Добыча алмазов, несомненно, достаточно прибыльный бизнес, который может поддержать экономику любой страны. Но тем не менее, наверняка многим предпринимателям хотелось бы снизить затраты на этих драгоценных камней и этим самым еще увеличить доход алмазодобывающей отрасли. А что, если возможно получать алмазы синтетическим способом из графита?
Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо разобраться в природе двух материалов – и графита. Многие еще из уроков помнят, что эти два, казалось бы, таких разных материала целиком и полностью состоят .
Алмаз представляет собой обычно прозрачный кристалл, но может быть и синим, и голубым, и красным, и даже черным. Это самое твердое и прочное вещество на Земле. Такая твердость обусловлена особым строением кристаллической решетки. Она имеет форму тетраэдра, и все атомы углерода находятся на одном расстоянии друг от друга. Графит же темно-серый с металлическим отливом, мягкий и совершенно непрозрачный. Кристаллическая решетка графита расположена слоями, в каждом из которых молекулы собраны в прочные , однако между слоями связь молекул достаточно слабая. То есть, по сути, разница между алмазом и графитом заключается в различном строении кристаллической решетки.
Получение алмаза из графита
Как таковое превращение графита в алмаз возможно. Это доказали еще ученые ХХ века. В 1955 г. был представлен отчет компании General Electric и синтезированы первые алмазы, правда, очень мелкие. Первым осуществил синтез исследователь компании Т. Холл. Для достижения таких успехов было применено оборудование, позволяющее создавать давление в 120 тыс. атмосфер и температуру в 1800°С.
Группой ученых из Allied Chemical Corporation было осуществлено прямое превращение графита в алмаз. Для этого были использованы более экстремальные условия по сравнению с предыдущими методами. Для создания на 1 микросекунду предельного давления в 300 тыс. атмосфер и температуры в 1200°С применялось взрывчатое вещество огромной мощности. В результате в образце графита обнаруживалось несколько мелких частичек алмаза. Данные о результате эксперимента были опубликованы в 1961 г.
Однако это были не все способы получения алмазов из графита. В 1967 г. Р. Уэнторф вырастил первый алмаз на затравке. Скорость роста оказалась достаточно низкой. Самый крупный алмаз Р. Уэнторфа, изготовленный данным методом, достиг размера в 6 мм и веса в 1 карат (примерно 0,2 г).
Современные методы синтеза алмазов из графита
Современные технологии позволяют получать алмазы из графита несколькими методами. Алмазы синтезируются в условиях, максимально приближенных к природным, а также с использованием катализаторов. Производится наращивание кристаллов алмаза в метановой среде, а мелкую алмазную пыль для производства различных абразивов получают методом взрыва взрывчатых веществ или проволоки большим импульсом тока.
Источники:
- 1 Сравните строение алмаза и графита и их физические свойства: твердость, оптические свойства, электропроводность
- Народные изобретения, технологии - История и технология получения алмазов
Человек уже давно и близко знаком с таким веществом, как . Этот минерал обладает множеством полезных свойств, позволяющих применять его в самых разных областях, начиная с повседневной жизни и заканчивая сложными фабричными процессами.
Название «графит» произошло от , которое можно перевести с древнегреческого языка как «пишу», « ». Такое наименование обусловлено тем, что именно из графита изготавливаются стержни для карандашей, которые уже не одно помогают людям излагать свои мысли на бумаге, рисовать и делать наброски для живописных полотен. Цвет у графита темно-серый или серовато-черный, также это обладает характерным блеском, сродни металлическому.
Графит представляет собой одну из форм, которые может принимать углерод, в зависимости от того, каким способом связаны друг с другом атомы этого элемента. Графит очень хорошо проводит электричество и обладает высокой устойчивостью к тепловому воздействию, плавится он при температуре более 3500оС. Этот минерал слабо подвержен воздействию кислот, особенно при и средних температурах, а уровень его диамагнетизма существенно превосходит нормальные показатели.
Алмазы привлекали человечество еще с давних времен. Необычайная красота этих камней стала причиной их использования для создания разных украшений. Однако позже люди выявили и другие полезные свойства алмазов - их уникальную прочность и твердость. Для обеспечения потребностей производства природа не создала много этого материала, поэтому у людей возникла идея - изготовлять алмазы искусственным путем.
Ценность алмазов
Алмаз считается уникальным камнем, обладающим редким сочетанием важных характеристик: сильная дисперсия, большая теплопроводность, твердость, оптическая прозрачность, износостойкость. Из-за своих физико-механических свойств алмазы высоко ценятся не только ювелирными экспертами, но и широко применяются в разных отраслях промышленности. Так, этот драгоценный камень используют в медицине, оптике и микроэлектронике.
Но в полной мере удовлетворить производственные потребности чистыми природными алмазами очень сложно и довольно дорого. По этой причине человечество начало задумываться над тем, как сделать искусственный алмаз. Синтетический камень должен был не только обладать важными свойствами настоящего алмаза, но и иметь более совершенную кристаллическую структуру, что очень важно для высокотехнологических областей.
Как возникли синтетические алмазы
Потребность в создании синтетического камня возникла очень давно. Но на практике осуществлена лишь в XX веке. До этого времени ученые не могли придумать технологии изготовления алмазов, хотя сумели установить, что они являются родственниками с обыкновенным углеродом. И через несколько десятков лет был создан первый синтетический алмаз, который получили из графита под воздействием высокой температуры и давления путем Именно с этого момента началось производство искусственных алмазов, которые сегодня применяются во многих элементах разного оборудования и инструментах.
Технологии производства алмазов
В наше время для получения синтетического камня используют несколько технологий, каждая из которых имеет свои особенности. Самая надежная, но наиболее дорогостоящая технология заключается в производстве алмаза из кристаллического углерода, который помещают для обработки в специальный пресс. Сначала на обрабатываемый материал мощными насосами подается вода. Таким образом создается Затем вода замерзает под действием хладагента, в результате чего давление увеличивается до 10 раз. На последнем этапе камера, в которой находится углерод, подключается к электрическим шинам и подается на несколько долей секунды мощный ток. Под одновременным воздействием температуры и давления происходит преобразования графита в твердый камень. После этой фазы пресс размораживают, сливают жидкость и достают готовый искусственный алмаз.
Выращивание алмаза метаном
Еще используют более простую технологию производства синтетического камня - метод взрыва, который позволяет нарастить искусственный кристалл под действием метана. Очень часто производство искусственных алмазов происходит по двум технологиям. Дело в том, что в первом случае удается получить наивысший процентный выход алмазов, но они будут очень маленькими. Вторая технология позволяет существенно нарастить полученный синтетический камень с помощью обдувания метаном под воздействием температуры около 1100 ºС. Метод взрыва дает возможность получить искусственный алмаз любой величины.
Виды искусственных алмазов
В наше время производят много разновидностей синтетических алмазов: фианит, муассанит, страз, сегнетоэлектрик, рутил, фабулит, церуссит. Наиболее совершенной подделкой алмаза считается фианит, или кубик циркония. Он являет собой Поэтому многим неоднократно приходилось слышать, как называется искусственный алмаз цирконом. Хотя он не имеет никакого отношения к натуральному дорогостоящему камню.
Фианит характеризуется большой твердостью, высокой степенью дисперсии и преломления. Благодаря своим свойствам этот камень отлично имитирует настоящий алмаз и широко используется в ювелирной промышленности. Даже эксперты невооруженным глазом практически не могут отличить подделку от оригинала, поскольку они играют одинаково.
Самым качественным аналогом алмаза считается муассанит. У него такие же физические свойства, как у натурального камня, а по оптическим показателям он даже лучше. Единственный его недостаток - он уступает в твердости.
Особой популярностью пользуются стразы, изготовленные из свинцового стекла, состоящего из окиси свинца. Благодаря своему составу эти камни потрясающе играют на свету и имеют блеск, идентичный блеску алмазов.
Где применяются синтетические алмазы
Искусственный алмаз широко используется ювелирными заводами для изготовления роскошных украшений, которые не только выглядят красиво, но и весьма доступны по цене. Изделия с поддельными камнями смотрятся не хуже и отлично носятся.
Также выращивание искусственных алмазов является неотъемлемой частью современной промышленности. На их основе производятся сверхпрочные инструменты: алмазные пилы, полирующие диски, долота, сверла, скальпели, ножи, разные резцы и пинцеты. Техника и оборудование, изготовленные из алмазного материала, позволяют обрабатывать наиболее прочные сплавы и сырье. Кроме того, алмаз обеспечивает максимальную точность в машинах и приборах.
Как создать искусственный алмаз в домашних условиях
Некоторые эксперты утверждают, что вырастить синтетический алмаз возможно в домашних условиях. Но самостоятельное изготовление искусственных алмазов потребует немало усилий и затрат времени. Мы расскажем, как вырастить минерал из соли, внешне отдаленно напоминающий алмаз.
Итак, для создания такого камня понадобится поваренная соль, химическая посуда, чистый лист бумаги и лабораторный фильтр. Сначала следует приготовить маленький кристалл. Для этого нужно наполнить химический стакан на 1/5 часть солью, залить наполовину теплой водой и перемешать. Если она растворилась, значит, нужно досыпать еще немного. Соль нужно добавлять до тех пор, пока она не перестанет растворяться. Затем раствор профильтровать в другую посуду, в которой и будет расти камень, и накрыть бумагой. Все время нужно контролировать уровень раствора. Камень не должен оказаться в воздухе. Если раствор испарился, нужно приготовить новый и долить.
Люди, которые делали такие опыты, утверждают, что на протяжении недели домашний алмаз искусственный должен заметно подрасти.
Стоимость искусственного алмаза
В современном мире синтетические камни заняли отдельный сегмент рынка ювелирных украшений. Получение искусственных алмазов постоянно усовершенствуется. Ученые изобретают новые камни, которые мгновенно получают массовую популярность, а более старые утрачивают спрос и постепенно исчезают с рынка. Например, в середине XX века для имитации алмазов в украшения вставляли искусственный рутил. Затем его заменили на фианит. А в 90-х гг. все предыдущие вытеснил муассанит.
Цены на искусственный алмаз зависят от размера, огранки и технологии производства. Многие люди ошибочно считают, что синтетические камни - это обычное стекло, и не видят в них никакой ценности. Но на самом деле такие алмазы часто стоят немалых денег, а некоторые из них являются довольно редкими. Так, иные разновидности искусственного алмаза могут стоить больше, чем природные аналоги.
Среди синтетических алмазов наиболее популярными считаются фианиты разного цвета. Их средняя стоимость за карат в ограненном виде колеблется от 1 до 5 долларов США. А известный алмазный аналог муассанит стоит намного дороже - 70-150 долларов США за карат.
Значимым факторов формирования цены на камни является цвет. Так, стоимость алмаза желтого цвета составляет 40-50 долларов за 0,2 карата, но за камень оранжево-розовой окраски в зависимости от размера придется заплатить около 3000 долларов.
Мировые лидеры
В течение последних лет мировыми лидерами по производству синтетических камней считаются Китай, Япония, США и Россия. Наиболее активно развивает это направление Китай, постоянно изобретая новые технологии синтеза.
Как сделать алмаз в Майнкрафте?
Алмаз в Майнкрафте считается самой ценной рудой. Без нее не удастся сделать большинство действительно нужных предметов. Существует несколько способов сделать алмаз в этой игре. Подробнее о них будет написано ниже.
Добыча алмазов в Майнкрафте
В Майнкрафте алмаз можно добыть. Для этого вы должны вооружиться железной киркой. Алмазы можно встретить на 1 - 16 блоках от админиума. Как правило, полезное ископаемое располагается жилами по 1 - 8 блоков. Чаще всего встречаются 2 - 3 блока вместе. Самым простой способ отыскать алмаз - спуститься в пещеры на необходимую глубину. Однако пещеры таят в себе много опасностей, ведь можно нарваться на злобного моба или упасть в лаву. По этой причине нужно соблюдать осторожность.
Чтобы найти алмаз в Майнкрафт, следует прокопать проход вниз и дойти до 16 уровня. Затем сделайте коридор в 20 блоков в длину, после чего по обеим сторонам от него проройте коридоры через блок. Может случиться, что алмазов вы не найдете; в этом случае нужно будет спуститься ниже и продолжить работу. Копайте до админиума, и вы обязательно наткнетесь на алмазную жилу. Когда она будет найдена, обкопайте ее со всех сторон. Такая мера позволит сохранить находку, и ни один алмаз не упадет в лаву.
Как можно сделать алмаз в Майнкрафт?
Далеко не всем хочется спускаться в пещеру и заниматься поиском алмазов. Этот элемент можно попросту сделать. Нужно только установить мод Industrial Craft2. Скачать его можно здесь: bendercraft.ru .Также для крафта алмазов вам потребуются следующие компоненты:
Превратите весь уголь в угольную пыль, используя дробитель. Из угля и кремня сделайте угольный шарик, после чего сожмите его в компрессоре. Затем создайте угольную глыбу, сожмите ее. В результате этого у вас получится алмаз. Как видите, сделать свой алмаз в Minecraft несложно, нужно только установить мод.
Где можно найти алмазы в Майнкрафт?
Если не хочется делать алмазы и спускаться в пещеру, можно поискать этот элемент. Он
может храниться в сундуках, которые находятся в сокровищницах, храмах, и деревнях НПС. Вот только их немного, да и попадаются они очень редко.
Также можно попробовать увеличить имеющееся количество алмазов. Однако для этого нужен стол зачарования. Если наложить на кирку чары «удача», то при разбивании блока алмазов вы будете получать больше единиц.
Где можно использовать алмазы?
Алмаз - лучший камень и самый ценный предмет в игре Майнкрафт. Ведь из него можно сделать крепкие и высокоэффективные инструменты. Среди них можно отметить следующие:
К примеру, только при помощи алмазной кирки можно добыть обсидиан, который используется для портала в нижний мир. Кроме этого, из алмаза крафтится мощная броня, а значит, игрок одержит верх на злобными мобами.
Лучшее украшение для дома - это украшение, сделанное своими руками. Ведь вы вкладываете в него свою душу, силы, а результат всегда такой разный. Поэтому стоит узнать, как сделать алмаз из бумаги. Найти применение такой милой вещице довольно просто.
Объемный алмаз
Главное в вопросе о том, как сделать алмаз из бумаги объемным - это шаблон. Нужно распечатать его на бумаге. Лучше сразу на той, из которой хотите делать поделку. Вырежьте шаблон и проведите иголкой по всем линиям (это необходимо для того, чтобы проще было сгибать). Делайте это по линейке. Теперь, опираясь на фото готового результата, сгибайте вырезанную фигуру. Торчащие треугольники — это та часть, с помощью которой алмаз склеивается. Как видите, все довольно просто.
Это был не единственный способ создания объемного алмаза. Есть еще один, его шаблон даже чуть проще. Проделайте то же самое, что и в первом методе и приклейте части в виде трапеции к основанию алмаза (шестиугольник).
Еще один вариант использования объёмных алмазов - гирлянда. Для ее создания проделайте отверстия с двух сторон в каждой детали и протяните через них нить. На месте входа и выхода нити в алмаз сделайте узлы. Это предотвратит скатывание алмазов в одну кучу.
Октаэдр
Как алмаз сделать из бумаги проще? Распечатайте развертку октаэдра. Проведите иголкой по линиям сгиба и склейте в нужных местах. Издалека фигура вполне напоминает нужную вам.
Это подойдет, если вам необходимо создать что-то наподобие необычной алмазной занавески. Переводить предложенные выше шаблоны, проводить иголкой по каждой линии и собирать алмаз намного сложнее, чем октаэдр. А при большом количестве октаэдров создается как раз нужное впечатление!
Коробочка
Как сделать из бумаги коробочку «Алмаз»? Распечатайте предложенный шаблон. Розовым и оранжевым отмечены стороны самого алмаза, а белым - места, с помощью которых поделка склеивается. Шестиугольник - это крышка коробочки.
Для создания большой коробки в виде алмаза нужно:
- Листы ватмана.
- Золотая клейкая лента.
- Прозрачная клейкая лента.
- Ножницы.
- Линейка
- Карандаш.
Ход работы:
Оригами
Как сделать алмаз из бумаги в технике оригами:
Довольно сложная схема сборки. С первого раза может не получиться, но не отчаивайтесь и пробуйте дальше!
Теперь вы знаете, как сделать алмаз из бумаги. Одному экземпляру вы вряд ли найдете применение, но если сделать много разноцветных алмазов, то открывается большой простор для фантазии. Например, возьмите прозрачную вазу и наполните ее этими драгоценностями, или положите их в цветочный горшок. Выглядит очень мило и стильно. Не выбрасывайте шаблон, наверняка он вам еще пригодится. Ведь такое украшение разбавит любой скучный интерьер!
В этой статье:
«Как делают алмазы?» - этим вопросом задались еще в начале прошлого века, от поиска ответа на него зависело многое. Будучи самым твердым минералом на планете, алмаз мог быть использован в различных сферах деятельности. Алмазы являются важной составляющей украшений, также важна их роль в промышленности.
История
Первый синтетический алмаз, не уступающий по качеству натуральному минералу, был синтезирован в 1967 году ювелиром из Бельгии - мистером Бонруа. Основой для минерала послужил кристалл размером в 1 миллиметр, полученный в лаборатории Киева.
Открытие искусственных алмазов сделал советский ученый Овсей Ильич Лепунский
Идея о возможности получения была к этому времени не нова. Разработки в этом направлении велись с конца XIX века. Были созданы синтезированный гранат и рубин. В 1939 ученый из СССР О. И. Лейпунский выдвинул теорию о том, что при температуре, не менее чем в 2000 градусов и наличии давления более 6 ГПа, графит станет алмазом.
Доказательств сделанному утверждению в то время не поступило: недостаточное оснащение лабораторий конца 40-х годов не позволяло провести какие-либо опыты.
Оборудование для проведения опытов по созданию алмазов появилось лишь спустя 20 лет. В 1960 году в Московском Институте физики высоких давлений опыт по превращению графита в алмаз все же был проведен. Руководил процессом академик Л. Ф. Верещагин.
Спустя некоторое время в Институте сверхтвердых материалов в Киеве под управлением В. Н. Бакуля было создано оборудование, позволяющее создавать алмазы в промышленных масштабах.
Способы получения минералов
Природный алмаз образуется под воздействием высоких температур и давления. Залежи алмазов обнаружены в так называемых кимберлитовых трубках по всему миру. Крупнейшие кимберлитовые трубки находятся в Южной Африке, Канаде, Якутии. Найденные там алмазы были образованы еще в период формирования земной коры, когда раскаленная магма проталкивалась к поверхности Земли, проходя сквозь насыщенные углеродом породы.
Процесс образования алмазов требует создания условий, приближенных к тем, что описаны выше, что не позволяет ответить на вопрос о том, как сделать алмаз, однозначно. Существует несколько способов получения синтетических алмазов:
1) Создание алмазов в условиях высокого давления. Наиболее надежный и действенный. Формирование минерала происходит в условиях максимально приближенных к натуральным. Для получения алмаза потребуется пресс, способный поддерживать высокое давление. Под пресс ставится цилиндр, внутри которого располагается графит. В цилиндре имеются отверстия для воды и хладагенов.
Вода поступает в цилиндр под давлением, сжимает графит и ускоряет процесс его заморозки. Графитовая камера охлаждается до температуры в минус 12 градусов Цельсия. При этом сжатие цилиндра продолжается, увеличиваясь до 20 тысяч атмосфер в конце процесса. После заморозки через графит пропускается электрический ток. Спустя некоторое время камера размораживается, из цилиндра извлекается алмаз.
Созданный таким способом минерал во всем идентичен настоящему алмазу. Исключением является его оттенок - серый. Прочность такого минерала в несколько раз превышает натуральный, что позволяет использовать его во многих областях промышленной деятельности. Использование пресса и давления позволяет получить технический алмаз, не находящий применения в ювелирном деле.
2) Создание алмазов в метане. Необходимо специальное оборудование. Минерал образуется в лишенной воздуха и наполненной метаном сфере. Готовый минерал имеет форму куба, кристаллическое строение, окрашен в черный цвет. До недавнего времени использовался для технических целей, но в последние годы нашел применение в создании ювелирных украшений.
3) Создание алмазов в процессе взрыва. Формирование минералов на планете не завершено. В процессе каждого извержения вулкана на поверхности Земли оказывается лава, прошедшая тот же путь, что и магма, рвущаяся из ядра планеты при ее образовании. Создание условий, имитирующих взрыв, позволяет получить твердые, кристально чистые алмазы, которые можно использовать при создании украшений. Для создания алмаза графит предварительно разогревается. В процессе взрыва образуется кристаллическая алмазная крошка.
Готовые алмазы по всем химическим и физическим параметрам, в том числе и по цвету, совпадают с настоящими. Единственным минусом можно считать их небольшой размер.
4) Получение минералов при низкой температуре. Для того чтобы ответить на вопрос о том, как вырастить алмаз, необходимо понимать, что образование кристаллической решетки минерала связано с температурой: чем она выше, тем вероятнее образование камня.
Кольцо с искусственным бриллиантом
Исследования последних лет показали, что важна не только температура, но и металл-катализатор. Последний способен снизить давление и температуру до уровня, исключающего необходимость постройки специальных установок.
В камеру помещают графит, кобальт, никель, железо и растворитель. Между железом и катализатором образуется прослойка, внутри которой при температуре в 600 градусов Цельсия и давлении 1,5 атмосфер вырастает алмаз.
Величина алмаза напрямую связана с размером прослойки. Таким способом удается получить минералы весом до 50 грамм. Используются они исключительно в технических целях.
Цвет минерала зависит от катализатора. Использование никеля позволяет получить зеленый оттенок, бериллия - голубой. Алмазы, выращенные при низких температурах, могут не иметь цвета, быть прозрачными, матовыми либо желтыми. Использование корунда в качестве катализатора позволяет получить рубин, железо и титано — сапфир.
Выбор способа получения алмаза зависит от поставленных задач. Первый и второй способы позволяют получить качественные, но отличающиеся от натуральных по цвету, кристаллы. Технология их производства требует больших затрат. При попытке создать алмаз путем взрыва либо с помощью понижения температуры, получаются мелкие кристаллы, форма которых несколько отличается от настоящих. Производство не требует уникального оборудования, потому первый и второй методы создания алмазов используются чаще всего.
