Bevezetés, a gyémánt tulajdonságai - ez a sokoldalú gyémánt
Drágakövek már régóta az ember társai. Hosszú ideig az emberek kezdték észrevenni, hogy nem mindegyik egyforma. Természetesen a kezeletlen kő nem vonzó, de gyakran a természet kezeli őket - szél, homok, víz segítségével. Még akkor is, az emberek elkezdtek ékszereket készíteni a természetes kövekből. Igaz, az ősi időkben az ember csak puha ásványi anyagokat tudott feldolgozni. Mint például a sugár, a borostyán, a kvarc. A XV. Század közepén azonban a burgundi herceg Ludwig van Berkem ékszerésze először korlátozta a gyémántot, és a 17. században a gyémántok megtanultak látni. Még mindig kiváló anyagként szolgálnak gyöngyök, gyűrűk és más drága ékszer készítéséhez. De a drágakövek nemcsak szép megjelenés. A kövek képviselték a hatalmat, a szépséget és az erőt. Ezért az emberek természetfeletti tulajdonságokkal rendelkeztek. Sok köve a vallási imádat tárgyává vált. A gyönyörű kristályok közül az istenek figuráit faragták, amulettek készültek, talizmánként tárolva. Az emberek úgy vélték, hogy a kövek megvédhetik tulajdonosukat a betegségektől és másféle szerencsétlenségektől. A kövek típusa, különösen a színe, ahogy az emberek hisznek, befolyásolja a személy karakterét, egészségét és gyakran egy ember sorsát. Drágaköveket is használták az istenek felajánlására. Például arany sárga kövek adtak az egészség istenének, vörös kövek a háború istenének; A termékenység és a szeretet istennője a zöld kövek számára készült. Emellett egyes köveket is beillesztettek az istenségeket ábrázoló szobrokba.
Kétségtelenül a gyémántot helyesen tartották a világ legnépszerűbb és drágább drágakőjének. A luxus, a gazdagság és a pompom szimbóluma már régóta egy ékkövekből készült gyémánt - gyémánt. Az emberiség történetében rengeteg gyémánt volt, amelyek nagy méretük és egyedülálló szépségük miatt vonzottak mindenki figyelmét. A leghíresebb közülük még saját nevüket is kapták.
Ez a csodálatos ásvány már több mint 5000 éve ismert az emberek számára. Leírja a gyémánt tízszer szót használta „nagy” - a legnehezebb, legragyogóbb, legtartósabb, a legdrágább, a legritkább, a legtöbb hővezető ... A név gyémánt származik a görög torz adamas - legyőzhetetlen, elpusztíthatatlan.
A gyémánt cubic syngonyban kristályosodik. Ugyanakkor a mágneses momentumok kompenzációjának módjától függően két-négy szerkezeti különbséget különböztetünk meg. Ezenkívül a szerkezet szimmetriája eltérhet az izomorf szennyezõktõl, amely a tetraéderben vagy a tetraéderben található központi szénatom helyén belép, ami a szerkezet hemimorphizmusához és a szimmetria csökkenéséhez vezet. Ez befolyásolja a kristályok szokásait az oktaéderes faceteknek csak a fele fejlődésében. A gyémánt hatszögletű poliészterét, a waldzit szerkezetű lonsdaleite-t is létrehozták.
A gyémánt formák oktaedroidy jelleggörbe-arcú, dodecahedroids, hexahedroid, tetraedroidy amelyen van egy párhuzamos arcok valtseobraznaya vagy köteg-szerű keltetés microlamination, piramis és a könnycsepp alakú halmok, etch gödrök, a lemez és a imbricate szerkezetét. Néha gyémánt csatornák maratott, fedett legvékonyabb felszín-közeli repedések létrehozásával pára korróziót, amikor a medve nyomait mechanikus kopás. A belső szerkezete egykristály gyémánt gyakran zonális vagy szálas úgy van beállítva, hogy a szabad szemmel, vagy speciális vizsgálatokat. Elosztott és műanyag deformált kristályok. Részletesen a gyémántkristályok morfológiájának és belső szerkezetének tanulmányozásával visszaállíthatja a kialakulásának történetét.
Az egyedi kristályok mellett a gyémántok gyakran rendszeres és szabálytalan csomókat alkotnak. Az első ikrekre és párhuzamos csatokra oszlik. Néha vannak ikrek, amelyek többpályás csillagokat alkotnak. A szokatlan csíkok nagyon jellemzőek a gyémántra. Két vagy három különböző vagy egyenlő méretű egyén vagy több polikristályos aggregátumot létrehozó egyén együtt tud együtt növekedni. Számos fajtájuk van: gyöngy, ballasz és carbonado.
A tábla finom szemcsés, szabálytalan formájú véletlenszerűen orientált kristály, amely a szemüvegen látható vagy mikroszkóp alatt látható. A sötét szín a grafit jelenlétének köszönhető. A gyöngyök kisülése elérheti a több száz grammot. A tábla szinte minden gyémánt betéten megtalálható. A technikában a táblát gyakran alacsony minőségű gyémántoknak nevezik, nagyszámú repedés és zárvány, alacsony minőségű gyémánt egykristály és aggregátum.
1813-ban különféle carbonado gyémántokat fedeztek fel. A név a portugál "carbonado" - karbonátból származott. A Carbonado egy 5-10 μm méretű gyémántok rendellenes egyének kriptokristályos képződése, néha amorf szenet és grafitot tartalmaznak. Az oktatás formája téves, szögletes vagy kerek. Átlátszatlan, sötétszürke, fekete, zöldes, szürke vagy barna színű, fényes, zománcozott, antracitszerű vagy matt salakszerű felület. Általában a tömegük 0,1-1 karátos, de nagyobbak is. Tehát 1825-ben Brazíliában egy 3167 karátos kőtömeg volt. A Carbonado nagyon nagy szilárdságú, ezért koronát készítenek, különösen a kemény sziklák fúrására. Alkalmazható szén-dioxid és az uralkodó eszköz. Afrikában van egy mágneses tulajdonságú szénadag, amit stúdiust használnak. Mágneses tulajdonságai a magnetit nagyszámú inklúziójának köszönhetők.
Ballas, gyöngy alakú tábla, Kunz gyémántok - e név alatt ismeretesek a kerek, ovális vagy körte alakú polikristályos alakok, amelyek sugárirányú sugárzó kristályos szerkezete 10-200 mikron méretű. Az aggregátumok átmérője néhány millimétertől 20 mm-ig terjed, ritkán több. Ismertek a legfeljebb 75 karátos ballák leletei. A Ballas átlátszatlan, áttetsző vagy átlátszó, erős fényű vagy matt, színtelen, szürke, fekete vagy zöldes.
Jelenleg még több fajta polikristályos gyémánt alakú, sokk-robbanásszerű eredetű. Ilyen gyémántok egyfajta gyűrűs tölcsér alakú szerkezetekre korlátozódnak - asztroblások, amelyeket akkor kapnak, amikor egy űrszelvény felüti a földkéreget. A magas hőmérséklet és nyomás, amely e folyamat során keletkezett, hozzájárult a gyémántok kialakulásához. A szögletes, szabálytalan alakú aggregátumok méretei általában 1-2 mm, a kristályok mérete 20-40 μm. A gyémántok átlátszatlan, fekete, sárgás vagy zöldes. Szerkezete laminált vagy rostos. Az aggregátumok röntgensugaras vizsgálata során a gyémánt mellett a szén más módosítását is alkalmazzák: grafit, lonsdaleit és karabiner.
A gyémánt keménysége 10 (a Mohs skálán), a legmagasabb az összes ásványi anyag között; Mikrokeménység (MPa-ban) - 93 157-98 648. Azonban, a gyémánt figyelhető anizotrópiája szívósság, amely kifejezett az a tény, hogy a különböző arcok különböző irányokba, és a keménysége kissé eltér.
Least-kopás területek, amelyek a gyémánt és a kezelt közé tartoznak a következők: egy sík rács kocka - az irányt az oldalakkal párhuzamosan köbös arcokat egy sík rács oktaéder - irányban megfelelő magasságban a háromszög arcok. Másfelől, a keménysége oktaéderes arcok nagyobb keménységű rombododekaedricheskih, de alacsonyabb, mint a köbös. Kopásállóság gyémánt széles skálán mozog, az átlagos érték többszöröse, mint a kopási ellenállás széles körben ismert csiszolóanyagok - bór-karbid és szilícium. A koptató anyag fizikai adottságai által meghatározott tömege csiszoló anyagot a súlya a töltött csiszolóanyag. Ha vesszük a gyémánt csiszoló kapacitás egységnyi, a koptató képességét a bór-karbid lesz 0,5-0,6, és szilícium-karbid - 0,2-0,3.
Elméleti gyémánt sűrűsége 3,515 g / cm 3. Azonban vannak gyémántok, ahol jelentős eltérések vannak ettől az értéktől, amely kapcsolatban van a jelenléte a különböző zárványok, repedések, pórusok, és a ki az aggregátum szerkezetében. A Carbonado a legalacsonyabb sűrűségű (legfeljebb 3,4 g / cm3). A ballasz sűrűsége a fénytől a sötétig csökken. A "gyémánt a héjban" és a grafitos kristályok látható, zonális szerkezetű monokristályokban a sűrűség alacsonyabb, mint az átlagérték. A sűrűsége az átlátszó, zöld pigmentáció foltok vagy füstös-barna gyémánt valamivel alacsonyabb, mint a színtelen vagy sárga, de ezek a változatok ezredszázalékban kifejezett, századmásodpercekben sűrűsége kisebb egységek.
A gyémánt tökéletesen hasad, a törés egyenletes, lépcsős, héj. A gyémánt rugalmassági modulusa 88,254 MPa-nak felel meg, ami megmagyarázza a gyémánt deformációját, amikor a feldolgozásra kerül. Ennek kapcsán, az anyagok gyémántgyártásához az egyedi nyomás és hőmérséklet többszörösen alacsonyabb, mint más csiszolóanyagok használata esetén. A gyémánt hajlítószilárdsága 206-490 MPa, ami háromszor-négyszer kisebb, mint a kemény ötvözeté (1079-1471 MPa). A sajtolás alatt álló gyémántok végső ereje a formájuktól és a hibáktól függ. Átlagosan 1961 MPa, amely a keményötvözetek (3922-4903 MPa) felére esik. A sűrűség 7 746 740 MPa-t megszakít (elméleti). A gyémánt tömörítési aránya és a összenyomhatósági modulus négyszer kisebb, mint a vas.
A gyémánt szénből áll (96 - 99,8%). A szennyeződésekben több mint 25 elemet helyeznek el különböző mennyiségben (n * 10 -8% -tól 0,3% -ig): H, B, N, O, Na, Mg, Al, Si, P, Ca, Sc, Ti , Cr, Mn, Fe, Co, Cu, Sr, Ba, Zr, TR, Pt, Au, Ag, Pb és mások.
Az abszolút színtelen gyémántok meglehetősen ritkák. Általában van valamilyen árnyék. Vannak intenzív színű gyémántok sárga, narancssárga, zöld, cián, kék, rózsaszín, barna, tejfehér, szürke, fekete. Coating gyémánt kapcsolódó különböző hibátlan szennyező központok a kristályszerkezet, és néha - zárványok némi ásványi anyagok. A leggyakoribb sárga szín eltérő eredetű lehet. Az egységes citromsárga vagy szalma színű átlátszó oktaéderes vagy dodekahedrális kristályformákban jelenléte miatt a hiba-szennyező Center N3 (értelmezni, mint a donor-akceptor párt [N-AI] vagy három nitrogénatomot tartalmaz, és a nyitott helyzet), amely össze van kötve a rendszerrel a vonalak (fej 415 nm ) az abszorpciós spektrumokban. Sárga, borostyán sárga elszíneződése átlátszó kristályok köbös szokás, és egy kerületi zóna „gyémánt bevonatú” társított egyetlen nitrogénatomot tartalmazó izomorf helyettesítő gyémántrácsához szénatomok. Ilyen gyémántokban az abszorpciót 550 nm-en figyelhetjük meg. Zöld foltok pigmentáció, felszíni kristályokat egy zöldes vagy kékes színű, az eredménye a természetes sugárterhelés. Ha a metamorfizmus folyamatában melegítenek, sárgulnak. Vannak kék és kék színű gyémántok. Feltételezzük, hogy ez a fajta színezés a bór gyémántszerkezetbe való belépésének köszönhető. Nagyon gyakori füstös-barna és kevésbé rózsaszínes lila gyémánt, színező kapcsolatos hibák a csúszó síkokban. Tejfehér színű jelenléte miatt a finom zárványok a külső rész gránát kristály, és szürke és fekete - grafit zárványok.
A gyémánt a szokásos hőmérsékleten kémiailag semleges. Savak, még a legerősebbek sem járnak rajta. Magas hőmérsékleten a gyémánt kémiai tevékenységet nyer. 450-500 ° C feletti hőmérsékleten (mikróporok) - 600-700 ° C (kristályok), a gyémánt oxidálható oxigénnel (CO2). NEM, vízgőz. 600-800 ° C vagy annál magasabb hőmérsékleten a gyémántkristályokat lúgok, oxigéntartalmú sók és fémek olvadnak be.
A gyémántot nem nedvesíti a víz, hanem a zsíros vegyületekhez. A nagy törésmutató (2.417) magyarázza fényes, gyémánt fényét. A különböző színű sugarak esetében a törésmutató nem ugyanaz: vörös, 2.402; sárga - 2,417; zöld - 2,427; ibolya - 2,465. Így a gyémánt törésmutatójának diszperziója 0,063, ami jóval magasabb, mint más ásványi anyagoké. A nagy diszperzió magyarázza a gyémántok "játékát". A gyémánt belső reflexiószöge n = 2,42-nél 24 о 51 /.
A gyémánt kristályok optikailag isotropikusak, de meglehetősen rugalmas feszültségek keletkeznek bennük, ami abnormális birefringencia megjelenéséhez vezet. A birefringencia mintái különbözőek lehetnek: sávosak, amelyek megfelelnek a kristályok zónaszerkezetének vagy a csúszó síkokhoz; Sugárirányú sugárzás, amelyet a kristály növekedési diszlokáció okoz; csillag- és kereszt alakú, a nem szennyeződések egyenetlen eloszlásához társítva; a gyémánt térfogat-feszültségéből adódó izoklinok formájában; Különböző irányú feszültségek okozta fantomok formájában; az idegen ásványi anyagok kizárása okozza; emlékeztet a nádfedeles szőnyegek képeiről.
Hatása alatt a katód, X-ray és az ultraibolya fény néhány gyémántot lumineszcencia által okozott hibák a szerkezetükben. A lumineszcencia színe különböző - zöld és sárga, kék vagy kék. A különböző lumineszcens gyémántok különböző fizikai és mechanikai tulajdonságokkal rendelkeznek. Tehát statikus homogén tömörítéssel a nem fénylő gyémántok a legtartósabbak, majd kék, zöld, sárga és rózsaszín. A kristályok legnagyobb dinamikus ereje rózsaszínű fényben, alacsonyabb a zöld, sárga és kék lumineszcenciájú kristályokban. A nem fénylő gyémántok legkisebb hatáserőssége. Amikor a vizsgálat gyémántok különböző lumineszcens maximális kopás kopásállóság van beállítva gyémánt ragyogó zöld, az alacsonyabb - kék, sárga gyémánt rózsaszín fluoreszkáló és nem világító.
Az I. és II. Típusú gyémántok az ultraibolya és az infravörös tartományokban az abszorpciójuk jellegében különböznek egymástól. Az II. Típusú gyémántokban az ultraibolya régióban az alapvető abszorpciós határérték a 220-225 nm tartományban van, és az I. típusú gyémántok esetében 300-320 nm.
A gyémánt infravörös spektrumában a kétfononos rácsfelszívódás a 3-6 μm-es régióban figyelhető meg, ami a gyémántrácsban lévő szénatomok hőmérséklet-ingadozásához kapcsolódik. A különböző szennyezőanyag-szennyező centrumokat tartalmazó gyémántoknál az A, B1 abszorpciós rendszerek létrejöttek. B2 és C a megfelelő fővonalakkal (cm -1) - A - 1282, B1 - 1175, B2 - 1370, C - 1130.
Az I. és II. Típusú gyémántok elektronikus tulajdonságaikban különböznek egymástól. Szobahőmérsékleten a gyémántok dielektrikumok, de a II. Típusú gyémántok közül különálló altípus jellemezhető, félvezető tulajdonságú gyémántok. Az ultraibolya sugarak (210-300 nm) sugárzása esetén a fényvezetőképesség gyémántokban jelenik meg, ami kétszeres infravörös sugárzás mellett kiegészül. Ugyanolyan körülmények között a II. Típusú gyémántok fényvezető képessége nagyobb, mint az I. típusú gyémántok fotokonduktivitása.
A gyémántot nagyon magas hővezető jellemzi. Különböző hőmérsékleteken nem ugyanaz. A 20-1200 K hőmérséklet-tartományban a gyémánt hővezető képessége nagyobb, mint a réz hővezetőképessége. A gyémántok lineáris növekedése 0-1400 ° C-on 0,58%, a hőtágulási együttható 25 ° C-on 1,3 * 10 -6. és 1400 ° C-on - 7 * 10 -6.
A fizikai tulajdonságai gyémánt (szín, keménység, vezetőképesség) különböznek az expozíció: a szín fordul, kék-zöld, miközben növeli az expozíciós idő - sötétzöld és fekete. A gyémánt szerkezetében bekövetkezett változások a mechanikai tulajdonságok megváltozásához is vezetnek. A statisztikai erő 20-30% -kal nő, de a dinamikus erő csökken.
Attól függően, hogy a tulajdonságok a gyémánt oszlik ékszerek és technikai. Az ékszerek átlátszó gyémántokat (színtelen vagy színes) hordanak kis hibákkal. Megfelelő követelményeket írnak elő a technikai gyémántokra, a céltól függően. A technikailag alacsony minőségű gyémántok és a polikristályos fajták szükségszerűen előre feldolgozottak, hogy elkülönítsék őket alakjukban és méretükben, valamint a nagyobb szilárdságú gyémántok elkülönítéséhez. Ebben az esetben a gyémántokat zúzni, ovalizálni, polírozni, és hőkezelésnek és fémezésnek is alávetni.