Алмаз - природний мінерал, один з найвідоміших і найдорожчих. Навколо нього ходить безліч домислів і легенд, особливо що стосується його вартості і виявлення підробок. Окремою темою для вивчення є зв'язок алмазу і графіту. Багато хто знає, що ці мінерали схожі, але далеко не всім відомо, чим саме. Та й на питання про те, чим вони відрізняються, теж не кожен зможе відповісти. А що ми знаємо про структуру алмазу? Або про критерії оцінювання дорогоцінних каменів?

Структура алмазу

Алмаз - один з трьох мінералів, що представляють собою кристалічну модифікацію вуглецю. Два інших - це графіт і лонсдейліт, другий можна виявити в метеоритах або створити штучним шляхом. І якщо ці камені - гексагональні модифікації, то тип кристалічної гратки алмазу - куб. В цій системі атоми вуглецю розташовані таким чином: по одному на кожній вершині і в центрі межі, і чотири всередині куба. Таким чином, виходить, що атоми розташовані у вигляді тетраедрів, і кожен атом знаходиться у центрі одного з них. Частинки пов'язані між собою найміцнішим зв'язком ковалентного, завдяки чому алмаз і має високу твердість.

Хімічні властивості

Грубо кажучи, алмаз - це чистий вуглець, відповідно, кристали алмаза мають бути абсолютно прозорими і пропускати весь видимий світ. Але в світі немає нічого ідеального, а виходить, і цей мінерал має домішки. Вважається, що максимальний вміст домішок в ювелірних діамантів не повинно перевищувати 5 %. В склад алмазу можуть входити як тверді, так і рідкі та газоподібні речовини, найбільш поширені з них:

азот;

бор;

алюміній;

кремній;

кальцій;

магній.

Також до складу можуть входити кварц, гранати, олівін, інші мінерали, окису заліза, вода та інші речовини. Найчастіше ці елементи знаходяться в складі мінералу у вигляді механічних мінеральних включень, але деякі з них можуть заміщати вуглець у структурі алмазу - це явище називається изоморфизмом. У такому разі включення можуть значно впливати на фізичні властивості мінералу, на його колір, відображення світла, а включення азоту надають йому люмінесцентні властивості.

Фізичні властивості

Структура алмазу обумовлює його фізичні властивості, вони оцінюються за чотирма критеріями:

твердість;

щільність;

дисперсія і заломлення світла;

кристалічна решітка.

Твердість мінералів оцінюється за шкалою Мооса, його оцінка по цій системі дорівнює 10 це максимальний показник. Наступний у списку корунд, його показник - 9 однак його твердість менше у 150 разів, що означає абсолютну першість алмазу за цим показником. Однак твердість мінералу зовсім не означає його міцність. Алмаз досить крихкий і легко розколюється, якщо вдарити молотком. Питома вага алмазу (щільність) визначається в проміжку від 342 до 355 гр/см 3 . Він визначається у співвідношенні ваги мінералу до ваги води того ж обсягу. Крім твердості, він володіє високими показниками заломлення світла (2417-2421) і дисперсії (00574). Таке поєднання властивостей дозволяє алмазу бути найціннішим і ідеальним ювелірним каменем.
Значення мають також і інші фізичні властивості мінералу, такі як теплопровідність (900-2300 Вт/м·К), також найвища з усіх речовин. Можна також відзначити здатність мінералу не розчинятися в кислотах і лугах, властивості діелектрика, низький коефіцієнт тертя по металу в повітрі і високу температуру плавлення 3700-4000 °C при тиску 11 ГПа.

Подібності та відмінності алмазу і графіту

Вуглець - один з найбільш поширених елементів на Землі, він міститься у багатьох речовинах, особливо в живих організмах. Графіт, як і алмаз складається з вуглецю, однак структури алмазу і графіту сильно відрізняються. Алмаз може перетворюватися в графіт під дією високих температур без доступу кисню, але в нормальних умовах він здатний нескінченно довго залишатися в незмінному вигляді, це називають метастабильностью, до того ж тип кристалічної гратки алмазу - куб. А ось графіт - мінерал шаруватий, його структура виглядає як ряд пластів, розташованих в різних площинах. Ці пласти складаються з шестикутників, що формують систему, схожу на стільники. Сильні зв'язки утворюються тільки між цими шестикутниками, а от між пластами вони вкрай слабкі, це і обумовлює шаруватість мінералу. Окрім низької твердості, графіт поглинає світло і має металевий блиск, що також сильно відрізняється від алмазу. Ці мінерали є найяскравішим прикладом аллотропии - явища, при якому речовини мають різні фізичні властивості, хоч і складаються з одного хімічного елемента.

Походження алмазу

Немає однозначної думки з приводу того, як утворюються алмази в природі, існують магматична, мантійна, метеоритна і інші теорії. Однак найбільш поширеною є магматична. Вважається, що алмази утворюються на глибині близько 200 км під тиском 50000 атмосфер, а після виносяться на поверхню разом з магмою під час формування кімберлітових трубок. Вік алмазів варіюється від 100 мільйонів до 25 мільярда років. Також науково доведено, що алмази можуть утворюватися при ударі метеорита об поверхню землі, а також перебувати в самої метеоритної породі. Однак кристали такого походження мають вкрай дрібні розміри і рідко підходять для обробки.

Родовища алмазів

Перші родовища, в яких були виявлені і добувалися алмази, розташовувалися в Індії, але вже до кінця XIX століття вони були сильно виснажені. Однак саме там були здобуті найвідоміші, великі і дорогі зразки. А в XVII і XIX століттях були виявлені родовища мінералу в Бразилії і Південній Африці. Історія рясніє легендами і фактами про алмазної лихоманки, які пов'язані саме з південноафриканськими копальнями. Останні виявлені родовища алмазів знаходяться в Канаді, їх освоєння почалося лише в останньому десятилітті XX століття. Особливо цікаві рудники Намібії, хоча видобуток алмазів там є справою складним і небезпечним. Поклади кристалів зосереджені під шаром грунту, що хоч і ускладнює роботу, але говорить про високу якість мінералів. Алмази, що пройшли шлях у кілька сотень кілометрів до поверхні при постійному терті про інші породи, є высокосортными, менш якісні кристали просто не витримали б такого подорожі, а тому 95 % видобутих каменів - ювелірної якості. Також відомі і багаті мінералами кімберлітові трубки є в Росії, Ботсвані, Анголі, Гвінеї, Ліберії, Танзанії та інших країнах.

Обробка алмазів

Обробка алмазів вимагає великого досвіду, знань і умінь. Перш ніж приступати до роботи, необхідно досконально вивчити камінь, щоб згодом максимально зберегти його вагу і позбутися вкраплень. Найбільш поширений тип ограновування алмазів - круглий, він дозволяє каменю заграти всіма фарбами і максимально вигідно відбивати світло. Але така робота є найскладнішою: круглий діамант має 57 площин, і при його огранювання важливо дотримуватися точні пропорції. Також популярними типами ограновування є: овал, сльоза, серце, маркіза, смарагдова та інші. Виділяють кілька етапів обробки мінералів:

розмітка;

розколювання;

розпилювання;

закруглення;

ограновування.

Досі вважається, що після обробки алмаз втрачає близько половини своєї ваги.

Критерії оцінювання алмазів

При видобутку алмазів лише 60 % відсотків мінералів придатні для обробки, їх називають ювелірними. Природно, вартість необроблених каменів значно поступається ціною діамантів (більш ніж у два рази). Оцінка вартості діамантів проводиться по системі 4C:

Carat (вага в каратах) - 1 карат дорівнює 02 р.

Color (колір) - чисто білих алмазів практично не зустрічається, більшість мінералів мають певний відтінок. Від забарвлення алмазу багато в чому залежить його вартість, більшість зустрічаються в природі каменів мають жовтий або коричневий відтінок, рідше можна виявити рожеві, блакитні і зелені камені. Найбільш рідкісними, красивими, а тому і дорогими є мінерали насичених відтінків, їх називають фантазійними. Найбільш рідкісні з них - зелений, фіолетовий і чорний.

Clarity (чистота) - також важливий показник, який визначає присутність дефектів в камені і значно впливає на його вартість.

Cut (ограновування) - від ограновування сильно залежить зовнішній вигляд діаманта. Заломлення і віддзеркалення світла, своєрідне "діамантове" сяйво роблять цей камінь настільки цінним, а неправильна форма або співвідношення пропорцій при обробці можуть повністю його зіпсувати.

Виготовлення штучних алмазів

Зараз технології дозволяють вирощувати алмази, практично не відрізнити від натуральних. Існує кілька способів синтезу:

Створення HPHT алмазів - найбільш близька до природних умов методика. Мінерали створюються з графіту і затравочного алмазу при температурі 1400 °С під тиском 50000 атмосфер. Цей метод дозволяє синтезувати камені ювелірної якості.

Створення CVD-алмазів (плівковий синтез) - виготовлення каменів у вакуумних умовах з використанням затравки і газів метану і водню. Цей спосіб дозволяє синтезувати найчистіші мінерали, проте дуже маленьких розмірів, бо в основному вони мають промислове призначення.

Вибуховий синтез - це спосіб дозволяє отримати дрібні кристали алмазу допомогою детонації вибухових речовин і наступного охолодження.

Як відрізнити оригінал від підробки

Кажучи про методи визначення справжності алмазів, варто розрізняти перевірку автентичності діамантів і необроблених алмазів. Недосвідчена людина може сплутати алмаз з кварцом, кришталем, іншими прозорими мінералами, і навіть зі склом. Тим не менш виняткові фізичні і хімічні властивості алмазу дозволяють з легкістю визначити підробку. У першу чергу варто згадати про твердості. Цей камінь здатний подряпати поверхню, а ось на ньому залишити сліди може тільки інший алмаз. Також на натуральному кристалі не залишається поту, якщо на нього подихати. На мокрому камені буде як слід від олівця, якщо провести по ньому алюмінієм. Можна перевірити його рентгеном: натуральний камінь під випромінюванням має насичений зелений колір. Або подивитись крізь нього на текст: крізь натуральний алмаз його буде неможливо розібрати. Окремо варто відзначити, що натуральність каменю можна перевірити на заломлення світла: піднісши до джерела світла оригінал, можна побачити лише світну точку в центрі.