Diamond - jellemzőit drágakövek
Diamond. ásványi, kristályos módosulat tiszta szén (C). Diamond a legnagyobb az összes ismert anyagok keménysége és a természet, melynek köszönhetően alkalmazzák számos fontos iparágban.
Természetes gyémánt. Diamond kristályosodik köbös kristály rendszer. A legfontosabb kristálytani formában gyémánt: plane-- oktaédert rombododekaéder, kocka, és ezek különféle kombinációi; görbe felületű - dodecahedroids, oktaedroidy és kocka alakúak. Vannak komplex kombinált formák, páros fúziós spinell jog társaik csírázás és szemcsés aggregátumok. Crystal arcok általában fedezi számok a növekedés és oldódási formájában egyes nyúlványok és mélyedések.
Fajták gyémánt: Ballas (szférikus szferolit sugárzó szerkezet) Carbonado (crypto és mikrokristályos aggregátumok szabálytalan alakú, vagy salak-szerű sűrű), egy tábla (szabálytalan alakú finom- és durvaszemcsés polikristályos képződés).
Méret természetes gyémántszemcsék között mozog mikroszkopikus a nagyon nagy kristályok súlya százai és ezrei karátos (1 karátos = 0,2 g). Mass bányászott gyémántok jellemzően 0,1-1,0 karátos; nagy kristályok több mint 100 karátos ritkák. A legnagyobb gyémánt „Cullinan” a világon, súlya 3106 karátos, talált 1905godu Dél-Afrikában; ez történt a 105 gyémánt t. h. „Star of Africa” ( „Cullinan I”) a 530,2 karátos, és „Cullinan II” 317,4 karátos, amelyek beilleszthetők a királyi jogart és a birodalmi korona Angliában. Ugyanott talált Diamond „Excelsior” karátos 971,5 (1893) és a „Jonker” 726 karátos (1934), amelynek szintén gyémántok különböző méretű.
A világpiacon 2 féle Diamonds - Ékszerek és műszaki. Az ékszerek gyémánt tökéletes forma, nagy átláthatóság nélkül repedések, zárványok és egyéb hibák. Gyémánt, csiszolt speciális „gyémánt” színesíti, az úgynevezett gyémánt. Ékszer Diamonds általánosan használt ékszerek és megbízható forrásból a befektetési tőke. Minden más műszaki bányászott gyémánt, függetlenül attól, hogy a minőség és a méret. Ipari gyémánt használják porok és egykristályok, amellyel a vágott kialakult a kívánt alakra (vágó, stb fonófej.).
Fizikai tulajdonságok. Az elemi cella gyémánt rács formájában van a kocka. A szénatomok C vannak elrendezve egy kocka csúcsai a központok a arcok, és a központok négy egymással nem szomszédos octants. Minden egyes atom kapcsolódik a C 4 legközelebbi szomszédok, szimmetrikusan elrendezett a csúcsok egy tetraéder, a leginkább „robusztus” kémiai kötés - kovalens. Szomszédos atomokkal a parttól 0,154 nm. Az ideális gyémánt kristály lehet elképzelni, mint egy óriás molekula. Tartós atomok közötti kötés C okozza a magas keménységű gyémánt.
Szerkezete hasonló a gyémánt, és a másik csoport elemeit IV a periódusos rendszer Si, Ge, Sn. Ugyanakkor, a szekvenciában C-Si-Ge-Sn kovalens kötés szilárdsága csökken ennek megfelelően a növekvő atomközi távolságok. Diamond kristályrács is sok kémiai vegyületek, így például a vegyületek A csoportjának elemeiből III és V a periódusos rendszer (sphalerite rácsos típusú - ZnS). A E vegyületek szerkezetének (félvezető), ami a további ionos kötés (kovalens kívül), láthatóan erősebb szerkezeti elemek 4 a második csoport tartozó ugyanebben az időszakban az Elemek. Például egy vegyület, nitrogén-bór nevezett borazon nem rosszabb, mint gyémánt keménysége.
A szilárd gyémánt is előfordulnak (olivin, piroxén, gránátok, chromespinellids, grafit, szilícium-dioxid, vas-oxidok, és így tovább. P.), folyadék (víz, szén-dioxid) és a gáz (nitrogén, stb). A zárványok.
A sűrűsége gyémánt különböző ásványtani mintákban 3470-3560 kg / m 3. A számított sűrűsége a gyémánt (a röntgen)
3511 kg / m 3. Diamond - szabványos Mohs keménységi skála keménység száma 10 (korund - 9, kvarc - 7, kalcit - 3). A gyémánt Mikrokeménység mért benyomódási gyémánt piramis 60-70 150 GN / m 2 [vagy (6-7), 10-15 március × 10 3 kgf / mm 2] szerint a vizsgálati módszer (szerinti Hruscsovék Berkovich
Április 10 kp / mm 2 Korund
1.1 × 10 2 kgf / mm 2). Keménység gyémánt különböző krisztallográfiai arcokat nem azonos - a legtöbb szilárd oktaéderes arc (111). Diamond nagyon törékeny, nagyon tökéletes hasítás mentén (111). Anizotrópia mechanikai tulajdonságok figyelembe veszik a feldolgozás a gyémánt egykristály és az irányításuk a single-chip eszköz. Young modulus - normál modulusú gyémánt 1000 GN / m 2 (
Október 13 din / cm 2), az ömlesztett modulusa 600 GN / m 2 (
10 12 6 dyn / cm 2). A termikus lineáris hőtágulási együttható növekszik a hőmérséklete 0,6 × 10 -6 ° C -1 tartományban 53-303 K 5,7 · 10 -6 tartományban 1100-1700 K. A hővezetési együttható növekvő hőmérséklettel csökken a tartományban 100- 6 400 K 0,8 kJ / m · K (a
2 cal / sec · cm · G). Szobahőmérsékleten a hővezetési gyémánt nagyobb, mint az ezüst, és a moláris hőkapacitás egyenlő 5,65 kJ / kmol C-K. Diamond diamágneses, a mágneses szuszceptibilitás egységnyi tömeg egyenlő 0,49 x 10 -6 CGS egység 18 ° C-on
A gyémánt színét és tisztaságát különböző. Vannak gyémánt színtelen, fehér, kék, zöld, sárga, barna, vöröses (különböző árnyalatai), sötétszürke (fekete). Gyakran festés nem egyenletesen oszlik el. Diamond színe megváltozik, ha bombázzák α-részecskék, protonok, neutronok és deuteronokkal.
A törésmutatója gyémánt 2,417 (hullámhossz λ = 0,5893 m), és növekszik a hőmérséklettel, a diszperzió a 0,063. A szög a teljes visszaverődés a 24 ° 24”. Néhány gyémánt mintákat optikai anizotrópiát, mint például a kettős törés által okozott belső rugalmas igénybevételek szabálytalanságaival kapcsolatos rendellenességek a kristályszerkezet. A legtöbb gyémántok megfigyelt lumineszcencia (a zöld és kék részeit a spektrum) az intézkedés alapján ultraibolya és az X-sugarakat, elektronokat, alfa-részecskék és a neutronok. A besugárzás Diamond neutronok nem mondja meg neki, ellensúlyozza a radioaktivitás csökkenti a sűrűsége gyémánt „fellazítja” a rácsot, és következésképpen rontja a koptató tulajdonságait. A legtöbb gyémánt szelektíven abszorbeálja az elektromágneses sugárzást az infravörös tartományban a spektrum (λ
8-10 mikron) és az ultraibolya (0,3 alatt mikron). Ezek az úgynevezett 1-es típusú Diamonds. Gyémántok sokkal ritkább 2-es típusú (fedezték fel 1933), nincs abszorpció vonalak a régióban a 8-10 mikron, és átlátható, hogy
0.22. Gyémántok találkozott vegyes funkciók, valamint azt is, egyes részein kristály jelei az 1. típusú és mások - 2nd. Alapvető spektroszkópiai jellemzői a kristályok jól korrelál a nitrogén mennyisége tartalmazott a gyémánt rács, és úgy tűnik, a finom különbségek a kristályszerkezet.
Javasolt egység Diamond 2-es típusú 2a és 2b, különböző elektromos tulajdonságokkal. A villamos ellenállás gyémánt 1-es típusú p
December 10 10 14 ohm-m, 2a típusú - p
December 10 ohm-m. Diamond tartozó 2B típusú p
0,5 x 10 ohm-m, ezek szennyező p-típusú félvezetők, és mutatnak fényvezető hevítve mutatnak abszorpciós vonalak hullámhosszon λ> 6 mikron (ezek rendkívül ritka, csak akkor láthatók, 1952-ben). Vannak gyémántkristályok rendkívül kis ellenállás r
10 -2. amely át tud hatolni nagy áramok. Közül nepoluprovodnikovyh gyémántok 2. típusú kristályok néha előfordul, a villamos vezetőképessége, amely drámaian növeli, ha besugározzuk alfa-részecskéket, elektronok és gamma-sugarak. A behatolási mélysége alfa-részecskék a gyémánt nem több, mint 10 mikron, az elektronok (energiával
1 MeV) - 1 mm. Az ilyen gyémánt kristály lehet használni a számlálókat. Az előnyök a gyémánt számlálók az a képesség, hogy működni szobahőmérsékleten, a hosszú távú folyamatos működés, bocsátanak ki szűk gerendák sugárzás. Ezek lehetnek sterilizált, ami nagyon fontos, például a biológiai kutatásokban.
Diamond ellenáll a savas és lúgos oldatok (még forró), feloldunk olvadt nitrát (nátrium-nitrát vagy kálium-hidroxid) és szóda (t
Feltárására és kitermelésére. Diamond ismert az emberiség évszázadok BC. e. Az első gyémánt bánya India kezdődött 6-10 évszázadok - on kb. Borneo, 1725 - Brazíliában. Mivel a 70-es, a 19. század közepén a gyémánt bányászat Ázsiában és Dél-Amerikában költözött Afrikába (először Dél-Afrikában, majd a Közép-Nyugat-és Kelet-Afrika).
Nincs egyetértés a genezisét gyémánt kimberlit nem áll rendelkezésre. Egyes kutatók azt sugallják, hogy a gyémánt kristályosodik nagy mélységben a felső köpeny, míg mások úgy vélik, hogy a gyémántok vannak kialakítva mélységben 2-4 km a köztes kamrákban keletkező alagsorban sziklák és üledékes fedél platformokon.
Az elsődleges extrakció a Diamond placers (80 - 85%) a különböző genetikai típusú (talus, hordalékos, part menti tengeri betétek, amelyeket működtetjük tartalma 0,25-0,50 cts / m 3).
Magyarországon a Diamonds először fedezték fel 1829-ben a Közel-Urál (a Koivu medencében). Az évek során a szovjet hatalom a Szovjetunió létrehozott erőforrásokat a gyémánt. Azonosított gyémánt betétek az Urál egyesítjük az Urál diamondiferous tartományban található, a nyugati lejtőin a déli, középső és északi Urál, ahol vannak betétek magas minőségű gyémánt. A 1954-1955 gyémánt betétek fedeztek fel Kelet-Szibéria, Yakutia. Szibériai gyémánt tartomány korlátozódik a szibériai platform; belül ismert elhelyező és az elsődleges betétek (az utóbbi képviselő kimberlit cső alakja). Betétek koncentrálódik nyugati Yakutia (cső "World", "sikeres" "Aikhal" et al.). Gyémántok is megtalálható a Timan.
Több mint 80% -a bányászott gyémánt használják az iparban. Amíg a 30-as években a 20. század első helyet a világ gyémánt szilárdan tartott Dél-Afrikai Unió (1961 - Dél-Afrika) uralta ékszer kövek. Ezt követően, mivel az erős kereslet az ipari gyémántok az első helyen száma bányászott gyémánt mozgott Zaire, ahol nagy tartalékok ipari gyémánt.
A fejlesztés a gyémánt betétek. Hordalékos gyémánt kifejlesztett nyílt módszer kotrók vagy húzza. Extraction gyémánt-hordozó kőzetek a csövek végezzük, kezdetben a külszíni bányák; nagy mélységben kerülnek át a föld alatti módszer fejlesztése. Föld alatti bányászat magában magazinirovanie diamondiferous szikla kamrák, és bocsátják ki azokat szállítani érc áthalad a horizontot.
Az extrahált diamondiferous kőzet előkezelést követően (a homok - agyag részecskék és eltávolítását a nagy kavicsok, kimberlit - aprítás és szelektív őrlés), hogy egy koncentrátumot dúsított befogó vagy nehéz szuszpenziók (lásd Gravity koncentráció.). Eltávolítása a gyémánt a koncentrátumban eléri a 96% annak tartalmát a kőzet.
Szintetikus gyémánt gyémánt előállított mesterséges eszközökkel nem gyémánt szén és a szén-dioxid-vegyületek. Szintetikus gyémánt kristályos szerkezete és kémiai összetétele a fő természetes gyémánt.
A kémiai összetétele a gyémánt meghatározott végén a 18. században. Ez vezetett számos kísérlet történt a mesterséges (szintetikus) gyémánt a különböző országokban. Megbízható szintézisét Diamonds kapott közepén 50-es évek a 20. század szinte egyszerre több országban (Egyesült Államok, Svédország, Dél-Afrika).
Diamond kristályos szén-módosítás csak stabil magas nyomáson. A nyomás közötti termodinamikai egyensúly gyémánt és a grafit abszolút nulla (0 K = -273,16 ° C) mintegy 1500 MN / m 2 (15 kbar), és növeli a hőmérséklet növekedésével. Nyomáson kisebb, mint az egyensúlyi ellenálló grafitból, és egy magasabb - Diamond. Azonban egymásba gyémánt, hogy a grafit és grafit gyémánt nyomáson rendre kisebb vagy nagyobb, mint az egyensúlyi fordul elő észrevehető mértékben csak magas hőmérsékleten. Ezért gyémánt normál nyomáson és hőmérsékleten, akár 1000 ° C-on marad gyakorlatilag korlátlan ideig (metastabil állapot).
A közvetlen átalakítása grafit gyémánt igényel magas hőmérsékleten és nagy nyomáson, ill. Ezért, a könnyű szintézis különféle elősegítő szerek vagy megsemmisítése a grafit kristályrács deformáció vagy csökkenti az energia szükséges a beállítás. Ilyen szerek például a katalitikus hatással. A folyamat a gyémánt szintézis is magyarázza feloldásával grafit vagy formában instabil vegyületeket szén, amely elkülönül az oldatból vagy a bomlás a vegyületek kristályosodik formájában gyémánt. A szerepe Ezen szerek játszhatnak egyes fémek (például vas, nikkel és ötvözeteik).
Anyagok szintézisében alkalmazott vagy adunk a reakcióelegyhez, lehet venni a gyémánt, mint szennyezések, így okozva azok egyes tulajdonságai (elsősorban az elektromos és optikai). Például a bór-szennyező tájékoztatja kristály gyémánt színe világoskék sötétvörös; a bór és alumínium kölcsönöz gyémántok bizonyos hőmérséklet-függését a fajlagos ellenállás. Az alakja és színe a kristály is függ a hőmérséklet: szintézis magas hőmérsékleten jellemzi javult átlátható oktaéderes kristályok. Csökkentése hőmérséklet vezet cuboctahedral és köbös kristályok, mint a fekete, köbös kristályok rendszerint képződik az alacsony hőmérsékletű régióban. Mikroszkópos gyémántkristályok állíthatók elő anélkül, katalizátorok és a kompressziós grafit a lökéshullám.
Viszonylag gyors növekedése a szintetikus gyémánt kristályok, és a specifikus szennyezések meghatározására sajátos fizikai és mechanikai tulajdonságait. Változó feltételeinek szintézis lehetővé teszi az így kristályos alakban kapjuk a különböző méretű (legfeljebb 4 mm-es), fokú tökéletesség, tisztaság és így a kívánt mechanikai és egyéb fizikai tulajdonságai. Bizonyos körülmények között formájában aggregátumok írja mikrokristályos Ballas (néhány mm-es átmérőjű), és Carbonado jellemzi nagy szilárdságú, és különösen, ellenállás a lökésszerű terhelés.