Слово «алмаз» происходит от греческого слова «adamao, «означая« я приручил »или« я подчиняю »или родственное слово»Адамас, что означает «твёрдая сталь» или «твёрдое вещество».
Все знают бриллианты они твердые и красивые, но знаете ли вы, что бриллиант может быть самым старым материалом, который у вас может быть? В то время как породе, в которой найдены алмазы, может быть от 50 до 1600 миллионов лет, сами алмазы составляют приблизительно 3,3 миллиард лет. Это несоответствие происходит из-за того, что вулканическая магма, которая затвердевает в скале, где алмазы найдены не создали их, но только транспортировали алмазы из мантии Земли в поверхность. Алмазы также могут образовываться при высоких давлениях и температурах на месте метеорит воздействие. Алмазы, образовавшиеся во время удара, могут быть относительно «молодыми», но некоторые метеориты содержат звездную пыль - обломки от смерти звезды - которые могут включать в себя кристаллы алмаза. Известно, что один такой метеорит содержит крошечные алмазы, возраст которых превышает 5 миллиардов лет. Эти бриллианты старше наших
Солнечная система.Начните с углерода
Понимание химии алмаза требует базовых знаний об элементе углерод. Нейтральный углерод атом в его ядре шесть протонов и шесть нейтронов, сбалансированных шестью электронами. Конфигурация электронной оболочки углерода составляет 1с22s22р2. Углерод имеет валентность из четырех, так как четыре электрона могут быть приняты для заполнения орбиты 2p. Алмаз состоит из повторяющихся звеньев атомов углерода, соединенных с четырьмя другими атомами углерода через самую прочную химическую связь, ковалентные связи. Каждый атом углерода находится в жесткой тетраэдрической сети, где он равноудален от соседних атомов углерода. Структурная единица алмаза состоит из восьми атомов, фундаментально расположенных в кубе. Эта сеть очень стабильная и жесткая, поэтому алмазы очень твердые и имеют высокую температуру плавления.
Практически весь углерод на Земле исходит от звезд. Изучение изотопного отношения углерода в алмазе позволяет проследить историю углерода. Например, на поверхности земли, соотношение изотопы углерод-12 и углерод-13 немного отличаются от звездной пыли. Кроме того, некоторые биологические процессы активно сортируют изотопы углерода по массе, поэтому изотопное соотношение углерода в живых организмах отличается от соотношения Земли и звезд. Поэтому известно, что углерод для большинства природных алмазов в последнее время поступает из мантии, но Углерод для нескольких алмазов - это переработанный углерод микроорганизмов, образованный земной корой в алмазы через тектоника плит. Некоторые мелкие алмазы, которые генерируются метеоритами, происходят из углерода, имеющегося на месте удара; некоторые кристаллы алмаза в метеоритах все еще свежи от звезд.
Кристальная структура
Кристаллическая структура алмаза представляет собой гранецентрированную кубическую или ГЦК решетку. Каждый атом углерода объединяет четыре других атома углерода в правильные тетраэдры (треугольные призмы). Основываясь на кубической форме и очень симметричном расположении атомов, кристаллы алмаза могут развиваться в несколько различных форм, известных как «кристаллические привычки». Наиболее распространенной кристаллической привычкой является восьмигранный восьмигранник или ромбовидная форма. Алмазные кристаллы также могут образовывать кубики, додекаэдры и комбинации этих форм. За исключением двух классов формы, эти структуры являются проявлениями кубической кристаллической системы. Одним исключением является плоская форма, называемая macle, которая на самом деле представляет собой составной кристалл, а другим исключением является класс травленых кристаллов, которые имеют закругленные поверхности и могут иметь удлиненную форму. Реальные кристаллы алмаза не имеют полностью гладких граней, но могут иметь выпуклые или изогнутые треугольные образования, называемые «тригоны». Алмазы имеют идеальное расщепление в четырех разных направлениях, что означает, что алмаз будет аккуратно разделяться вдоль этих направлений, а не ломаться зубчатым образом. Линии расщепления являются результатом того, что кристалл алмаза имеет меньше химических связей вдоль плоскости своей октаэдрической грани, чем в других направлениях. Алмазные фрезы используют в своих интересах линии раскалывания до огранки драгоценные камни.
Графит лишь на несколько электрон-вольт более стабилен, чем алмаз, но активационный барьер для преобразования требует почти столько же энергии, сколько разрушает всю решетку и восстанавливает ее. Поэтому, как только алмаз сформирован, он не будет снова превращаться в графит, потому что барьер слишком высок. Говорят, что алмазы метастабильны, поскольку они скорее кинетически, чем термодинамически стабильны. В условиях высокого давления и температуры, необходимых для формирования алмаза, его форма на самом деле больше стабильнее, чем графит, и поэтому в течение миллионов лет углеродистые отложения могут медленно кристаллизоваться в алмазы.