000 °C, в чистом кислороде химическая реакция начнется при чуть более «скромных» 700-800 °C. Но горит алмаз не совсем так, как уголь.

В реакцию с кислородом вступают внешние слои камня, перешедшие в газообразное состояние, образуя при этом свечение, а сам алмаз постепенно уменьшается в размерах. Чтобы увидеть образование пламени, сжигать минерал необходимо в чистом кислороде. Как правило, после сжигания алмаз не оставляет шлака, он как-бы истаивает, впрочем, конечный продукт реакции зависит от чистоты исходного материала.

Итак, алмаз, как и другие модификации углерода, может вступать в реакцию с кислородом, выделяя тепло и оксид углерода. Тем не менее, среди многих ювелиров до сих пор бытует миф, что алмаз невозможно сжечь, хотя в то же самое время многие из них заявляли о повреждениях камня при нагревании его в пламени кислородно-ацетиленовой горелки.

И вот еще что. При нагревании этого драгоценного камня до 3000 градусов по Цельсию без доступа воздуха он меняет свою кристаллическую решетку, превращаясь из самого твердого в один из самых мягких минералов — обычный графит, используемый в качестве стержня «простого» карандаша.

Почему алмаз останется самым дорогим камнем

История искусственных алмазов полна драматизма и по сей день таит в себе немало загадок. Недавняя статья академика Сергея Стишова в журнале «Успехи физических наук» проливает свет на некоторые из них. Но изучение алмазов далеко до завершения.

Читайте так же:
Правила приёма пищи или чего не стоит делать сразу после еды

Французский естествоиспытатель XVIII века Лавуазье остроумно показал, из чего сделан алмаз. Он сфокусировал солнечный луч на кристалл в запаянной колбе, и когда тот сгорел, в емкости остался только углекислый газ. Получается, что алмаз — из углерода. Казалось, все просто: надо придумать, как сажу, которой было много в те времена, или графит, превратить в кристалл. Но не тут-то было.

Алмаз — самый твердый минерал в природе, а графит — самый мягкий. Оба из углерода. Как графит превратить в алмаз? Физики измерили теплоемкость обоих минералов, провели термодинамические расчеты и получили уравнение кривой перехода. К 1930-м стало ясно, что для синтеза алмаза нужны очень высокие давления и температуры, недостижимые на том уровне техники.

Реальный прорыв случился в послевоенные годы. Задачу решали в трех технически развитых странах, не имевших еще в те годы собственных месторождений алмазов: Швеция, США и СССР. Их приходилось закупать за рубежом.

Задачу синтеза алмаза советское государство поставило в 1947-м. Но дело двигалось со скрипом, пока в 1955-м в Nature не появилась статья «Рукотворный алмаз». Авторы — ученые из General Electric, в том числе Трейси Холл. Компания производила лампы накаливания, и для вытягивания вольфрамовых нитей использовали алмазные фильеры. После этой публикации шведская компания ASEA заявила, что синтезировала алмаз еще в 1953-м.

В Советском Союзе этой проблемой занимались Институт кристаллографии под руководством Алексея Шубникова и лаборатория высоких давлений, которую возглавлял Леонид Верещагин. Между этими организациями развернулась жесткая конкуренция. Победил Верещагин.

Как пишет академик Стишов, Верещагин организовал несколько групп, которые работали изолированно, а полной картиной владел только он. Не последнюю роль, видимо, в этой истории сыграло то, что американцы понемножку обнародовали детали установок и процесса синтеза. Как бы то ни было, искусственный алмаз в лаборатории, которая к тому времени стала Институтом физики высоких давлений, получили в 1960 году. Какой из групп принадлежит пальма первенства, неясно.

За это выдающееся достижение Леонид Верещагин с коллегами получили звания и награды, в то время как Трейси Холл ушел из GE, обиженный на критику. Кстати, в 1990-е выяснилось, что один из кристаллов, представленный в статье Холла и соавторов, был не синтетическим, а природным — его использовали как затравку для роста.

Картинка: фазовая диаграмма показывает, при каких условиях графит превращается в алмаз. Это экстремальные для земных недр значения: давления 50-60 тысяч атмосфер, температура более 1000 градусов. Источник: РИА Новости

Сибирский БАРС

После того как в мире научились синтезировать мелкие технические алмазы, встал вопрос: а как вырастить крупные кристаллы ювелирного качества? В СССР к этой теме в 1978 году подключили Институт геологии и геофизики СО АН в Новосибирске (теперь — Институт геологии и минералогии).

Алмаз растет в экстремальных условиях при давлении 50-60 тысяч атмосфер и температуре 1400-1500 градусов Цельсия, которые нужно поддерживать часами и сутками. За рубежом для этого используют аппарат Belt с мощным прессом, разработанный тем самым Холлом из GE.

В Новосибирске пошли другим путем: создали беспрессовый аппарат «разрезная сфера», или БАРС. В его сердцевине — два слоя пуансонов, в том числе из карбида вольфрама, а в них вложена ячейка высокого давления. Туда помещают металлический сплав, графит и затравочный кристаллик алмаза.

Ученые продолжали совершенствовать оборудование, пока наконец в 1990 году группа Юрия Пальянова не синтезировала ювелирные кристаллы весом 1,5 карата. Эти разработки аттестованы за рубежом и признаны во всем мире.

Фото: Многопуансонные аппараты высокого давления «разрезная сфера» (БАРС). Источник: Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН/Ю.Н.Пальянов

Ученые выращивают алмазы с заданными свойствами

Выращивать крупные ювелирные алмазы очень сложно и затратно, поэтому они вряд ли в обозримом будущем вытеснят природные. Другое дело — высокотехнологическое применение. Для этого, как выяснилось, природные алмазы недостаточно качественные.

У алмаза очень подходящие для твердотельной микроэлектроники свойства. Алмаз — это широкозонный полупроводник, устойчивый к высоким температурам, радиации, с теплопроводностью в пять раз больше, чем у меди. Чтобы этим воспользоваться, нужны очень чистые кристаллы высочайшего качества и с заданными свойствами. В природе такие не встречаются: мешают микровключения, примеси других атомов, дефекты кристаллической решетки.

«Речь идет прежде всего о высококачественных монокристаллах. Нужны очень низкая плотность дислокаций и дефектов упаковки, а еще лучше без них, с контролируемым набором дефектно-примесных центров и концентрацией, которые в конечном итоге определяют свойства кристаллов. Есть очень перспективные направления, где нужны алмазы, легированные определенными примесями. Причем некрупные. Таких алмазов нет в природе», — рассказывает РИА Новости Юрий Пальянов, заведующий лабораторией экспериментальной минералогии и кристаллогенезиса ИГМ СО РАН.

Значит, нужно вырастить. И снова в лидерах — специалисты из Новосибирска. Они научились контролируемо легировать алмаз различными элементами: азотом, бором, фосфором, германием, оловом, никелем, кобальтом, медью и даже самарием, придавая им различные свойства. Эти исследования поддерживает Российский научный фонд.

Картинка: кристаллы алмазов, выращенные с использование различных добавок. Это перспективные элементы для высокотехнологичных приборов. Источник: Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН/Ю.Н.Пальянов

Например, если добавить бор в ячейку высокого давления, где растет алмаз, кристалл выйдет синим, а главное, он будет обладать свойствами полупроводника p-типа.

«Полупроводниковые алмазы, легированные фосфором, пока синтезированы только в системе фосфор-углерод. Мы первые получили кристаллы в системе германий-углерод, они содержат германий-вакансионные оптические центры», — продолжает исследователь.

Для этого создали еще более экстремальные условия: температура 1500-1900 градусов, давление — 70 тысяч атмосфер. Германиевые алмазы интересны как источники одиночных фотонов в кубитах квантовых компьютеров.

Выращенные группой Пальянова алмазы используют как элементы в ИК Фурье-спектрометрах, для рентгеновской оптики, как детекторы ионизирующего излучения, элементы алмазных наковален, в хирургических скальпелях.

Картинка: кристаллик алмаза, легированный германием. Справа — кристаллическая решетка с встроенным атомом германия (красный). Перспективный материал для квантового компьютера. Источник: Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН/Ю.Н.Пальянов

Читайте так же:
Почему человек устает и как правильно отдыхать?

Природа не сдается

В синтезе алмазов — небывалый прогресс. Наверное, ученые выяснили и то, как этот минерал образуется в недрах? Оказывается, единой точки зрения на этот счет нет.

Своеобразным окошком в подземную лабораторию служат кимберлиты — породы, возникшие в результате прорыва глубинного материала в земную кору. Именно они служат источником ювелирных алмазов. Кимберлиты — это карбонатно-силикатная матрица, куда впечатаны куски (ксенолиты) из мантии. Считается, что там образуются алмазы, об этом говорят включения в них глубинных минералов.

«Одно из наших направлений — экспериментальное моделирование процессов образования алмазов в природе. Мы создаем приближенные к естественным карбонатные, карбонат-силикатные, сульфидные расплавы, а также флюиды системы C-O-H-N-S. Это помогает понять механизм образования алмаза в земных недрах. Нам впервые удалось синтезировать алмазы в карбонатных средах при температурах и давлениях, как в природе, и опубликовать это в Nature«, — говорит ученый.

Есть несколько гипотез происхождения алмазов. Скорее всего, кристаллы растут в недрах на разной глубине, из разных расплавов и флюидов.

«За последние десять лет добавилось много информации. Активно изучают сверхглубинные алмазы и в некоторых моделях обосновывают глубину образования до 600 километров. Показано, что с глубины 250 километров мантия становится настолько восстановленной, что в ней может существовать металлическое железо. Поскольку окисленные породы земной коры, в том числе с карбонатами, погружаются в мантию, они способны взаимодействовать с железо-содержащими породами. В 2013 году мы смоделировали такой процесс и получили фабрику разных алмазов. Наиболее вероятный механизм раскрывается в нашей статье в PNAS«, — заключает Юрий Пальянов.

Можно ли сжечь бриллианты? Как отличить подделку 🕔 1 мин.

Можно ли сжечь бриллианты? Как отличить подделку

Бриллиант (от фр. brillant «блестящий, сверкающий») — алмаз, которому посредством обработки придана специальная форма, максимально выявляющая его естественный блеск. 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.

«Бриллианты нельзя сжечь». Ерунда. Не удается сжечь золотую или платиновую оправу бриллианта, сам же камень сжечь не так уж трудно. Ведь это – чистый углерод, и при температуре выше 900 градусов Цельсия алмазы сгорают, не оставляя следа.

При обычных пожарах температура ниже, но во время гигантских пожаров, когда пламя пожирает все вокруг, как это было, например, при землетрясении в Сан-Франциско или во время бомбовых ударов по городам Германии, температура вполне может превысить эту критическую отметку, и тогда уже нет смысла искать на пепелище фамильные драгоценности.

Из книги «Лексикон популярных заблуждений»

Можно ли сжечь бриллианты? Как отличить подделку

Как отличить бриллиант от подделки?

Им посвящаются стихи, они собрали тысячи цитат, вокруг них всегда плетутся интриги, и во всю бушуют страсти. Да, сегодня речь пойдет о бриллиантах, скандальных, неоднозначных и всеми так желанных. Эти великолепные камушки в свое время становились причиной, влюбленности, женитьбы, разводов и даже сумасшествия. Мерлин Монро утверждала, что бриллианты — это лучшие друзья девушек, Одри Хепберн — напротив считала, что до 30 лет не стоит связываться с алмазами, ведь так девушки смогут избежать глупых ситуаций. Как бы там не было, ими хотят владеть все. Имея в украшении даже небольшой бриллиант 0,2 карата, женщина сразу же начинает чувствовать себя увереннее и красивее.

Алмаз всегда считался властелином женских мыслей и царем всех драгоценных камней. Фраза «Diamonds are forever», означающая «бриллианты это навсегда», демонстрирует не только завораживающую силу и притягательность камней, но свидетельствует об их немыслимо древнем возрасте. Мало кто знает, но научными методами было установлено, что возраст бриллиантов насчитывает от 1,5 до 3,5 млрд лет, а это значит, что этот феномен природы старше всего, что нас окружает.

Можно ли сжечь бриллианты? Как отличить подделку

Кольца, серьги, диадемы, броши и браслеты с изысканными россыпями бриллиантов — вот, что сегодня обладает истинной ценностью. Чем больше карат в бриллианте, тем изумительнее он выглядит, тем больше привлекает к себе внимание и подчеркивает высокий статус своего владельца в обществе.

Если в 15-17 веке покрасоваться перед публикой, надев кольцо с бриллиантом 0,3 карата, могли лишь богатые аристократы или представители королевских кровей, то сегодня эта красота доступна многим. Отправляясь за покупкой ювелирного украшения с алмазом, важно знать как определить размер бриллианта, сколько весит один карат бриллианта, как узнать чистоту бриллианта, как определить качество бриллианта и многое другое. К счастью, ознакомившись в нашим материалом, Вам станут известны многие тонкости ювелирного дела, и Вы с легкостью сможете определить бриллиант в вашем камне или подделка.

Можно ли сжечь бриллианты? Как отличить подделку

Единица измерения веса бриллиантов

Единицей измерения веса бриллиантов считается карат (сt). Происхождение этого названия связано с семенами рожкового дерева, которые в Древней Европе служили природной мерой весов. Они настолько однородные, что даже сегодня высокоточное оборудование не может в точности определить долю разницы между ними, оставляя ее в пределах трех тысячных. Многих интересует вопрос: «Сколько грамм в 1 карате бриллиантов?». Один карат эквивалентен 0,2 грамма. Такое соотношение было введено в 1907 году в Париже Международным комитетом мер и весов. Доли карата определяются до десятых, то есть до второго знака после комы. Все, что весит меньше 0,01 ct считается мелкой крошкой. Бриллианты до 0,29 ct называются мелкими, от 0,3 до 0,99 карата — средними, а камни выше 1 сt — большими. Пусть Вас не шокируют высокие цены на бриллианты в магазинах, ведь в торговой отрасли принято указывать стоимость за 1 сt. Для того, чтоб узнать полную цену камня умножьте его массу на цену 1 карата. С увеличением веса камней после 1-го карата, их стоимость возрастает в геометрической прогрессии.

Важно помнить, что не только караты бриллиантов влияют на его стоимость, есть еще много показателей которые учитывают в формировании цены. Давайте рассмотрим каждый по порядку.

Количество граней бриллианта и тип огранки

На сегодняшний день популярно боле 15 видов бриллиантовых огранок (круг, овал, квадрат, принцесса, изумруд и др.). Не исключено, что в ближайшем будущем буду изобретены и другие интересные виды огранки бриллиантов. Наиболее распространенная круглая форма. Почему качество огранки влияет на цену бриллианта? Да потому, что она создает игру света, делает камень сияющим. Собственно, бриллианты ценятся именно за свой ослепительный блеск. Качество огранки подразумевает соблюдение пропорций формы. Например, классические круглые бриллианты имеют 57 граней, в маленьких камушках 17 граней. Для крупных минералов используется королевская огранка с 74 или 86 гранями, ну а для очень больших — величественная с 102 гранями.

Читайте так же:
Почему вода не замерзает под толстым слоем льда? Причины, фото и видео

От того, насколько соблюдены пропорции огранки, выдержана симметрия и отполированные грани зависит конечная стоимость бриллианта. В нашей стране ограненные алмазы имеют свою шкалу качества, она обозначается буквами:

  • А — наивысшее качество;
  • Б — очень хорошее качество, но с незаметными недостатками;
  • В — хорошее, но недостатками;
  • Г — удовлетворительное.

Чаще всего в торговле ювелирными украшениями представлены бриллианты категорий А и Б, реже В.

Какими бывают бриллианты?

Алмаз — это самый необыкновенный и самый желанный драгоценный камень. Более 90% бриллиантов практически бесцветные. Их оттенки находятся в пределах от полностью прозрачного до бледно желтого, даже коричневатого оттенка. Соответственно первые наиболее ценны.

В ювелирном деле существует такое понятие, как шкала цвета бриллиантов. В отечественной таблице ДСТУ оттенки цвета характеризуются цифровым обозначением от 1 до 9, в международной системе GIA — буквенным (D-Z). Соответственно 1 и D — это бесцветные бриллианты, а 9 и Z насыщенные желтые или коричневые. В таблице 1 приведена классификация бриллиантов по группе цвета.

Таблица 1. Шкала цвета бриллиантов

Можно ли сжечь бриллианты? Как отличить подделку

Представьте себе, что только 10% потрясающих минералов под названием бриллиант имеют красивый насыщенный цвет (розовый, голубой, алый, зеленый и даже черный). Только 1 % из всех одаренных краской алмазов используются в ювелирном деле. Самыми редкими и ценными бриллиантами считаются черные, за всю историю их добычи, было найдено всего несколько сотен этих кристаллов. Собственно цена на бриллиант 0,25 карат, например, даже при одинаковом уровне обработки может отличаться благодаря той или иной группе цвета.

Что такое чистота бриллианта и как её определить?

Может быть в это и сложно поверить, но алмазы, как и другие природные минералы, не лишены дефектов. Они имеют едва различимые, крошечные или хорошо заметные включения. Как правило, в качестве включений выступают другие минералы природного происхождения, небольшие кристаллы. Собственно, чем меньше дефектов, тем ценнее бриллиант. Поэтому, если Вы решили купить бриллиант 0,5 карат, например, то его стоимость будет определять, оттенок и группа чистоты, иногда это сводная таблица чистоты и цвета бриллиантов, но чаще всего эти показатели идут отдельно.

На оценку чистоты алмаза влияют его внешние и внутренние изъяны, их размеры, местоположение, степень прозрачности. Если Вы смотрите на бриллиант и не видите дефектов, это еще не значит, что их там нет. Почему? Потому что, международной нормой для распознавания дефектов является десятикратное увеличение. В природе очень редко встречаются полностью прозрачные самоцветы. Если камень признан таковым, его называют бриллиантом чистой воды и стоит он очень дорого. Ниже наведена таблица чистоты бриллиантов.

Таблица 2. Шкала чистоты бриллиантов

Вооружившись этими знаниями Вы сможете приобрести себе любой бриллиант, чистота которого, соответствует Вашим требованиям.

Чем отличается поддельный бриллиант от настоящего?

Наверное, каждую модницу интересует, как определить бриллиант или нет в ее украшении?

  • Ознакомившись с нашим материалом, Вы уже знаете, что бриллианты — это натуральные минералы, обладающие природными дефектами и образованиями. Искусственные камни, таких вкраплений лишены, поэтому, воспользовавшись лупой десятикратного увеличения, Вы сможете или опровергнуть или подтвердить свои опасения.
  • Вторым Важным фактором считается огранка камня. В качественных бриллиантах при фронтальном освещении лучи отражаются от задних граней. Преподнеся такой камень короной к осветительному прибору, весь свет в нем соберется в одной точке, достаточно яркой, а в подделке нет.
  • Миф о том, что бриллиант в чистой воде становится невидимым придумали мошенники. На самом деле все с точностью наоборот, поместив камень в воду или глицерин, он засверкает. Подделка же в чистой воде померкнет или станет практически незаметной.
  • Все мы неоднократно слышали, что бриллиант самый твердый камень. Если в украшении действительно бриллиант 0,5 карат, для примера, он с легкостью пройдет проверку на прочность. Попробуйте поцарапать им грань менее твердого камня. Успешной может быть попытка потереть по алмазу наждачной бумагой, на нем не должно остаться и следа.
  • Бриллианты также проверяют и более агрессивными методами, например, раствором соляной кислоты. Для алмазов такое воздействие не вызовет никаких последствий, а вот подделка потускнеет, в некоторых случаях и вовсе может раствориться.
  • Наши ученые создали множество приборов, которые позволяют при воздействии ультрафиолетового света обнаружить подделку, это: «Moissketeer 2000SD», Pocket-Mate», «Charles and Colvard» и другие. Они не смогут распознать, разве что коварный муссанит.
  • Но если Вы хотите проверить, не он ли заменяет Ваш бриллиант 0,06 карат, можно прибегнуть к дополнительным проверкам. Если некоторое время подержать камень над открытым пламенем, алмазу ничего не будет, а вот муссанит позеленеет.
  • Есть и другие манипуляции. Например, хорошенько присмотритесь к тому, как камень закреплен. Иногда, чтобы скрыть визуальные недостатки и оптические свойства мусанита его помещают в украшение способом завальцованной закрепки. Если Ваш бриллиант 0,04 карата так закреплен, значит есть повод усомнится и проверить его подлинность.

Конечно, же лучше всего прибегнуть к услугам компетентных специалистов, это в любом случае обойдется дешевле, чем покупка фальшивого камня.

Украшения с бриллиантами, будь то маленькое колечко или изысканная диадема, добавляют нам уверенности, блеска в глазах и делают нас неотразимыми. Именно поэтому каждая женщина должна иметь ювелирное изделие с бриллиантом, тем более, что ознакомившись с нашей статьей Вы уже знаете, как выбрать действительно качественный камень!

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию