Він зароджується в надрах червоних зоряних гігантів, входить до складу життєво необхідних жирів, амінокислот і вуглеводів, може утворювати мільйони з'єднань з різними хімічними елементами і в залежності від структури має абсолютно різні механічні властивості. М'який і ламкий стрижень олівця і самий твердий мінерал алмаз складаються з одного і того ж будівельного матеріалу – вуглецю. Завдяки чому настільки унікальний алмаз? Де його використовують? В чому його цінність?

Незламний теплопровідник

У перекладі з давньогрецької мови слово "алмаз" позначає "незламний". Ще до часів античності людям була відома неймовірна міцність цього каменю. У давнину алмазами широко торгували в Індії та Єгипті. А на європейські простори цей мінерал потрапив після загарбницьких походів Олександра Македонського. Він привіз камені в якості магічних артефактів. Стародавні греки називали цей самий твердий мінерал сльозами богів, які потрапили на землю.


Але секрет незламності каменю криється, звичайно, не в містиці і не в зв'язку з духовним світом. Чітка структура решітки елемента у вигляді тетраедрів і сильна зв'язок між атомами вуглецю забезпечують саму високу міцність. Завдяки цій же структурі алмаз є відмінним теплопровідником. Наприклад, якщо б було можливо зробити чайну ложечку з цільного шматка алмазу, ви не змогли б розмішати нею цукор в гарячому чаї, тому що обпеклися б в той же момент, як тільки ложечка доторкнулась до окропу.

Порівняння твердості мінералів

Як визначити, який мінерал - самий твердий? Цим питанням в дев'ятнадцятому столітті впритул зайнявся талановитий німецький мінеролог Карл Фрідріх Моос. У 1811 році вчений запропонував використовувати для визначення твердості різних мінералів порівняльну шкалу. Вона складається з десяти пунктів, кожному з яких відповідає певний мінерал. Перший (тальк) – самий м'який, а останній, відповідно – самий твердий. Перевірка здійснюється експериментально. Якщо зразок (наприклад, срібло) дряпається флюоритом, який за шкалою розташовується на четвертій сходинці, але не пошкоджується гіпсом (еталон шкали під номером два), значить, срібло має твердість 3 по шкалі Мооса.


Самий твердий мінерал – це алмаз. Він займає десяту сходинку. І хоча таблиця Мооса була введена в обіг ще на початку дев'ятнадцятого століття, вона досі залишається широко використовуватись. Проте варто пам'ятати, що ця таблиця не є лінійною. Це означає, що алмаз, що знаходиться під десятим номером, не буде рівно в два рази твердіше апатиту, який займає п'яте місце в таблиці. Для визначення абсолютного значення твердості застосовуються інші методи.

З королів у робочі

Довгий час алмази були прерогативою виключно ювелірних майстрів. Проте з розвитком промисловості цей самий твердий мінерал все частіше став розглядатися не тільки з звичної естетичного боку, але й з точки зору його унікальних фізичних властивостей. Спочатку при виробництві інструментів використовували природні алмази, не підлягають огранювання. Це камені, які мали такі дефекти, які неможливо було усунути ювелірові. Їх стали називати технічними алмазами.
Минав час, і потреба в інструментах з алмазними ріжучими та свердлувальними кромками зростала. Наприклад, у сфері будівництва вельми затребувані алмазні свердла. Їх перевага перед побратимами, виконаними з твердих сплавів металів, - в тому, що при роботі алмазним свердлом у матеріалі не утворюються мікротріщини. Алмаз легко і чисто зрізає будь-який матеріал камінь, бетон або метал. А відсутність мікротріщин – запорука довговічності будівлі. До того ж сам процес проходить значно швидше, помітно легше і набагато тихіше. Виходячи з цього, не дивно, що, за даними за 2016 рік, тільки в одній Росії випускається 1200 видів різного інструменту та обладнання, основною робочою частиною яких є алмаз.

Застосування в медицині

Самий твердий мінерал в природі підходить не тільки для використання в обробці грубих і твердих порід. Алмаз також незамінний в медичних інструментах. Адже чим тонше і акуратніше розріз тканин, тим краще організм справляється з відновленням. А для складних операцій на життєво важливих органах ширина розрізу і поготів відіграє вирішальну роль. Крім того, скальпель з тонкою алмазної плівкою на лезі залишається гострим протягом тривалого періоду часу.

Перспективи в електроніці

Активно просувається і розробка алмазних інтегральних мікросхем. У них крихітні алмази використовуються для підкладки. Техніка, вироблена таким методом, більш стійка до перепаду температур і великих перепадів напруги. Ще алмази можна використовувати для передачі даних в телекомунікації. Особливості цих кристалів дозволяють передавати сигнали різної частоти одночасно по одному і тому ж кабелю.

Найтвердіший мінерал на Землі допомагає в освоєнні космосу

Також алмаз затребуваний в хімічній промисловості. Агресивне середовище, що запросто пошкоджує скло, абсолютно не страшна для алмазу. Фізики використовують кристали для проведення експериментів з квантової фізики і дослідження космічного простору.
При створенні оптики телескопів вимоги до точності і надійності матеріалів стають критичними. Тут в гру вступає самий твердий природний мінерал, який відрізняється видатними фізичними і хімічними параметрами.

Синтезування алмазів

При такому інтенсивному попиті на самий твердий дорогоцінний мінерал гостро постало питання про його штучному синтезуванні. Зазначимо, що ніякі запаси каміння не в змозі задовольнити наростаючу потребу. І після тривалих експериментів вченим вдалося створити аналог природного алмазу, що володіє всіма необхідними особливостями. До сьогоднішнього дня виробництво штучних алмазів для промислових потреб вже стало повсякденною практикою. Існує кілька методик синтезу цього мінералу. Перша – найбільш наближена до його формування у природному середовищі. Синтез виробляють, використовуючи надвисоку температуру і величезний тиск. Друга методика дозволяє витягувати алмаз з пари. Вона використовується в плівкової технології – кристали найтоншої плівкою наносять на ріжучі кромки інструментів. Особливо цей метод затребуваний для виготовлення хірургічних інструментів. А третій виробляє розсип дрібних кристалів за допомогою детонації і швидкого охолодження. Експерименти тривали, і був синтезований нітрид бору, який на 20% твердіше природного алмазу. Однак поки цього речовини настільки мало, що алмаз традиційно продовжують вважати самим твердим мінералом.