Химическая формула алмаза - один элемент. Аллотропные вещества: алмаз и графит. Формула графита и алмаза

Про алмаз можно без преувеличений сказать, что это популярнейший драгоценный камень в мире. Он же - самый прочный из всех самоцветов. Кристаллическая решётка алмаза благодаря своему особому строению придаёт минералу особенные свойства.

Структура алмаза предельно проста - в его состав входит лишь один элемент - углерод, поэтому химическая формула камня имеете простейший вид: С . Трудно поверить, что из того же элемента состоит мягкий непрозрачный графит с жирным блеском.

Твёрдость алмаза очень велика - поцарапать его можно только с помощью такого же камня. Однако, этот минерал достаточно хрупок и его можно разбить. Кристалл раскалывается строго по определённым плоскостям.
Кристаллы имеют разное строение, но самые распространённые природные формы камня это октаэдр (кристалл с 8-ю правильными треугольными гранями) и ромбододекаэдр с 12-ю ромбовидными гранями. Кристаллы кубической формы встречаются реже. Ещё более редки округлые алмазы.

Ранее алмаз считали кварцем, пока не была обнаружена принадлежность камня к горючим телам. Знаменитая прочность алмаза не выдерживает воздействия лучей солнца, пропущенных через линзу. Минерал попросту сгорает. Француз Лавуазье обнаружил, что бриллиант горит, выделяя углекислоту. Проведя множество опытов, он доказал, что данный минерал не является видом кварца, а химическая формула этого драгоценного камня состоит из углерода. Это открытие вызвало настоящую сенсацию в конце 18 века, ведь ранее никто и представить не мог, что драгоценный камень сопоставим с обычным углеродом, известным в виде графита, угля и сажи.
В состав камня входит меньше 1% примесей различных элементов, чаще всего это азот, железо, водород, кремний, кислород, титан, марганец. Именно от этих примесей зависит цвет кристалла. Например, минерал, содержащий в себе примеси железа, будет иметь буроватый оттенок или оранжево-жёлтые тона.

Алмаз - это драгоценный минерал, который одновременно является самым твердым веществом на Земле. А также среди драгоценностей алмаз выступает одним из , привлекающих внимание девушек. Поэтому многим интересно, как образуется камень, какая формула алмаза и можно ли его вырастить в лаборатории. Ученые по-прежнему после столетия опытов не могут ответить на все вопросы с точностью, поскольку в некоторых ситуациях камень ведет себя аномально.

Формула вещества

Состоит алмаз полностью из углерода. Этого элемента содержится около 0,15% в Земной коре. Атомный номер вещества - 6, что говорит о количестве протонов в ядре. Соответственно, у алмазов, которые полностью состоят из углерода, то есть являются аллотропной формой этого вещества, атомный номер такой же.

Расположение атомов у алмаза и графита

Такое понятие, как форма аллотропной модификации, означает, что из простого вещества, например, углерода, могут формироваться другие простые вещества, которые будут отличаться между собой свойствами и строением атомов. То есть содержание одно, а форма и вид - абсолютно разные, взять хотя бы противоположности: графит и алмаз. При этом углерод - один из немногих веществ, которое имеет несколько форм модификаций.

Выделяют такие вещества, которые состоят только из углерода:

алмаз;
графит;
карбин;
лонсдейлит;
фуллерены;
углеродные нанотрубки для изготовления микроволокон;
графен;
уголь, сажа.

Интересным вопросом для ученых является вопрос, можно ли превратить одну аллотропную модификацию в другую. Как раз этим они и занимаются по отношению к графиту и другим веществам из этой группы. Поскольку - самая высокая, а цена других модификаций ниже. Пока процесс возможен только лишь в обратную сторону: если алмаз нагреть без воздуха до температуры свыше 500 градусов по Цельсию, то камень взорвется и превратится в графит. При этом дальнейшее плавление камня показывает аномальные результаты, отличные от других веществ. А вот в обратном направлении реакция не происходит.

Разница между модификациями объясняется строением кристаллической решетки вещества. Химическая формула тут не играет никакой роли. Вся суть заключается в пространственной конфигурации атомов углерода и связи между ними. Так, в решетка имеет кубическое строение.

Связь между атомами - самая прочная, с точки зрения химии, ковалентная. При этом кубическая система использует всего 18 атомов и считается самой плотной формой упаковки этих частиц. Поэтому алмаз и является самым твердым веществом планеты.

В центрах граней тетраэдра также располагаются атомы, связанные между собой ковалентно. А вот если рассматривать тот же графит, то в его кристаллической решетке часть связей ковалентная, а часть дисульфидная, которая имеет свойство разрываться. Вследствие этого электроны могут мигрировать, и вещество получает металлические свойства.

Но это разбор атомных форм углерода, поскольку именно атомы и формируют кристаллическую решетку. А вот недавно ученые обнаружили и молекулярные формы вещества в составе фуллеренов, многогранников из углерода. Сейчас обнаружили новые молекулярные соединения с содержанием углерода - от С60 до С540, над которыми проводятся исследования.

На основе формулы, а также конфигурации атомов, ученые пытаются воссоздать картину в лабораторных условиях. В природе алмазы находят в кимберлитовых и лампроитовых трубках, а также на россыпях. Камни формируются миллионы лет в определенных условиях с участием магматических пород, сейсмоактивности, а также под действием высоких температур.

Существует и версия о занесении алмаза вместе с метеоритами, поскольку углерода достаточно много в космическом пространстве. А также одну из его модификаций - лосдейлит - ученые обнаружили в составе метеоритов.

На сегодняшний день алмазы изготавливают такими способами:

Под давлением и высокой температурой в специальных машинах. Ученые добиваются от графита образования новых ковалентных связей. Такой тип камней называют HPHT.
Пленочный способ происходит также с участием графита, осаждение которого происходит под действием паров метана.
Производство камней вследствие взрывного синтеза.

Даже несмотря на то, что все знают формулу бриллианта, ну или его не ограненного вещества (алмаза), никто из ученых не смог с точностью воспроизвести камень с таким же строением кристаллической решетки, как это сделала природа. Поэтому стоимость камня держится на высоком уровне, а добыча из недр Земли не прекращается.

Примеси в составе алмаза

Конечно, в природе не бывает ничего идеального. Так, и в алмазы входят определенные примеси, которые никак не отображаются на формуле вещества, хотя они влияют на его внешний вид. В частности, меняется оттенок и прозрачность камня, но не его свойства. Количество таких примесей может достигать 1018 атомов на 1 см3. И в зависимости от вида примесей, камень приобретает оттенок, а также меняется стоимость алмаза. Среди таких примесей выделяют:

кремний;
кальций;
магний;
азот;
алюминий.

Чтоб не нарушить формулу и состав камня, таких веществ должно быть не более 2% одного вида, и не более 5% в целом. Если количество примесей в алмазе больше, то камень значительно меняет внешний вид и не используется в ювелирном деле, а отправляется на нужды промышленности.

Благодаря этим свойствам камень и приобрел такую высокую стоимость. Он широко используется в технике, промышленности, ювелирном далее, участвует в разработке нанотехнологических устройств. Перспективы работы с алмазом все еще есть, благодаря отличным физическим свойствам камня: твердости, высокой теплопроводности, изоляционным характеристикам.

В целом формула вещества хоть и изучена, но все равно ученые продолжают вести поиски в особенностях алмаза, поскольку хотелось бы получать идентичные минералы искусственным путем, воссоздавая кристаллическую решетку камня. Ну а пока такие разработки находятся на стадии экспериментальной науки.

Алмаз по праву можно называть королем среди минералов. При его описании можно использовать только эпитет «самый», и не только в эстетических описаниях, но и в технических. Конечно, основную известность этот минерал получил благодаря своей ювелирной ценности, но процент из всех добытых камней из недр земли совсем невелик, порядка 10%. Остальные же камни используются практически во всех сферах промышленного производства. Можно с уверенностью сказать, что большинство людей на планете использовала инструменты либо приспособления, содержащие в себе алмазы.

Физические и химические свойства

Алмаз в своем составе содержит всего один элемент таблицы Менделеева – углерод, поэтому камень имеет простейшую химическую формулу: С. Стоит отметить, что полностью из углерода на земле представлен еще один материал – непрозрачный графит, он имеет такую же, как и алмаз формулу.

Самым твердым минералом считается алмаз. Согласно шкале Мооса 10 балов, и это является пределом шкалы твердости. Если сравнивать твердость , то алмаз в 1000 раз превышает показатели кварца. Стоит отметить что шкала Мооса создавалась на основе твердости алмаза. Нанести царапины на поверхность камня можно только используя второй. Но, есть у него и слабые стороны, его можно разбить, так как имеет достаточно большую степень раскалывания. Вот только раскалывается кристалл по строго определенным плоскостям.

Кристаллы различаются по своему строению:

Изначально алмаз считался как разновидность кварца, пока не выявили принадлежность минерала к горючим телам. Как ни парадоксально, но камень не выдерживает пропущенные через линзу лучи солнца, он попросту сгорает. Данное открытие впервые было обнаружено французом Лавуазье, он доказал что камень горит и выделяет углекислоту. Он первым представил химическую формулу алмаза. Это был настоящий фурор в науке конца XVIII века, никто себе и представить не мог что столь драгоценный камень собрат графита и угля. Именно он представил миру, что такое алмаз на самом деле.

Плотность алмаза не рекордна и составляет порядка 3,5 гр/см3, что тоже много. Например, у кварца показатель плотности равен 2,6 гр/см3, а у серебра 10,5 гр/см3. В химическом составе камня доля примесей составляет менее 1%, наиболее часто встречаются: железо, азот, кремний, водород, титан, кислород, марганец. Именно эти примеси непосредственно влияют на цвет кристалла.

Состав и строение кристалла позволяют ему быть устойчивым к воздействию щелочных и кислотных сред. Он не растворим даже в высококонцентрированной кислоте. Эта феноменальная особенность позволяет ему сохранять свою форму на протяжении миллионов лет. Однако есть и слабые стороны у бриллианта, он бессилен перед составами, в которых имеется сода и селитра (калиевая либо натриевая). Данная смесь просто сожжет минерал без остатка.

Еще одно интересное свойство алмаза это его гидрофобность. Он полностью отталкивает от себя воду, но в то же время прилипает к жиру. Это его особенность и стала способом поиска самоцветов в руде.

Термические характеристики

Температура плавления камня составляет порядка 4000°С. Но в среде с повышенным содержание кислорода температура горения составляет уже 800°С. Стоит отметить, поместив кристалл в бескислородную среду и нагреть его до температуры 2000–3000°С, он превращается в обычный графит.

У кристалла уникальная теплопроводность, именно эта характеристика вкупе с его твердостью обозначила его применение в различных деталях и инструментах в обработке различных материалов. Излишки тепла, возникающие во время работы, быстро отводятся, делая процесс работы более интенсивным.

Оптические характеристики

Уникальность и столь высокая цена алмаза на ювелирном рынке обусловлена двумя факторами : твердость и оптические характеристики. Ни у одного минерала на земле нет таких показателей. Показатель светопреломления составляет 2,41. Этот показатель основан на отклонении направления луча света в другой среде, где происходит резкое изменение скорости света.

Вкупе с высоким значением дисперсии, он имеет такое яркое свечение, а если направить на него пучок света, он отразится всеми цветами радуги. Ни один минерал, даже искусственно созданный, не обладает такими возможностями.

Происхождение и добыча алмазов

В современном мире мнения о происхождении алмазов расходятся, и нет никакой научно подтвержденной теории возникновения алмазов. Высказано большое количество предположений и мнений по этому поводу, но наиболее вероятной ученые считают магматическую теорию. В недрах земли на глубине порядка 150–200 км под высоким давлением (50–60 тыс. атмосфер) атомы углерода при высокой температуре (1000–1300°С) получают особую кубическую кристаллическую решетку, или, попросту говоря, алмаз.

Различают несколько разновидностей алмазов:

Баллас – сферолиты кристалла шарообразной формы;
Борт – мелко и крупнозернистые, неправильной формы агрегаты алмаза;
Карбонадо – плотные или пористые агрегаты кристалла;
Якутит – алмаз темного окраса за счет обилия включений

Добыча драгоценных камней является очень затратным и технически сложным процессом, который даже на начальном этапе требует больших материальных вложений . Конечно, изначально самоцветы добывались на открытых площадках путем просеивания, но вскоре эти площадки истощились, и людям пришлось «копать глубже».

Встречаются кристаллы и внеземного (метеоритного) происхождения. Крупные метеориты, при падении, могут создавать алмазы, во время ударного метаморфизма, как, например, на севере Сибири в Попигайской астроблеме.

История алмазов

Сами алмазы имеют возраст в несколько миллионов лет , но вот в истории человека они появились тоже очень давно. Эта история не одного тысячелетия. Первые описания камня засвидетельствованы в Индии. Именно Индия считается первой кто начал добычу и торговлю алмазами на поток.

Постепенно кристаллы появились во всех цивилизованных странах, повсюду стали встречать упоминания необычного камня , о его магических свойствах и целебном действии. В древности еще не было способов огранки минерала, но уже тогда стали тщательно полировать и натирать его грани для придания блеска. Постепенно с развитием Промышленного производства стали доступны способы огранки. Впервые они начали обрабатываться в Европе в XVII веке.

Тот внешний вид бриллианта, который привычен нам, появился благодаря Марселю Толковскому в далеком 1919 году. С тех пор идеальная огранка минерала не потерпела никаких изменений в ювелирной промышленности.

Самые большие камни весом более 10 карат очень редко встречаются, и таким кристаллам принято давать имена и не дробить их. Самый большой самоцвет в мире «Куллинан» найденный в Африке в 1905 году весом в 3106 карат.

Алмаз (от араб. ألماس, ’almās, тур. elmas, которое идёт через арабск. из др.-греч. ἀδάμας - «несокрушимый») — минерал из класса самородных элементов, одна из аллотропных модификаций углерода. Химическая формула: С.

Алмаз имеет такой же химический состав, как и графит. Но по внешним признакам от него резко отличается. Это отличие объясняется различным расположением атомов углерода в кристаллической решетке: в алмазе они размещены в тетра-эдрической структуре и имеют прочную связь по всем направлениям. Удельный вес 3,48-3,55 г/см 3 . Алмаз - камень с необычным блеском, игрой цветов, внутренним огнем. Блеск у алмаза сильный - алмазный. Алмаз очень твердый - «царь всех минералов».

По шкале Мооса твердость 10. По твердости он не уступает ни одному из известных минералов. Алмаз является «чемпионом твердости»: он в 1000 раз тверже кварца, в 150 раз тверже корунда. Может быть, поэтому древние греки считали алмаз талисманом власти. Алмаз устойчив к кислотам, нагреванию. Это единственный минерал, оставляющий царапину на корунде. По этому признаку отличается от сходных с ним минералов - горного хрусталя, топаза и др. Алмаз очень твердый, но в то же время хрупкий. Он легко раскалывается по плоскостям спайности. Спайность совершенная но граням октаэдра. Это свойство алмаза используют ювелиры при его обработке. Найден новый минерал, обладающий большой твердостью, «брат» алмаза - якутит.

Ни один драгоценный камень не имеет столько оттенков, как алмаз: бесцветные, белые, голубые, зеленые, желтоватые, розовые, красноватые, коричневатые, дымчато-серые тона; нередко прозрачный.

Встречается алмаз большей частью в виде отдельных кристаллов - октаэдров с искривленными гранями, по внешней форме приближающихся к шару. Размеры кристаллов обычно небольшие. Кристаллизуется в кубической сингонии.

Отличительные признаки . Характерными особенностями для алмаза являются сильный алмазный плеск и высокая твердость - оставляет царапину на корунде. Если металлическим алюминием чертить по смоченной поверхности алмаза, алюминий следов не оставляет.

Разновидности и фото алмаза

Бриллиант - искусственно обработанный алмаз, имеющий 57 граней. Бриллиант рассеивает солнечный свет подобно капелькам дождя, образующим радугу, бриллиант - самый сияющий драгоценный камень.
Борт -неправильные мелкозернистые сростки.
Баллас - шаровидный алмаз, радиально-лучистого строения.
Карбонадо - черного, серого цвета, плотный или крупнозернистый алмаз.
Якутит - алмаз тёмного цвета, с многочисленными включениями и максимальной твердостью.

Бесцветный алмаз, Катока, Ангола Борт Сферический баллас Черный карбонадо

Происхождение алмаза

Месторождения алмаза генетически связаны с ультраосновными (дуниты, перидотиты) и основными (диабазы) магматическими породами и с серпентинитами, возникшими в результате химического изменения ультраосновных и основных пород. Алмаз образуется в условиях высокого давления и высокой температуры, поэтому месторождения его приурочены к вулканическим воронкам взрыва. Алмаз образуется при давлении более 5 МПа и температуре около 2000° С.

Образование алмазов тесно связано с тектоническими процессами. При этом по возникшим в земной коре из больших глубин поднималась огненно-жидкая масса, так называемая ультраосновная магма. Ее иногда называют кимберлитовой. По мере поднятия кимберлитовая магма охлаждалась и это привело к отделению растворенных летучих соединений (газы, водяной пар). Освобождающиеся водяной пар и газы вызывали сильные взрывы, в результате чего в земной коре возникали вертикальные колодцеобразные цилиндрические отверстия - кимберлитовые трубки. Эти трубки заполнялись раздробленными породами, образовавшимися при взрыве. Затем по воронке, наполненной обломочным материалом, поднималась кимберлитовая магма, которая занимала пустоты между обломками и цементировала их.

Алмазы, как предполагают, выделились в основном в твердом виде, когда кимберлитовая магма залегали еще на глубине, а затем они были принесены течением магмы в кимберлитовые трубки. Алмазы содержат лишь те трубки, корни которых достигают алмазоносного слоя. Алмазы образуются на глубинах около 200 км.

Находки алмазов известны не только на платформах (на равнинах), но и в горных областях: на Урале, в Аппалачах, Каскадных горах, Сьерра-Неваде, на о. Калимантан и в других районах.

Алмазы обнаружены в метеоритах. Алмаз также образуется при взрывах, сопровождающих падение огромных метеоритов (метеоритный кратер «Каньон Дьявола», Аризона, США).

Встречается среди основных и ультраосновных магматических пород, среди серпентинитов (змеевиков); также в древних (конгломераты, песчаники) и в молодых россыпях.

Спутники . В коренных месторождениях: серпентин, оливин, авгит, графит, магнетит, хромит, ильменит, тальк. В россыпях: кварц, платина, золото, магнетит, ильменит, гематит], топаз, касситерит, корунд. Постоянным спутником алмаза является пироп - минерал вишневого цвета. Пироп чаще встречается, чем алмаз, и служит хорошим «ориентиром» при поисках месторождений алмазов.

Применение алмаза

Алмазы подразделяются на ювелирные и технические. К первым относятся прозрачные, бесцветные или слабо окрашенные разности более или менее крупных размеров; к техническим - тёмноокраминные разности и алмазы мелких размеров. В месторождениях, как правило, преобладают технические алмазы, реже встречаются ювелирные сорта.

Алмаз называют богатырем техники. До 80% добываемых во всем мире алмазов используется в промышленности. Алмазы применяются в электротехнической, Радиоэлектронной и приборостроительной промышленности. Алмазы используются в качестве детекторов ядерного излучения, в счетчиках быстрых частиц, медицинских счетчиках. Они находят применение при космических исследованиях, при изучении глубинного строения Земли. Общеизвестно применение алмаза для резания стекла. Алмазом в 1 карат (карат равен 0,2 г) можно разрезать оконное стекло длиной в 2500 км.

Алмаз, сравнимый с прозрачностью родниковой воды, переливается всеми цветами радуги и применяется и качестве украшений (бриллиант). Он ценится дороже молота. На стоимость алмаза величиной с абрикос можно построить целый завод. Высокая цена алмаза объяснится не столько его высокой твердостью, сильным блеском, красивой «игрой» цветов, сколько редкостью нахождения. Крупные месторождения встречаются редко Даже в богатых месторождениях в одном кубическом метре породы обнаруживается 3-6 мелких зерен алмаза.

В среднем из 100 000 т породы извлекается всего лишь около 5 кг алмазов. Соотношение - 20 миллионов к 1.

История алмаза насчитывает более пяти тысяч лет. Именитые алмазы и другие драгоценные камни являются свидетелями власти, безмерной пышности царских нарядов, народного горя, страданий. Алмазы украшали короны и другие атрибуты власти фараонов, шахов и королей.

Многие из крупных алмазов имеют кровавые истории, полные тайн, трагедий, кошмарных преступлений, применяемых мимолетной алчной радостью в мире наживы.

Месторождения алмазов

«Алмазным континентом» является Африка. Основные алмазодобывающие страны им африканской земле: Республика Заир, занимающая первое место в мире по добыче технических алмазов, Танзания, Гана, ЮАР (страной алмазов является Намибия, занимающая первое место в мире по добыче ювелирных алмазов, незаконно оккупированная ЮАР), Ангола, Гвинея и другие. Одними из самых богатых в Африке и в мире являются месторождения алмазов Центрально-Африканской Империи Затем идут страны Южной Америки: Бразилия, Венесуэла, Гайана и страны Азии: Индия, Индонезия.

В Южной Африке в 1905 г. были найдены два гигантских алмаза. Самый крупный из них «Куллинан» (по имени владельца рудника) весом 3106 каратов (величиной с кулак), второй - «Эксцельсиор» - 971,5 карата. Оба алмаза были распилены и обработаны в менее крупные бриллианты и распроданы. «Куллинан» дал 105 бриллиантов после распиловки. Два из них - самые крупные - вставлены в королевский скипетр и имперскую корону Англии. В Сьерра-Леоне в районе Энге-ма (Западная Африка) найден крупный алмаз величиною с небольшое куриное яйцо. Весит он 968,9 карата (почти 200 г). Длина его - 40 мм. Назвали его «Звезда Сьерра-Леоне». В международном списке редких по величине алмазов он занимает третье место. Алмаз «Звезда Сьерра-Леоне» распилен на 11 отдельных камней высокой цены. По качеству сьерра-леонийские алмазы одни из лучших. Самый крупный индийский алмаз «Великий Могол» - 794 карата. Крупные алмазы «Орлов» (194,8 карата) и «Кох-и-нур» (109 каратов) были найдены в Индии.

Самый крупный плоский алмаз имеет площадь 7,5 см 2 . Он вмонтирован в золотой браслет; хранится в алмазном фонде России. Один из самых крупных светло-синих алмазов в 42,27 карата найден в Южно-Африканской Республике (провинция Оранжевая).

Самый первый алмаз в России нашел 14-летний крепостной Павел Попов на Урале в XIX веке. После такой драгоценной находки почти 100 лет геологи исследовали Урал и Сибирь, пока геолог Лариса Попугаева в июне 1954 года не отыскала в холодной Якутии первую кимберлитовую трубку «Зарница». Имя Ларисы Попугаевой носит один алмаз весом в 29,4 карата.

Якутский алмаз чистый и прозрачный, будто впитал в себя красоту северного сияния крепость якутского мороза. На территории Якутии обнаружены порядка десяти кимберлитовых трубок: «Айхал», «Зарница», «Интернациональная», «Мир», крупнейшая в мире «Удачная», «Юбилейная». Один из крупных советских алмазов «Мария» весит 105,98 карата. Алмаз весом в 342,5 карата найден в трубке «Мир» 23 декабря 1980 года и назван в честь XVII съезда КПСС, который проходил спустя 3 месяца после находки. В современной России выделяются две находки, сделанные в 2003 году в трубке «Удачная»: лимонного и табачного цвета алмазы, весом 301,55 и 232,7 карата, соответственно.

Кимберлитовые трубки и приуроченные к ним месторождения алмазов, имеются в России не только в Якутии. Открытием месторождений алмазов здесь послужило обнаружение кимберлитовой трубки «Поморская» в 1980 году, которая помимо еще других 5 трубок («Пионерская», «Карпинского-1″, Карпинского-2», «Архангельская» и «им. Ломоносова») входит в состав крупнейшего месторождения россыпных алмазов в Европейской части России — имени М.В. Ломоносова. Здесь крупнейшим за всю историю разработки месторождения является алмаз весом 50,1 карата. В Архангельской области помимо месторождения Ломоносова, в промышленной эксплуатации находится месторождение имени В.П. Гриба (Верхотинское).

Одним из перспективных алмазоносных районов в России является Иркутская область, в которой поиски драгоценных камней прекратили в 1980 году из-за недостаточного финансирования и отрицательных результатов, полученных в южной части региона.

Рядом ученных в 2015 году проведен анализ, позволяющий предполагать, что Оренбургская область имеет перспективы на наличие алмазоносных районов.

Для обычного человека алмаз и графит – это два совершенно не похожих и никак не связанных друг с другом элемента. Алмаз вызывает ассоциации с переливающимися драгоценностями, вспоминается выражение «блестит как алмаз». Графит – нечто серое, то, из чего обычно делают карандашные грифели.

Трудно поверить, что оба минерала – это одно и то же вещество разной формы обработки.

Понятие и основные характеристики минералов

Алмазом называют прозрачный кристалл, не имеющий цвета, обладающий высокими характеристиками преломления света. Выделяют следующие основные свойства минерала:

Природа зарождает как алмазы определенных форм, так и в нескольких кристаллических формах, что обусловлено его внутренним строением. Ярко выраженные кристаллы имеют форму куба или тэтраэдра с плоскими гранями. Иногда грани кажутся рельефными из-за наличия невидимых глазу многочисленных наростов и преобразований.

Хотя многие считают алмаз самым прочным материалом на свете, но науке известно вещество превосходящее алмаз по прочности более чем на 11% — «гипералмаз».

Графит представляет собой кристаллическое вещество серо-черного цвета, обладающее металлическим блеском. По составу графит имеет слоистую структуру, его кристаллы состоят из мелких тонких пластинок. Это очень хрупкий минерал, напоминающий по внешнему виду сталь или чугун. У графита низкая теплоемкость, но высокая температура плавления. Кроме того, этот минерал:

На ощупь графит жирный, а при проведении по бумаге оставляет следы. Это происходит из-за того, что атомы кристаллической решетки слабо связаны.

Отличие графита от алмаза, особенности строения и процесс перехода одного минерала в другой

Алмаз и графит – аллотропные по отношению друг к другу минералы, то есть имеют различные свойства, но являются разными формами углерода. Их основное отличие заключается лишь в химическом строении кристаллической решетки.

Кристаллическая решетка алмаза имеет вид тэтраэдра, в котором каждый атом окружен еще 4 атомами и является вершиной соседнего тэтраэдра, образуя бесконечное множество атомов, имеющих прочные ковалентные связи.

Графит на атомном уровне состоит из пластов шестиугольников с вершинами-атомами. Атомы хорошо связаны между собой только на уровне пластов, но пласты между собой сильной связи не имеют, что делает графит мягким и нестойким к разрушению. Именно эта особенность и позволяет получить из графита алмаз.

Физические и химические свойства алмаза и графита хорошо видны из таблицы.

Характеристика
Строение атомной решетки	Кубическая форма	Гексагональная
Светопроводимость	Хорошо проводит свет	Не пропускает свет
Электропроводимость	Не обладает	Имеет хорошую электропроводимость
Связи атомов	Пространственные	Плоскостные
Структура	Твердость и хрупкость	Слоистость
Максимальная температура, при которой минерал остается неизменным	720 по Цельсию	3700 по Цельсию
Цвет	Белый, голубой, черный, желтый, бесцветный	Черный, серый, стальной
Плотность	3560 кг/м.куб.	2230 кг/м.куб.
Использование	Ювелирное дело, промышленность	Литейное производство, электроугольная промышленность.
Твердость по шкале Мооса	10	1

Химическая формула алмаза и графита одна и та же – углерод (С), но процесс создания в природе разный. Алмаз возникает при очень высоких давлениях и мгновенном охлаждении, а графит, наоборот, при низком давлении и высокой температуре.

Выделяют следующие методы получения алмазов:

Процесс алмаза в графит аналогичен. Разница лишь в показателях давления и температуры.

Месторождение минералов

Алмазы пролегают на глубинах более 100 км при температуре 1300 ̊С. От взрывной волны вступает в действие кимберлитовая магма, образуя так называемые кимберлитовые трубки, которые и являются коренными месторождениями алмазов.

Кимберлитовая трубка названа в честь африканской провинции Кимберли, где она и была впервые открыта. Породы с алмазными залежами называют кимберлитами.

Самые известные ныне месторождения находятся в Индии, Южной Африке и в России. На коренных месторождениях, состоящих из кимберлитовых и лампроитовых трубок, добывают до 80% всех алмазов.

Найти алмазы в добытой породе помогают рентгеновские лучи. Большинство найденных камней используется в промышленности, так как не обладают достаточными характеристиками для ювелирной области. Промышленные камни разделяют на 3 вида:

борт – мелкие камни, имеющие зернистую структуру;
баллас – камни круглой или грушевидной формы;
карбонадо – камень черного цвета, получивший свое название из-за сходства с углем.

Любопытно, что наиболее крупные и выдающиеся по характеристикам алмазы получают свое уникальное название. Самые известные из них – «Шах», «Звезда Минаса», «Кохинур», «Звезда Юга», «Президент Варгас», «Минас-Жерайс», «Английский алмаз Дрездена» и др.

Графит образуется в результате видоизменения осадочных пород. Мексиканские, ногинские и мадагаскарские графитовые месторождения богаты рудой с графитом низкого качества. Менее распространенные – ботогольский и цейлонский тип, отличаются рудой, богатой высоким содержанием графита. Крупнейшие известные месторождения находятся на Украине и в Краснодарском крае.

Сфера применения

Алмаз и графит используют гораздо шире, чем может показаться на первый взгляд. Алмазы нашли свое применение в следующих сферах:

В процентном соотношении использования алмазов выглядит так:

Инструменты, машинные детали – 60%.
Обрамление шлифовочных кругов -10%.
Переработка проволоки-10%.
Бурение скважин – 10%.
Ювелирные изделия, мелкие детали – 10%.

Что касается графита, то в чистом виде он практически не используется, а подвергаются предварительной обработке, хотя в разных сферах используется графит разного качества. Для канцелярских карандашей используют графит высочайшего качества. Наиболее широкое применение нашло в литейном производстве, обеспечивая гладкую поверхность различных форм стали. Здесь используется практически необработанный графит.

Электроугольная промышленность наряду с природным использует искусственно созданный графит, также получивший широкое применение благодаря особой чистоте и постоянству состава. Электропроводимость сделала графит материалом для электродов электрических приборов. В металлургии используется как смазочный материал.