чем можно разрушить алмаз

Твёрдость алмаза

Пожалуй, всем известно, что алмаз — самый твёрдый минерал на земле. Благодаря такой характеристике, самоцвет часто используют не только в ювелирной промышленности, но и в других сферах, где твёрдость имеет высокое значение. Всем знакомы такие понятия, как «алмазное напыление», «алмазная крошка» или «алмазное бурение». Но почему же камень обладает таким высоким показателем как твёрдость, ведь он, как и графит, полностью состоит из углерода? А графит, как известно, имеет совсем противоположный показатель по твёрдости, который равен 1-2 по шкале Мооса.

Почему алмаз твёрдый

Иногда тяжело представить, что мягкий черный графит и твердый прозрачный алмаз состоят из одних и тех же атомов — атомов углерода. Свойства этих минералов так отличаются только по той причине, что у них разные типы кристаллических решёток.

Так, кристаллическая решётка графита содержит слабо связанные между собой слои. Алмаз же состоит из атомов, которые очень прочно связаны между собой по всем направлениям, что и обуславливает самоцвету такую исключительную твёрдость.

Прочность алмаза

О прочности самого ценного камня уже очень много сказано. Минерал практически невозможно расколоть или раскрошить. Мало того, при попытке поцарапать самоцветом стекло, он оставит на нём след в виде царапины, а сам при этом нисколько не пострадает. Но так ли это на самом деле?

Можно ли разбить алмаз

Безусловно, если положить камень под пресс и спустить рычаг, минерал сразу же рассыпется. Но вот при незначительных ударах у вас вряд ли получится повредить структуру самоцвета? Так можно ли разбить алмаз? Конечно же, можно. Но тут дело даже не в силе удара, а в правильности его направления.

Для примера можно вспомнить историю со знаменитым алмазом Куллинан. Он имел просто внушительные размеры, ведь его масса равнялась 3106,75 карата. Это чуть более 600 грамм. Так вот при попытке изготовить из минерала бриллианты, ювелиры столкнулись с трудностями, ведь расколоть самоцвет оказалось не так уж просто. Но в какой-то момент Йозеф Ашер, лучший гранильщик того времени, который и изучал Куллинан, заметил на поверхности камня небольшую трещину. Именно этот незначительный дефект позволил разобраться Ашеру, как же расколоть кристалл. Он приставил к царапине стамеску и ударил по ней молотком. Расчёт оказался более чем правильным — минерал раскололся на две части.

Таким образом, можно сделать вывод, что алмаз всё-таки можно разбить, если верно рассчитать место удара и воздействовать на него в правильном направлении.

Что крепче алмаза

Если сравнивать алмаз с другими природными минералами, то прочнее него нет ничего. По шкале Мооса он получил наивысший балл — 10. Только корунд и топаз лишь немного уступают ему по этой характеристике.

Если же сравнивать его с другими кристаллическими веществами, то крепче него считаются:

Конечно же, не стоит забывать, что в современной науке учёные постоянно открывают новые сплавы, которые отличаются ничуть не меньшей твёрдостью, чем алмаз. Но если рассматривать камень исключительно как драгоценный камень (бриллиант), то твёрже его нет ничего на планете Земля.

Источник

Все о твердости алмаза: если ли что-то прочнее и можно ли разбить бриллиант молотком

Бриллиантами люди интересовались еще с давних времен. И не странно, так как эти камни сражают своей красотой наповал: от прекрасных самоцветов нельзя отвести взгляд и хочется их носить просто постоянно.

Но помимо внешних качеств, многие обращают внимание на твердость алмаза. Эти камни обладают несравненными по качеству характеристиками, за счет чего минералы применяются во многих сферах жизни человека, начиная от ювелирного дела и заканчивая изготовлением космических кораблей.

Сегодня мы разберемся с тем, какой твердостью обладает алмаз, и бывают ли вещества или материалы тверже.

Почему алмаз имеет большую прочность чем графит

Для того чтобы разобраться в вопросе, следует копнуть немного глубже.

Алмаз – это минерал, кубической аллотропной формы углерода. При нормальных условиях материал метастабилен, другими словами, он может существовать неограниченно долго в своей твердой прозрачной форме. В вакууме или в инертном газе при повышенных температурах алмаз постепенно переходит в графит.

Алмаз считается самым твердым минералом по эталонной шкале Мооса.

Итак, из определения следует, что по своей сути алмаз – это видоизмененный при определенных условиях графит. Что же происходит при воздействии вакуума или инертных газов на камень? Книги говорят, что возникают особые процессы в кристаллической решетке.

Тут надо немного углубиться в химию школьного курса. Четыре валентных электрона позволяют углероду, составной частью обоих описываемых материалов, образовывать связи с четырьмя другими атомами углерода. Это могут быть:

Если связи соединяют атомы в монослои, по которым свободно движутся электроны слабых связей, слегка скрепляя эти слои между собой, то получается графит. Причем его свободные электроны поглощают свет любой частоты, делая графит непрозрачным.

В решетке алмаза электроны зафиксированы в одинаковых прочных связях. Поэтому алмаз получается твердым прозрачным диэлектриком.

При образовании прочных связей получается алмаз. Электроны камня поглощают свет только на частотах возбуждения межатомных связей. Эти частоты не попадают в видимую часть спектра, поэтому алмаз прозрачен.

Можно ли бриллиант разбить молотком

Существует вопрос: чем можно сломать алмаз и можно ли это сделать в принципе. Тут ответ никак не может быть совершенно однозначным, так как никто не знает, о каком «убиваемом» алмазе идет речь – например, о малюсеньком камне или огромной глыбе, и каким молоточком размахивают.

Давайте рассмотрим разные случаи. Например, у вас на столе лежит малюсенький хрупкий камешек, на который вы готовите покушение. Конечно, если вы со всех сил ударите по нему молоточком, то красавец расколется. Это произойдет по той причине, что у ограненного камня есть острые ребра, которые и являются самыми слабыми местами.

Однако и это не все. Например, вы добыли из породы один огромный неправильной формы камень. Что можно с ним сделать? Правильно, огранить. Как это делается? Огранка самых дорогих и ценных минералов до сих пор производится частично вручную. Красавца отдают мастеру, который должен полностью исследовать самородок, отделить в нем пустоты, помутнения и разбить на отдельные части. Так вот, для анализа формы может уйти до нескольких лет работы. Дело в том, что если правильно ударить огромный алмаз, он красиво раскалывается на более мелкие идеальные по твердости и прочности собратья. Раз стукнул – и алмаз рассыпался.

Вот такие вот выводы. Поэтому если вы решили махать молотком над прекрасным камнем, то спешим вас предостеречь: они могут рассыпаться.

Можно ли бриллиант поцарапать

Если вы хотите отличить царапания бриллиант от других материалов при помощи метода, то это дело действенное, однако может привести к печальному результату.

Поясним все на простом примере. Представьте себе, что вы взяли в одну руку острое стекло, а в другую пластик. Проведите стеклом по пластику. Все мы понимаем, что след останется. Почему? Да потому что стекло по твердости намного выше обычной пластмассы. Теперь проведем опыт наоборот. Вы можете царапать пластиком стекло до изнеможения, но толку не будет, так как этот материал гораздо менее твердый.

Такая же самая ситуация и с бриллиантами. Если у вас в руке обычный качественный алмаз, то чем бы вы его не царапали, следы не должны остаться. Так как прочность алмаза считается самой высокой из всех известных видов драгоценных и поделочных камней. А вот настоящий бриллиант поцарапает все что угодно.

Теперь вернемся к вашей ситуации. Например, вместо алмаза вам подсунули в украшении хрусталь или фианит. Умные книги говорят, что твердость этих красавцев находится в диапазоне от 7,0 до 9,0. Если вы поцарапаете минерал бриллиантом, то след обязательно останется. Вы будете расстроены, и камень будет испорчен. Поэтому призываем вас не проходить камни сортировкой «варварскими» методами. Лучше обратиться к специалистам.

Сравниваем. Что крепче, алмаз или.

Теперь давайте немного образуемся и выясним, а существуют ли ювелирные и другие камни тверже алмаза?

. корунд?

Корунд – это минерал, состоящий из оксид алюминия (III), кристаллического глинозема. Самородок имеет огромное количество разновидностей, о которых было известно еще в Иерусалиме и Древнем Египте, откуда корунды попали в Индию, где и приобрели настоящую славу и свору поклонников.

Алмаз тверже корунда по шкале Мооса, так как по эта характеристика равна 9-ке.

. гранит?

Что такое гранитный камень, знает, наверно, практически любой более или менее образованный человек. Также многие спокойно представляют, что делают из гранита. Данный материал, известный людям с незапамятных времен, в наше время используется повсеместно: для изготовления столешниц, отделки фасадов зданий, создания скульптур и прочее. Одна из самых древних пород, рожденная в земной коре и образованная в виде скал, обладает многими замечательными качествами и свойствами.

Твердость алмаза в баллах принято считать равной 10 или 100, в зависимости от шкалы измерений. 10 – это для системы Мооса, а 100 – для шкалы Роквелла.

Прочность алмаза намного выше чем у гранита. Эта характеристика по Моосу для гранита составляет от 6 до 7 единиц.

. изумруд

Изумруд – это один из самых прекрасных зеленых ювелирных камней. В живой природе очень не часто удается отыскать полностью прозрачный экземпляр. Но такие находки ценятся достаточно высоко. В основном же в этих самоцветах присутствуют трещины, пузырьки и замутненные участки. Цвета изумрудов чаще всего представлены различными оттенками зеленого.

Твердость изумруда по Моосу составляет от 7,5 до 8 единиц. Поэтому если вы захотите алмазом поцарапать изумруд, то вам это удастся.

. железо?

Железо – хорошо обрабатываемый металл, который имеет яркий серебристо-белый цвет. Материал обозначается в химии символом Fe (лат. Ferrum). Железо считается одним из самых распространенных металлов в земной коре.

В чистом виде при нормальных условиях это твердое вещество. Оно обладает ярко выраженным металлическим блеском. Твердость по шкале Мооса равна четырем.

. золото?

Нет человека, который не восторгался бы красотой золота. Ярко-желтый металл стал известен людям несколько тысяч лет. Однако в природе золото многолико. Размер его частиц колеблется от микрон до десятков сантиметров, цвет, из-за примесей, не всегда желтый. Встречается несколько минералов, похожих на золото по внешнему виду. Не зря существует поговорка «не все золото, что блестит». Чтобы успешно находить золото, ориентироваться в его ценности, не путать с похожими минералами, нужно знать свойства золота, где и как оно встречается в природе.

Золото – это чрезмерно мягкий металл. Твердость желтой драгоценности составляет от 2,5…3,0 по 10-балльной шкале твердости (шкале Мооса).

Золото, имеющее твердость 2,5…3,0, не только легко царапается, но и при значительном усилии режется ножом. На нем можно оставить след даже сильно прикусив зубами. «На зуб» раньше пробовали золотые монеты. На поддельных монетах из меди сделать отметину зубами невозможно, а на золотой монете имея крепкие зубы отметку поставить можно. Проверка на твердость – это важный тест для отличия золота от похожих по цвету металлов или минералов.

. титан?

Титан – это химический элемент с порядковым номером таблицы 22. Или еще материал известен как легкий серебристо-белый металл. Титан сочетает в себе самые необычные характеристики: легкость, прочность, высокую коррозионную стойкость, низкий коэффициент теплового расширения, возможность работы в широком диапазоне температур. О как.

Титан значительно тверже алюминия и по этой характеристике приближается к некоторым термически обработанным легированным сталям. Твердость алмаза по шкале Мооса составляет 10, тогда как у титана этот показатель равен приблизительно 6.

. обсидиан?

Обсидиан известен со времен древнего человека. Орудия из вулканического стекла, как еще называют эту магматическую горную породу, ученые находят при раскопках на бывших стоянках древних поселений. Все дело в том, что у этого камня очень острый скол. Древние поселения майя делали из обсидиана копья, колья, а также различные украшения.

Твердость алмаза по Роквеллу составляет 100 единиц.

Современные ученые по историческим артефактам из обсидиана изучают миграционные пути и контакты древних поселений.

Обсидиан – это минерал, который образуется в результате быстрого охлаждения магматической породы. Это знакомый всем из школьного курса перлит, только с гораздо меньшим содержанием воды – всего 1%. Твердость камня составляет от 5 до 6 единиц, что приблизительно вполовину меньше, чем у алмаза.

. базальт?

Базальт – магматическая порода. Окраска темная: черная или темно-серая. Структура: плотное строение. Твердость по шкале Мооса от 5 до 7.

Образование базальтов происходит при излиянии и застывании лавы основного состава, как на поверхности континентов, так и в глубинах океанов. Базальты являются практически самой распространенной горной магматической породой на нашей планете, основная масса которых образуется именно в океанах, в срединно-океанических хребтах, формируя основание тектонических океанических плит земной коры.

Базальтовые заготовки практически не подвергаются вторичным процессам обработки после собственно образования, являясь типичной вулканической породой.

Что тверже и крепче алмаза: самое ли твердое вещество

Многие сегодня задаются вопросом: алмаз самое твердое вещество или нет и какое вещество близко по твердости алмазу? Ученые сегодня отмечают, что бриллиант уже давно не является самым твердым материалом. Натуральные алмазы имеют твердость около 150 гигапаскалей, но первое место в перечне самых твердых занят ультратвердый фуллерит с показателем от 150 до 300 ГПа.

Ультратвердыми минералами в науке называют все, что тверже алмаза, материалы мягче бриллианта, но тверже нитрида бора обозначают как сверхтвердые.

Фуллериты – это материалы, состоящие из фуллеренов, молекул углерода в виде сфер, образованных 60 атомами. Эта штука была синтезирована более двадцати лет назад, и за его открытие вручена Нобелевская премия.

Углеродные сферы в составе фуллерита могут быть по-разному упакованы, и твердость материала очень сильно зависит от того, как именно они связаны между собой.

Достоверных, и проверенных методов, позволяющих получать это перспективное вещество в промышленных масштабах, пока не существует. С практической точки зрения сверхтвердая форма углерода интересна в первую очередь специалистам по обработке металлов и других материалов, тут все просто, чем тверже режущий инструмент, тем дольше он служит и тем качественнее можно обрабатывать детали.

Т.е. получается, что уже алмаз не самый твердый из всех минералов. Да, наш прелестный камень уже обскакали.

Невозможность синтеза фуллерита сегодня в больших количествах обусловлена очень высоким давлением, которое необходимо применить для возбуждения реакции возникновения вещества. Образование трехмерного полимера начинается при давлениях от 13 ГПа или 130 тысяч атмосфер, и создать такое колоссальное давление в большом объеме современная техника пока не позволяет.

Итак, надеемся, что у вас теперь хватит образованности в сфере алмазов. Из сказанного очевидно, что алмаз – это эталон твердости, с которым сравнивают практически все материалы, начиная от камней и заканчивая такими металлами, как титан или железо. Независимо от того, что уже найдены материалы тверже алмазов, все равно этот камень на века стал частью науки и красоты.

Источник

Алмаз

Алмаз… При одном только упоминании о нем сразу же воз­никают ассоциации с твердостью, неразрушимостью, роскошью и красотой. Алмаз окутан тайнами, мифами и легендами, многие из которых пришли к нам еще с глубокой древности.

Но, как это ни удивительно, алмаз — не такой уж и необычный камень, а по многим показателям и вовсе уступает другим, менее известным минералам.

Здесь необходимо сказать о «взаимоотношениях» алмаза и бриллианта. Многие считают, что это просто разные названия одного камня, на самом же деле это не совсем так. Алмаз — на­звание минерала, а бриллиант — ювелирный термин, обозна­чающий просто один из видов огранки драгоценных камней. Да, чаще всего бриллиантами становятся именно алмазы, так как их преломляющие свойства как нельзя лучше подходят для этого вида огранки, позволяя получить самую необычную и уди­вительную игру света на камне. Хотя бриллиантами могут быть и другие, менее ценные минералы, и даже стекло.

Еще одно заблуждение относительно алмаза касается его рас­пространения в природе. Считается, что алмаз является едва ли не самым редким драгоценным камнем, он мало где добывается и найти его — редкая удача. Да, когда-то это утверждение было спра­ведливым, именно поэтому алмазы и получили славу очень дорогих украшений. Но сейчас можно сказать, что алмаз — весьма распро­страненный минерал, встречающийся на Земле довольно часто.

В настоящее время во всем мире идет активная добыча ал­мазов, при этом самые богатые месторождения расположены в России и в нескольких африканских странах. К сожалению, компании, ведущие добычу алмазов, не оглашают точных объ­емов добытых из земли камней (эта информация считается стра­тегически важной, а значит, засекречивается). Однако, по не­которым данным, ежегодно добывается не менее 40 миллионов каратов драгоценных камней. В пересчете на более привычные нам единицы измерения массы это составляет порядка 8 тонн!

Если учесть, что в мире существуют драгоценные камни и другие минералы, ежегодная добыча которых не превышает сотен килограммов, то алмаз является не таким уж и редким. Например, один из самых не часто встречающихся драгоценных камней — пеззоттаит, открытый только в 2002 году. Объемы добычи этого минерала в тысячи раз меньше объемов добычи алмазов. И это — не единственный пример, так что алмаз не стоит считать самым редким драгоценным камнем в природе.

Говоря о редкости, нельзя не сказать о цене. Алмаз считается чуть ли не самым дорогим камнем, однако и это неверно. Во-первых, цена на алмазы может изменяться в самых широких пределах — все зависит от качеств и характеристик камня. А во-вторых, очень часто рубины, изумруды, пиропы и другие драгоценные камни имеют цену выше, чем алмазы.

Итак, алмаз, оказывается, не является неуничтожимым, самым редким и даже самым дорогим драгоценным камнем. Однако многие люди не знают кое-чего об этом камне, ставящего его в особое положение. Алмаз очень прочен, он может процара­пывать любые материалы на Земле, а значит, служить отличным абразивом. Это и происходит на практике — наибольшая часть добываемых в мире алмазов используется в технических целях, а на долю ювелиров приходится не так уж и много камней.

В частности, алмаз используется как абразивный материал, позволяющий обрабатывать, сверлить, пилить и шлифовать самые твердые металлы и любые другие материалы. Кроме того, сейчас алмазы находят применение в микроэлектронике, сильноточной электронике и других областях техники. На их осно­ве создаются прочные подложки для особых микросхем, а также материалы, обладающие сверхпроводящими свойствами. Так что алмаз может служить не только для украшения.

Кстати, уже сейчас технике не хватает естественных алмазов, и эта нехватка восполняется искусственно синтезированными камнями. Интересно, что технологии создания искусственных алмазов были разработаны более полувека назад, а полученные таким образом камни ничем не отличаются от природных.

Источник

masterok

Мастерок.жж.рф

Хочу все знать

Алмаз считается одним из ценнейших камней на Земле. Многие так же знают, что алмаз также считается самым твердым материалом. Однако для создания ювелирного изделия алмаз нужно серьезно обработать.

Если материал обладает такой прочностью, чем его обрабатывают?

То, что если потереть один необработанный алмаз о другой, их грани шлифуются и блеск обоих возрастает, заметили еще в древней Индии. В Европе гранить алмазы начали значительно позже, в XIV—XV вв.. В середине XV века ювелир бургундского герцога Людвиг ван Беркем впервые огранил алмаз, который впоследствии получил название «Санси».

В XVII веке алмазы научились распиливать. Первые пилы представляли собой железную проволоку, поверхность которой была шаржирована (насыщена) алмазным порошком. Распиливание крупных алмазов длилось подолгу: например, алмаз «Регент», весивший 410 карат, пилили около двух лет, расходуя огромное количество алмазного порошка.

Нынче алмазы режут на специальных станках с помощью быстро вращающихся бронзовых дисков толщиной 0,05−0,07 мм. На диски подают суспензию алмазного порошка. Современные установки предусматривают применение для интенсификации резки алмазов ультразвуковой, электроэрозионной, лазерной и других видов обработки. Самым сложным и ответственным процессом при изготовлении из алмазов бриллиантов является огранка. Ее производят с помощью быстро вращающегося диска из медного сплава, в который впрессованы мелкие алмазы, или чугунного диска, в поверхность которого втирают алмазный порошок, разведенный в репейном или оливковом масле. При этом форму драгоценного камня и расположение граней в нем делают с таким расчетом, чтобы падающий свет не проходил сквозь камень, а, претерпев полное отражение от внутренних поверхностей граней, возвращался бы обратно, обеспечивая «игру» света.

Огранка бриллиантов — необычайно сложный и трудоемкий процесс. Крупные камни гранят месяцами, а уникальные — по нескольку лет. Масса алмаза от этой операции сокращается вдвое или втрое, пропорционально растет и его стоимость.

Поэтому перед тем, как приступить к огранке крупных алмазов, тщательно обсчитывают форму будущего бриллианта, которая обеспечит наилучшую «игру» и позволит максимально сохранить массу исходного камня. Сейчас для этой цели используют компьютеры, которые максимально облегчают задачу.

Казалось бы, алмаз — безупречный камень. Но и у него есть недостатки.

1. Он химически активен по отношению к железу и никелю. При повышенной температуре он образует с ними растворы внедрения и разрушается. То есть резать алмазом сталь на высокой скорости невозможно.

2. Алмаз бессилен даже против мягкого железа. Нагреваясь в процессе резания, железо начинает в больших количествах растворять в себе углерод. Тем самым оно «съедает» самый твердый в мире материал.

Алмаз в материнской породе

Впрочем, любой недостаток можно превратить в достоинство. Эту простую химическую реакцию можно использовать для обработки алмазов. Такое свойство неприступного алмаза позволяет легко разрезать его раскаленной стальной проволокой.

Если к алмазу приложить железный резец, нагретый до 1000 °C, он начнет растворять в себе углерод, погружаясь вглубь алмаза со скоростью до 0,3 мм в час. Меняя форму головки резца, из алмазов можно изготавливать сложнейшие детали — например, втулки, шестеренки и прочие сложной формы изделия, которые невозможно изготовить по-другому.

Источник