ალმასის ბუნებრივი მინერალი: სტრუქტურა, ფიზიკური და ქიმიური თვისებები

2024 ავტორი: Angel Austin | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2023-12-17 05:32

ბრილიანტი ბუნებრივი მინერალია, ერთ-ერთი ყველაზე ცნობილი და ძვირი. მის ირგვლივ ბევრი სპეკულაცია და ლეგენდაა, განსაკუთრებით მის ღირებულებასა და ყალბების გამოვლენასთან დაკავშირებით. ცალკე შესწავლის თემაა ალმასის და გრაფიტის ურთიერთობა. ბევრმა იცის, რომ ეს მინერალები მსგავსია, მაგრამ ყველამ არ იცის ზუსტად რა. და კითხვაზე, თუ როგორ განსხვავდებიან ისინი, ასევე, ყველას არ შეუძლია პასუხის გაცემა. რა ვიცით ალმასის სტრუქტურის შესახებ? ან კრიტერიუმები ძვირფასი ქვების შესაფასებლად?

ალმასის სტრუქტურა

ბრილიანტი არის სამი მინერალიდან ერთ-ერთი, რომელიც წარმოადგენს ნახშირბადის კრისტალურ მოდიფიკაციას. დანარჩენი ორი არის გრაფიტი და ლონსდალეიტი, მეორე შეიძლება აღმოჩნდეს მეტეორიტებში ან ხელოვნურად შეიქმნას. და თუ ეს ქვები ექვსკუთხა მოდიფიკაციებია, მაშინ ბრილიანტის ბროლის გისოსის ტიპი არის კუბი. ამ სისტემაში ნახშირბადის ატომები განლაგებულია ასე: თითო თითოეულ წვეროზე და სახის ცენტრში და ოთხი კუბის შიგნით. ამრიგად, გამოდის, რომატომები განლაგებულია ტეტრაჰედრების სახით და თითოეული ატომი ერთ-ერთი მათგანის ცენტრშია. ნაწილაკები ერთმანეთთან არის დაკავშირებული უძლიერესი ბმა - კოვალენტური, რის გამოც ალმასს აქვს მაღალი სიმტკიცე.

ქიმიური თვისებები

უხეშად რომ ვთქვათ, ბრილიანტი არის სუფთა ნახშირბადი, შესაბამისად, ალმასის კრისტალები უნდა იყოს აბსოლუტურად გამჭვირვალე და გადასცეს ყველა ხილული შუქი. მაგრამ მსოფლიოში არაფერია სრულყოფილი, რაც იმას ნიშნავს, რომ ამ მინერალსაც აქვს მინარევები. ითვლება, რომ ძვირფასი ბრილიანტის მინარევების მაქსიმალური შემცველობა არ უნდა აღემატებოდეს 5% -ს. ალმასის შემადგენლობა შეიძლება შეიცავდეს როგორც მყარ, ასევე თხევად და აირისებრ ნივთიერებებს, მათგან ყველაზე გავრცელებულია:

• აზოტი;
• ბორნი;
• ალუმინი;
• სილიკონი;
• კალციუმი;
• მაგნიუმი.

ასევე, შემადგენლობა შეიძლება შეიცავდეს კვარცს, ბროწეულს, ოლივინს, სხვა მინერალებს, რკინის ოქსიდებს, წყალს და სხვა ნივთიერებებს. ხშირად ეს ელემენტები მინერალის შემადგენლობაში გვხვდება მექანიკური მინერალური ჩანართების სახით, მაგრამ ზოგიერთ მათგანს შეუძლია ალმასის სტრუქტურაში ნახშირბადის შეცვლა - ამ ფენომენს იზომორფიზმი ეწოდება. ამ შემთხვევაში, ჩანართებმა შეიძლება მნიშვნელოვნად იმოქმედოს მინერალის ფიზიკურ თვისებებზე, მის ფერს, სინათლის არეკვლას და აზოტის ჩანართებს აძლევს მას ლუმინესცენტურ თვისებებს.

ფიზიკური თვისებები

ალმასის სტრუქტურა განსაზღვრავს მის ფიზიკურ თვისებებს, ისინი ფასდება ოთხი კრიტერიუმის მიხედვით:

• სიხისტე;
• სიმკვრივე;
• შუქის დისპერსია და გარდატეხა;
• კრისტალური გისოსი.

მინერალების სიხისტე შეფასებულია მოჰსის მასშტაბით, მისი ქულა ამ სისტემაზე არის 10, ეს არის მაქსიმალური მაჩვენებელი. სიაში შემდეგი არის კორუნდი, მისი მაჩვენებელი 9-ია, მაგრამ სიმტკიცე 150-ჯერ ნაკლებია, რაც ამ მაჩვენებელში ალმასის აბსოლუტურ უპირატესობას ნიშნავს.

თუმცა, მინერალის სიმტკიცე საერთოდ არ ნიშნავს მის სიმტკიცეს. ბრილიანტი საკმაოდ მყიფეა და ადვილად ტყდება ჩაქუჩით დარტყმის შემთხვევაში.

ალმასის ხვედრითი წონა (სიმკვრივე) განისაზღვრება 3,42-დან 3,55 გ/სმ დიაპაზონში³ დიაპაზონში. იგი განისაზღვრება მინერალის წონის თანაფარდობით იმავე მოცულობის წყლის წონასთან.

სიხისტის გარდა, მას ასევე აქვს მაღალი რეფრაქციული მაჩვენებლები (2.417-2.421) და დისპერსიულობა (0.0574). თვისებების ეს კომბინაცია საშუალებას აძლევს ალმასს იყოს ყველაზე ძვირფასი და იდეალური საიუველირო ქვა.

მინერალის სხვა ფიზიკური თვისებები ასევე მნიშვნელოვანია, როგორიცაა თბოგამტარობა (900-2300 W/m·K), რომელიც ასევე ყველაზე მაღალია ყველა ნივთიერებას შორის. ასევე შეგიძლიათ აღინიშნოს მინერალის უნარი, არ დაითხოვოს მჟავებში და ტუტეებში, დიელექტრიკის თვისებები, ლითონის ხახუნის დაბალი კოეფიციენტი ჰაერში და მაღალი დნობის წერტილი 3700-4000 °C 11 გპა წნევის დროს.

მსგავსება და განსხვავებები ალმასსა და გრაფიტს შორის

ნახშირბადი ერთ-ერთი ყველაზე გავრცელებული ელემენტია დედამიწაზე, ის გვხვდება ბევრ ნივთიერებაში, განსაკუთრებით ცოცხალ ორგანიზმებში. გრაფიტი, ისევე როგორც ალმასი, შედგება ნახშირბადისგან, მაგრამ ალმასის და გრაფიტის სტრუქტურა ძალიან განსხვავებულია. ალმასი შეიძლება გადაიქცეს გრაფიტად მაღალი ტემპერატურის გავლენის ქვეშ ჟანგბადის წვდომის გარეშე, მაგრამ ნორმალურ პირობებში მას შეუძლია განუსაზღვრელი ვადით.რჩება უცვლელი, ამას ეწოდება მეტასტაბილურობა, გარდა ამისა, ბრილიანტის ბროლის გისოსის ტიპი არის კუბი. მაგრამ გრაფიტი არის ფენიანი მინერალი, მისი სტრუქტურა ჰგავს ფენების სერიას, რომელიც მდებარეობს სხვადასხვა სიბრტყეში. ეს ფენები შედგება ექვსკუთხედებისგან, რომლებიც ქმნიან თაფლისებრ სისტემას. ძლიერი ბმები იქმნება მხოლოდ ამ ექვსკუთხედებს შორის, მაგრამ ფენებს შორის ისინი უკიდურესად სუსტია, რაც იწვევს მინერალის შრეებს. გარდა დაბალი სიხისტისა, გრაფიტი შთანთქავს სინათლეს და აქვს მეტალის ბზინვარება, რომელიც ასევე ძალიან განსხვავდება ბრილიანტისგან.

ეს მინერალები არის ალოტროპიის ყველაზე ნათელი მაგალითი - ფენომენი, რომელშიც ნივთიერებებს აქვთ განსხვავებული ფიზიკური თვისებები, თუმცა ისინი შედგება ერთი და იგივე ქიმიური ელემენტისგან.

ალმასის წარმოშობა

არ არსებობს ცალსახა მოსაზრება იმის შესახებ, თუ როგორ წარმოიქმნება ბრილიანტები ბუნებაში, არსებობს მაგმატური, მანტიის, მეტეორიტის და სხვა თეორიები. თუმცა, ყველაზე გავრცელებული არის მაგმატური. ითვლება, რომ ბრილიანტები წარმოიქმნება დაახლოებით 200 კმ სიღრმეზე 50000 ატმოსფეროს წნევის ქვეშ და შემდეგ კიმბერლიტის მილების ფორმირებისას მაგმასთან ერთად ზედაპირზე ამოდის. ბრილიანტების ასაკი 100 მილიონიდან 2,5 მილიარდ წლამდე მერყეობს. ასევე მეცნიერულად დადასტურდა, რომ ბრილიანტები შეიძლება წარმოიქმნას, როდესაც მეტეორიტი მოხვდება დედამიწის ზედაპირზე და ასევე აღმოჩნდეს თავად მეტეორიტის კლდეში. თუმცა, ამ წარმოშობის კრისტალები ძალიან მცირეა და იშვიათად ვარგისი დასამუშავებლად.

ბრილიანტის საბადო

პირველი დეპოზიტები, რომლებიც იყობრილიანტები აღმოაჩინეს და მოიპოვეს ინდოეთში, მაგრამ მე -19 საუკუნის ბოლოს ისინი სასტიკად გამოიფიტა. თუმცა, სწორედ იქ იქნა მოპოვებული ყველაზე ცნობილი, დიდი და ძვირადღირებული ნიმუშები. და მე -17 და მე -19 საუკუნეებში მინერალური საბადოები აღმოაჩინეს ბრაზილიასა და სამხრეთ აფრიკაში. ისტორია სავსეა ლეგენდებითა და ფაქტებით ალმასის ციებ-ცხელების შესახებ, რომლებიც დაკავშირებულია კონკრეტულად სამხრეთ აფრიკის მაღაროებთან. ბოლო აღმოჩენილი ალმასის საბადოები კანადაშია, მათი განვითარება მხოლოდ მე-20 საუკუნის ბოლო ათწლეულში დაიწყო.

ნამიბიის მაღაროები განსაკუთრებით საინტერესოა, თუმცა იქ ალმასის მოპოვება რთული და საშიში საქმეა. კრისტალების საბადოები კონცენტრირებულია ნიადაგის ფენის ქვეშ, რაც, მართალია, ართულებს მუშაობას, მაგრამ მინერალების მაღალ ხარისხზე მეტყველებს. ბრილიანტები, რომლებმაც რამდენიმე ასეული კილომეტრი გაიარეს ზედაპირზე სხვა კლდეებთან მუდმივი ხახუნით, არის მაღალი ხარისხის, დაბალი ხარისხის კრისტალები, უბრალოდ, ვერ გაუძლებს ასეთ მოგზაურობას და, შესაბამისად, მოპოვებული ქვების 95% ძვირფასი ხარისხისაა. ასევე არის ცნობილი და მინერალებით მდიდარი კიმბერლიტის მილები რუსეთში, ბოტსვანაში, ანგოლაში, გვინეაში, ლიბერიაში, ტანზანიასა და სხვა ქვეყნებში.

ალმასის დამუშავება

ალმასის დამუშავება დიდ გამოცდილებას, ცოდნას და უნარებს მოითხოვს. სამუშაოს დაწყებამდე აუცილებელია ქვის საფუძვლიანად შესწავლა, რათა შემდგომში შეძლებისდაგვარად შეინარჩუნოს მისი წონა და თავი დააღწიოს ჩანართებს. ალმასის ჭრის ყველაზე გავრცელებული სახეობა მრგვალია, ის საშუალებას აძლევს ქვას ანათებდეს ყველა ფერში და მაქსიმალურად ასახოს სინათლე. მაგრამ ეს სამუშაო ასევე ყველაზე რთულია:მრგვალ ბრილიანტს აქვს 57 თვითმფრინავი და მისი ჭრისას მნიშვნელოვანია დაიცვან ყველაზე ზუსტი პროპორციები. ასევე პოპულარულია ჭრის სახეობები: ოვალური, ცრემლსადენი, გული, მარკიზი, ზურმუხტი და სხვა. მინერალების დამუშავების რამდენიმე ეტაპი არსებობს:

• მარკირება;
• გაყოფა;
• სახლევი;
• დამრგვალება;
• მოჭრა.

ჯერ კიდევ ითვლება, რომ დამუშავების შემდეგ ალმასი კარგავს წონის დაახლოებით ნახევარს.

ბრილიანტის შეფასების კრიტერიუმები

როდესაც ბრილიანტები მოიპოვება, მინერალების მხოლოდ 60% არის გამოსადეგი დასამუშავებლად, მათ უწოდებენ სამკაულს. ბუნებრივია, უხეში ქვების ღირებულება გაცილებით დაბალია, ვიდრე ბრილიანტის ფასი (ორჯერ მეტი). ბრილიანტები ფასდება 4C სისტემის მიხედვით:

1. კარატი (კარატიანი წონა) - 1 კარატი უდრის 0,2 გ.
2. ფერი (ფერი) - სუფთა თეთრი ბრილიანტი თითქმის არ მოიძებნება, მინერალების უმეტესობას აქვს გარკვეული ელფერი. მისი ღირებულება დიდწილად დამოკიდებულია ალმასის ფერზე, ბუნებაში ნაპოვნი ქვების უმეტესობას აქვს ყვითელი ან ყავისფერი ელფერი, ვარდისფერი, ლურჯი და მწვანე ქვები იშვიათად გვხვდება. ყველაზე იშვიათი, ლამაზი და, შესაბამისად, ძვირი არის გაჯერებული ფერების მინერალები, მათ ფანტაზიას უწოდებენ. უიშვიათესი არის მწვანე, იასამნისფერი და შავი.
3. სიცხადე (სიცხადე) ასევე მნიშვნელოვანი მაჩვენებელია, რომელიც განსაზღვრავს ქვაში დეფექტების არსებობას და მნიშვნელოვნად მოქმედებს მის ღირებულებაზე.
4. დაჭრა (დაჭრა) - ალმასის გარეგნობა დიდად არის დამოკიდებული ჭრილზე. სინათლის რეფრაქცია და ანარეკლიერთგვარი "ბრწყინვალე" ბზინვარება ამ ქვას ასე ღირებულს ხდის და დამუშავების დროს არასწორი ფორმა ან პროპორციების თანაფარდობა შეიძლება მთლიანად გაანადგუროს იგი.

ხელოვნური ბრილიანტების წარმოება

ახლა ტექნოლოგია საშუალებას გაძლევთ "გაზარდოთ" ბრილიანტები, რომლებიც თითქმის არ განსხვავდებიან ბუნებრივისგან. სინთეზის რამდენიმე გზა არსებობს:

1. HPHT-ბრილიანტების შექმნა ბუნებრივ პირობებთან ყველაზე ახლოს მყოფი მეთოდია. მინერალები იქმნება გრაფიტისა და თესლის ალმასისგან 1400 ° C ტემპერატურაზე 50000 ატმოსფეროს წნევის ქვეშ. ეს მეთოდი ძვირფასი ხარისხის ქვების სინთეზის საშუალებას გაძლევთ.
2. CVD-ბრილიანტების შექმნა (ფილმის სინთეზი) - ქვების დამზადება ვაკუუმში თესლის და მეთანისა და წყალბადის გაზების გამოყენებით. ეს მეთოდი შესაძლებელს ხდის ყველაზე სუფთა მინერალების სინთეზს, თუმცა ისინი ძალიან მცირე ზომისაა, ამიტომ ძირითადად გამოიყენება სამრეწველო მიზნებისთვის.
3. ასაფეთქებელი შერწყმა არის მეთოდი, რომელიც აწარმოებს პატარა ბრილიანტის კრისტალებს ასაფეთქებელი ნივთიერებების აფეთქებით და შემდეგ მათი გაგრილებით.

როგორ განვასხვავოთ ორიგინალი ყალბისაგან

ალმასის ავთენტურობის დადგენის მეთოდებზე საუბრისას, ღირს განასხვავოთ ბრილიანტის ავთენტურობის და უხეში ალმასის ნამდვილობის შემოწმება. გამოუცდელ ადამიანს შეუძლია ალმასი აურიოს კვარცთან, კრისტალთან, სხვა გამჭვირვალე მინერალებთან და მინასთანაც კი. თუმცა, ალმასის განსაკუთრებული ფიზიკური და ქიმიური თვისებები აადვილებს ყალბის ამოცნობას.

Bუპირველეს ყოვლისა, ღირს სიხისტის დამახსოვრება. ამ ქვას შეუძლია ნებისმიერი ზედაპირის დაკაწრვა, მაგრამ მხოლოდ სხვა ბრილიანტს შეუძლია მასზე კვალი დატოვოს. ასევე, ოფლიანობა არ რჩება ბუნებრივ კრისტალზე, თუ მასზე სუნთქავთ. სველ ქვაზე ფანქრის მსგავსი ნიშანი დარჩება, თუ მასზე ალუმინს გადაავლებთ. ამის შემოწმება შეგიძლიათ რენტგენის საშუალებით: რადიაციის ქვეშ მყოფ ბუნებრივ ქვას აქვს მდიდარი მწვანე ფერი. ან გადახედეთ ტექსტს: შეუძლებელი იქნება მისი გარჩევა ბუნებრივი ალმასის საშუალებით. ცალკე, აღსანიშნავია, რომ ქვის ბუნებრიობა შეიძლება შემოწმდეს სინათლის რეფრაქციისთვის: ორიგინალის სინათლის წყარომდე მიყვანით, ცენტრში შეგიძლიათ ნახოთ მხოლოდ მანათობელი წერტილი.