Gyémánt

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2022. október 9-én felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 6 szerkesztést igényelnek .
gyémánt

Gyémánt szülősziklában
Képlet C
Molekulatömeg 12.01
keverék N
IMA állapota érvényes
Szisztematika az IMA szerint ( Mills et al., 2009 )
Osztály natív elemek
Csoport Szén polimorfok
Fizikai tulajdonságok
Szín Színtelen, sárga, barna, kék, világoskék, zöld, piros, rózsaszín, fekete
Dash színe Hiányzó
Ragyog gyémánt
Átláthatóság Átlátszó
Keménység tíz
törékenység tartós
Dekoltázs Tökéletes tőle: {111}
csomó kagylószerűtől szilánkosig
Sűrűség 3,47-3,55 g/cm³
Kristálytani tulajdonságok
pontcsoport m3m (4/m -3 2/m) - hexoktaéder
tércsoport Fd3m (F4 1 /d -3 2/m)
Syngony kocka alakú
Ikerintézmény gyakoriak a spineltörvény szerinti csírázási ikrek
Optikai tulajdonságok
optikai típus izotróp
Törésmutató 2,417-2,419
Kettős törés hiányzik, mert optikailag izotróp
optikai dombormű mérsékelt
Az optikai tengelyek diszperziója erős
Pleokroizmus nem pleokroikus
Lumineszcencia kék, zöld, sárga, piros
 Médiafájlok a Wikimedia Commons oldalon

A gyémánt ( pratürk . almaz szóból: "legyőzhetetlen", arabul ألماس ‎ ['almās] és más görögül ἀδάμας "elpusztíthatatlan") egy ásvány , a szén köbös allotróp formája [1] .

Normál körülmények között metastabil , vagyis korlátlan ideig létezhet. Vákuumban vagy inert gázban emelt hőmérsékleten fokozatosan grafittá alakul [2] [3] [4] . A legkeményebb a referenciaásványok Mohs-skáláján .

Fizikai és mechanikai tulajdonságok

A gyémánt fő megkülönböztető jellemzői az ásványok közül a legnagyobb keménység (és egyben a törékenység), a legmagasabb hővezető képesség az összes szilárd anyag között 900-2300 W / (m K) [5] , nagy törésmutatója és nagy diszperziója . A gyémánt egy széles résű félvezető 4,57 eV sávszélességgel [ 6] . A gyémánt nagyon alacsony súrlódási együtthatóval rendelkezik a levegőben lévő fémhez - csak 0,1, ami a kristály felületén adszorbeált gáz vékony filmrétegeinek kialakulásához kapcsolódik, amelyek egyfajta kenőanyag szerepét töltik be. Ha ilyen filmek nem képződnek, a súrlódási tényező növekszik, és eléri a 0,6-1,0 értéket [7] . A nagy keménység határozza meg a gyémánt kivételes kopásállóságát a kopással szemben. A gyémánt emellett a legmagasabb (más ismert anyagokhoz képest) rugalmassági modulussal és a legalacsonyabb nyomóaránnyal rendelkezik .

A kristály energiája 105 J /mol, a kötési energia 700 J/mol, ami kevesebb, mint a kristály energiájának 1%-a.

A gyémánt olvadáspontja körülbelül 3700-4000°C ~11 GPa nyomáson [8] . Levegőben a gyémánt 850-1000 °C -on ég, tiszta oxigénáramban pedig 720-800 °C -on halvány kék lánggal ég , teljesen szén-dioxiddá alakulva. Ha levegőhöz nem jut 2000 °C -ra, a gyémánt 15-30 perc alatt spontán grafittá alakul és robbanásszerűen apró darabokra bomlik [9] [10] 2000 K feletti hőmérsékleten a gyémánt termodinamikai jellemzőinek viselkedése ( hőkapacitás , entalpia ) a hőmérséklet emelkedésével rendellenes karakterré válik [11] .

A színtelen gyémántkristályok átlagos törésmutatója sárga színben körülbelül 2,417, a spektrum különböző színeinél pedig 2,402 (piros) és 2,465 (ibolya) között változik. A törésmutató hullámhossztól való függését diszperziónak nevezik , és a gemológiában ennek a kifejezésnek speciális jelentése van, amelyet egy átlátszó közeg törésmutatóinak különbségeként határoznak meg két meghatározott hullámhosszon (általában a Fraunhofer -vonalpárok esetében λ B \u003d 686.7 nm és λ G \u003d 430,8 nm vagy λ C = 656,3 nm és λ F = 486,1 nm) [12] . A gyémánt esetében a D BG diszperzió 0,044, a D CF = 0,025 [12] .

A gyémántok egyik fontos tulajdonsága a lumineszcencia . A napfény és különösen a katódos , ultraibolya és röntgensugarak hatására a gyémántok lumineszcálni kezdenek - különböző színekben világítanak. A katódos és röntgensugárzás hatására minden gyémántfajta világít, ultraibolya sugárzás hatására pedig csak néhány. A röntgenlumineszcenciát a gyakorlatban széles körben használják gyémántok kőzetekből való kinyerésére.

A magas törésmutató , valamint a nagy átlátszóság és a megfelelő törésmutató diszperzió (színjáték) a gyémántot az egyik legdrágább drágakővé teszi (a smaragd , rubin és alexandrit mellett, amelyek árban a gyémánttal vetekednek). A gyémánt természetes állapotában nem tekinthető szépnek. A gyémánt szépségét a vágás adja , amely megteremti a feltételeket a többszörös belső visszaverődéshez. A különleges módon csiszolt gyémántot ( Guscsinszkaja forma ) gyémántnak nevezzük .

Szerkezet

A köbös rendszer kristályai (arcközpontú rács), Fd 3 m tércsoport , cella paraméterei  a = 0,357 nm , Z = 8 . A gyémánt szénatomjai sp3 - hibridizációs állapotban vannak . A gyémántszerkezetben minden szénatom egy tetraéder közepén helyezkedik el , amelynek csúcsai a négy legközelebbi atom. A szénatomok erős kötése magyarázza a gyémánt nagy keménységét.

Színezés

A színes drágakő gyémántok túlnyomó többsége sárga és barna. A sárga árnyalatú gyémántokra jellemző a H-3 szerkezet hibája . E hibák koncentrációjától függően a sárga árnyalatok az alig észrevehetőtől a jól láthatóig lehetségesek. A színtelen gyémántokban, amelyekben még a spektrofotométer sem képes kimutatni a H-3 hibák jelenlétét, ezek is jelen lehetnek, ha kék lumineszcencia van jelen . A vizsgált gyémántok mindössze 10-12%-a, amelyek jól látható sárga árnyalattal jelzik a H-3 centrumok jelenlétét, nem lumineszcenciája kék, vagy gyengült. Ennek oka a gyémánt szerkezetében lévő szennyeződések jelenléte, amelyek a lumineszcencia kioltását okozzák. A H-3 központ fontos optikai tulajdonsága, hogy a lumineszcencia kék színe komplementer a szín sárga árnyalatával. Ez azt jelenti, hogy ha ezeknek az árnyalatoknak a sugárzási intenzitásából származó vizuális reakciók egyenlőek, akkor az értékelő szemére adott teljes reakciójuk megegyezik a színtelen (fehér) sugárzáséval; vagyis bizonyos feltételek mellett a szín sárga árnyalatát a lumineszcencia kék árnyalata kompenzálja. Általános esetben a színintenzitás zónánkénti egyenlőtlensége, valamint a szín sárga színéből és a lumineszcencia kék színéből adódó vizuális reakciók egyenlőtlensége . A lumineszcencia egy sárga szín „kompenzációs” tényezőnek tekinthető, amely „plusz” vagy „mínusz” előjellel hat. Ebből számos gyakorlati következmény következik, amelyek fontosak a gyémánt fűrészelés előtti értékelésének és jelölésének bizonyos vonatkozásaiban.

Figyelembe kell venni a szín sárga árnyalatának és a kristály lumineszcenciájának kék árnyalatának a szemre gyakorolt ​​együttes hatását. Ezért az első színű gyémántokat fel kell osztani azokra, amelyekből a legmagasabb színű gyémántokat lehet beszerezni, és azokra, amelyekből nem szerezhetők be. A kristályok bemeneti vezérlése során az összes nem lumineszcens gyémántot a legkisebb sárga árnyalat jelenléte nélkül kell kivonni (enyhe barna szín megengedett) és 70% feletti áteresztőképességgel. Ezek a gyémántok az 1. és 2. színű gyémántok kezdeti kristályainak tekinthetők. Számuk nem éri el az összes 1-3%-át [13] .

Minden színes gyémánt a természet teljesen egyedi alkotása. A gyémántoknak ritka színei vannak: rózsaszín, kék, zöld és még piros is [14] .

Példák néhány színes gyémántra:

A gyémánt és az utánzatok közötti különbségek

A gyémánt sok színtelen ásványhoz hasonlít - kvarchoz, topázhoz, cirkonhoz, amelyeket gyakran használnak utánzataként. Megkülönböztethető a keménység - ez a legkeményebb természetes anyagok (a Mohs-skálán - 10), optikai tulajdonságok, átlátszóság a röntgensugarak számára, lumineszcencia röntgenben, katód, ultraibolya sugárzás [15] .

Gyémántok keresése a világban

A gyémánt ritka, de ugyanakkor meglehetősen elterjedt ásvány. Ipari gyémántlelőhelyek az Antarktisz kivételével minden kontinensen ismertek . A gyémántlerakódásoknak többféle típusa ismert. Már több ezer évvel ezelőtt ipari méretekben gyémántokat bányásztak hordaléklelőhelyekből . Csak a 19. század végén , amikor először fedezték fel a gyémánttartalmú kimberlit csöveket , vált világossá, hogy a gyémántok nem a folyók üledékeiben keletkeztek.

Még mindig nincsenek pontos tudományos adatok a gyémántok eredetéről és koráról. A tudósok különböző hipotézisekhez ragaszkodnak - magmás, köpeny, meteorit, folyadék, sőt számos egzotikus elmélet is létezik. A legtöbben a magmatikus és köpenyelméletekre hajlanak, arra a tényre, hogy a szénatomok nagy nyomáson (általában 50 000 atmoszféra) és nagy (kb. 200 km ) mélységben köbös kristályrácsot alkotnak - magát a gyémántot. A kőzeteket a vulkáni magma hozza a felszínre az úgynevezett " robbanócsövek " kialakulása során.

A gyémántok életkora 100 milliótól 2,5 milliárd évig terjedhet.

Földönkívüli, esetleg nap előtti eredetű meteorit gyémántok ismeretesek. A gyémántok a nagy meteoritok becsapódási metamorfózisában is keletkeznek , például az észak- szibériai Popigai asztroblémában .

Ezenkívül gyémántokat találtak a tetőkövekben az ultranagy nyomású metamorfózis társulásaiban , például a kazahsztáni Kokchetav-hegység Kumdykul gyémántlelőhelyében .

Mind az ütközési, mind a metamorf gyémántok néha nagyon nagy lerakódásokat képeznek, nagy tartalékokkal és nagy koncentrációval. De az ilyen típusú lerakódásokban a gyémántok olyan kicsik, hogy nincs ipari értékük.

Gyémántok bányászata és lelőhelyei

A kereskedelmi gyémántlelőhelyeket az ősi kratonokhoz kötődő kimberlit és lamproit csövekhez kötik . Az ilyen típusú főbb lelőhelyek Afrikában , Oroszországban , Ausztráliában és Kanadában ismertek .

Mások előtt a gyémántlelőhelyek Indiában , a Deccan-fennsík keleti részén váltak ismertté ; A 19. század végére ezek a lerakódások nagyon kimerültek.

1727-ben fedezték fel Brazília leggazdagabb gyémántlelőhelyeit , különösen Minas Gerais tartományban , Teyuque vagy Diamantina közelében, szintén La Japada közelében, Bahia tartományban [3] .

1867 óta ismertté vált Dél-Afrika gazdag lelőhelyei  - a "Fokföld" gyémántok. Gyémántokat találtak a modern Kimberley város közelében a kimberliteknek nevezett alapkőzetben . 1871. július 16- án gyémántkutatókból álló társaság telepedett le a De Beers fivérek farmján . A testvérek még a régió gyémántlázának korai éveiben vásárolták meg a farmot 50 fontért, végül 60 000 fontért adták el . Kimberley körzetében a gyémántbányászat legfontosabb tárgya a " Nagy Lyuk " ("Big Hole") volt, amelyet szinte kézzel ástak az ide áradó kutatók, száma elérte az 50 ezer embert. század végére. Naponta akár 30 ezer gyémántkereső dolgozott itt éjjel-nappal [16] .

1871-1914 között körülbelül 2,722 tonna gyémántot (14,5 millió karát ) bányásztak, a bányászat során pedig 22,5 millió tonna talajt bányásztak [17] . Később új gyémántcsöveket találtak a Kimberleytől északra - a Transvaalban , a Witwatersrand -gerinc területén [18] .

2006-ban 176 millió karátnyi gyémántot bányásztak a világon [19] . Az elmúlt években az iparág termelése visszaesett.

A Kimberley-folyamat anyagai szerint a világ gyémánttermelése 2015-ben 127,4 millió karátnyi gyémántot tett ki 13,9 milliárd dollár értékben (egy karát átlagos költsége körülbelül 109 dollár). A gyémántbányászat (értékben) a vezető országokban [20] volt :

A Kimberley-folyamat (KP) szerint 2018-ban a globális gyémánttermelés 148,4 millió karát volt, összesen 14,47 milliárd dollár (a bányászott gyémántok átlagos értéke 97 dollár karátonként).

2018. évi eredmények a KP szerint [21]
Ország Termelés, millió dollár Termelés, ezer karát Átlagár $/karát
Oroszország 3983 43 161 92
Botswana 3 535 24 378 145
Kanada 2098 23 194 90
Dél-Afrika 1 228 9 908 124
Angola 1 224 8409 146
Namíbia 1 125 2397 469

Három vállalat, a De Beers , az ALROSA és a Rio Tinto együttesen ellenőrzi a világ gyémánttermelésének mintegy 70%-át 2017-ben. A bányászott gyémántok értékét tekintve a vezető a dél-afrikai De Beers - 2017-ben 5,8 milliárd dollár, vagyis a világtermelés mintegy 37%-a, mennyiségi szempontból a vezető pozíciót az orosz ALROSA foglalja el 39,6 milliós mutatóval. karát. [22]

A meglévő lelőhelyek kapacitása, fejlettségi foka és az új bányák várható üzembe helyezése arra utal, hogy közép- és hosszú távon a kereslet meghaladja a kínálatot a világpiacon.

A gyémántbányászat története Oroszországban

Oroszországban az első gyémántot 1829. július 5-én találta meg az Urálban, Perm tartományban , a Kresztovozdvizenszkij aranybányában a tizennégy éves Pavel Popov jobbágy, aki aranyserpenyőben aranymosás közben találta meg a gyémántot . Egy fél karátos kristályért Pavel szabadságot kapott. Pavel a Humboldt - expedíció tagjait , köztük Polier grófot arra a helyre vezette, ahol megtalálta az első gyémántot, és ott találtak még két kis kristályt. Ma ezt a helyet Gyémántkulcsnak hívják (az azonos nevű forrás szerint), és körülbelül 1 km-re található a falutól. Promysla nem messze a régi úttól, amely Promysla és Tyoplaya Gora falvakat köti össze, Gornozavodsky kerület , Perm Terület .

A gyémántokat a Biserszkoje bányában fedezték fel, amikor megérkeztek Polye gróf gyárába, aki elrendelte, hogy az aranyhomok mosása után megmaradt durva koncentrátumokat másodszor is mossák ki. A Polie grófnő tulajdonában lévő Bisersky vaskohó és vasmű Perm tartományban, a Biser folyónál található , összekötve a Kámával... A jelenleg fejlesztés alatt álló bányák közül a legfigyelemreméltóbb az Adolfovsky... Ezt a bányát 1829-ben nyitották meg. május hónapban, és Poludenka torkolatának közelében található.

- " Bányászati ​​folyóirat " [23]

Az Urálban 28 évig tartó további kutatások során mindössze 131 gyémántot találtak, amelyek össztömege 60 karát volt . Az első szibériai gyémántot szintén koncentrátumból mosták ki Jeniseisk város közelében 1897 novemberében, a Melnicsnaya folyón. A gyémánt mérete 2⁄3 karát volt . A felfedezett gyémánt kis mérete és a finanszírozás hiánya miatt a gyémántkutatást nem végezték el. A következő gyémántot 1948-ban fedezték fel Szibériában.

Oroszországban csaknem másfél évszázadig keresték a gyémántokat, és csak az 1950-es évek közepén fedezték fel a leggazdagabb elsődleges gyémántlelőhelyeket Jakutföldön . 1954. augusztus 21-én Larisa Popugaeva geológus, Natalya Nikolaevna Sarsadskikh geológiai csoportja felfedezte az első kimberlit csövet Dél-Afrikán kívül [24] [25] . A neve szimbolikus volt - " Zarnitsa ".

A Mir pipa következett , ami szintén szimbolikus volt a Nagy Honvédő Háború után . Kinyitották a "Sikeres" csövet . Az ilyen felfedezések az ipari gyémántbányászat kezdetét jelentették a Szovjetunióban. Jelenleg az Oroszországban bányászott gyémántok nagy része a jakut bányászati ​​üzemekre esik. Ezen kívül nagy gyémántlelőhelyek találhatók a Permi Terület Krasznoviszkij kerületének [26] területén , valamint az Arhangelszki régióban : a róla elnevezett lelőhely. Lomonoszov a Primorszkij járás területén és a Verhotinai lelőhely (V. Gribről elnevezett) a Mezenszkij járás területén .

2012 szeptemberében a média arról számolt be, hogy a tudósok feloldották a Krasznojarszk terület és Jakutia határán található, egyedi Popigai ipari gyémántlelőhelyre vonatkozó információkat . Nyikolaj Pokhilenko ( a Szibériai Kirendeltség (SB) RAS Földtani és Ásványtani Intézetének igazgatója ) szerint ez a lelőhely trillió karátot tartalmaz [27] .

2019 októberében Jakutföldön találtak egy „ matryoshka ” gyémántot, amelyben egy másik gyémánt szabadon mozog [28] . Oroszország legjobb minőségű gyémántjait az Ural gyémánttartományban bányászják [29] .

Szintetizált gyémántok

A „ szintetikus ” gyémántok elterjedt elnevezése nem teljesen helytálló, mivel a mesterségesen termesztett gyémántok összetételében és szerkezetében hasonlóak a természetes gyémántokhoz (kristályrácsban összerakott szénatomok), vagyis nem állnak szintetikus anyagokból.

Háttér és korai próbálkozások

1694-ben az olasz tudósok John Averani és K.-A. A Tarjoni, amikor több kis gyémántot próbált egy nagy gyémántba olvasztani, azt tapasztalta, hogy erősen hevítve a gyémánt úgy ég, mint a szén. 1772-ben Antoine Lavoisier megállapította, hogy a gyémánt elégetésekor szén-dioxid képződik [30] . 1814-ben Humphry Davy és Michael Faraday végül bebizonyította, hogy a gyémánt a szén és a grafit kémiai rokona.

A felfedezés arra késztette a tudósokat, hogy elgondolkodjanak egy gyémánt mesterséges létrehozásának lehetőségén. Az első kísérletet a gyémánt szintetizálására 1823-ban a harkovi egyetem alapítója, Vaszilij Karazin tette , aki a fa erős melegítéssel végzett száraz desztillációja során ismeretlen anyagból szilárd kristályokat kapott. 1893-ban K. D. Hruscsov professzor a szénnel telített olvadt ezüst gyors lehűtése közben olyan kristályokat is kapott, amelyek megkarcolták az üveget és a korundot . Tapasztalatait sikeresen megismételte Henri Moissan , aki az ezüstöt vasra cserélte. Később kiderült, hogy ezekben a kísérletekben nem gyémántot szintetizáltak, hanem szilícium-karbidot ( moissanit ), amelynek tulajdonságai nagyon közel állnak a gyémánt tulajdonságaihoz [31] .

1879-ben James Hannay skót kémikus felfedezte, hogy amikor az alkálifémek szerves vegyületekkel reagálnak, szén grafitpelyhek formájában szabadul fel, és azt javasolta, hogy amikor az ilyen reakciókat nagy nyomáson hajtják végre, a szén gyémánt formájában kristályosodhat ki. Kísérletsorozat után, amelyben paraffin , csontolaj és lítium keverékét hosszú ideig tartották egy lezárt acélcsőben, vörösre hevítve, több kristályt sikerült előállítania, amelyeket független kutatások után gyémántként ismertek fel. A tudományos világban nem ismerték fel felfedezését, mivel azt hitték, hogy ilyen alacsony nyomáson és hőmérsékleten nem tud gyémánt kialakulni. Hannay mintáinak 1943-ban röntgenanalízissel végzett újbóli vizsgálata megerősítette, hogy a kapott kristályok gyémántok voltak, de az elemzést végző K. Lonsdale professzor ismét kijelentette, hogy Hannay kísérletei álhírek [32] .

Szintézis

1939-ben Ovsey Leipunsky szovjet fizikus [33] volt az első, aki elvégezte a grafit-gyémánt egyensúlyi vonal termodinamikai számítását , amely a gyémánt szintézisének alapjául szolgált grafit-fém keverékből nagynyomású készülékekben (HPA). ). A gyémántok mesterséges előállításának ezt a módszerét először 1953-ban az ASEA (Svédország) laboratóriumában, majd 1954-ben az amerikai General Electric cég laboratóriumában, 1960-ban pedig a Szovjetunió Nagynyomású Fizikai Intézetében végezték el. Tudományok (IHPP) Leonid Fedorovich Vereshchagin által vezetett kutatócsoport . Ezt a módszert ma is használják szerte a világon.

1961-ben az IHPP-ben nyert gyémántok szintézisének tudományos eredményei alapján Valentin Nikolaevich Bakul megszervezte az első 2000 karátnyi mesterséges gyémánt gyártását a kijevi keményfém és gyémántszerszámok központi tervezőirodájában ; 1963-tól sorozatgyártásukat alakították ki [34] .

A közvetlen fázisátalakulású grafit → gyémánt lökéshullám- terhelés mellett a grafit lökés-adiabátjának jellegzetes szakadása mentén rögzítették [35] . 1961-ben jelentek meg az első DuPont -kiadványok a gyémánt (akár 100 mikron méretű ) előállításáról lökéshullám- terheléssel, robbanási energiát alkalmazva (a Szovjetunióban ezt a módszert 1975-ben vezették be az Akadémia Szuperkemény Anyagok Intézetében). Ukrajna tudományai [36] [37] [38] ). Létezik olyan technológia is, amellyel gyémántokat nyerhetnek detonációs terheléses módszerrel egyes robbanóanyagok , például TNT negatív oxigénmérleggel [39] robbanása során, amelyben a gyémántok közvetlenül a robbanás termékeiből képződnek. Ez a legolcsóbb módja a gyémántok előállításának, azonban a "robbanó gyémántok" nagyon kicsik ( 1 mikronnál kisebbek ), és csak csiszolóanyagokhoz és permetezéshez alkalmasak [40] .

Jelenleg a szintetikus gyémántok nagy ipari termelése folyik, amely kielégíti a csiszolóanyagok iránti keresletet. A szintézishez számos módszert alkalmaznak. Az egyik a fém (oldószer)-szén (grafit) rendszer alkalmazása kemény ötvözetű HPA- kban présberendezések segítségével létrehozott magas nyomás és hőmérséklet hatására. A gyémántok kikristályosodnak, amikor nyomás alatt lehűtik egy olvadékból, amely egy fém-grafit töltet olvadása során keletkező szén túltelített oldata a fémben. Az így szintetizált gyémántokat a fémmátrix savak keverékében való feloldásával választják el a töltéspogácsától . Ezzel a technológiával különböző szemcseméretű gyémántporokat állítanak elő műszaki célokra, valamint drágakő minőségű egykristályokat.

A gyémántok gázfázisból és plazmából történő előállításának modern módszerei , amelyek a Szovjetunió Tudományos Akadémia Fizikai Kémiai Intézetének ( Deryagin B.V. , Fedoseev D.V., Spitsyn B.V.) kutatócsoport úttörő munkáján alapulnak [41] , használjon [42 ] 95% hidrogénből és 5% széntartalmú gázból ( propán , acetilén ) álló gáznemű közeget ( propán , acetilén ), valamint a hordozóra koncentrált nagyfrekvenciás plazmát , ahol maga a gyémánt keletkezik (lásd CVD eljárás ). A gáz hőmérséklete 700…850 °C , a légköri nyomásnál harmincszor kisebb nyomáson. A szintézis technológiájától függően a gyémántok növekedési sebessége 7-180 µm/h hordozón. Ebben az esetben a gyémántot fém vagy kerámia hordozóra hordják fel olyan körülmények között, amelyek általában nem a gyémánt (sp 3 ), hanem a szén grafit (sp 2 ) formáját stabilizálják. A gyémánt stabilizálódása elsősorban a hordozó felületén zajló folyamatok kinetikájával magyarázható. A gyémántleválasztás alapvető feltétele, hogy a szubsztrátum stabil karbidokat képezzen ( 700 °C és 900 °C közötti gyémántleválasztási hőmérsékleten is ). Például a gyémánt leválasztás lehetséges Si, W és Cr szubsztrátumokon, de lehetetlen (közvetlenül vagy csak közbenső rétegekkel) Fe, Co és Ni szubsztrátumokon.

Alkalmazás

A csiszolt gyémánt ( brilliáns ) évszázadok óta a legnépszerűbb és legdrágább drágakő . A gyémánt ára túlnyomórészt annak köszönhető, hogy a piac rendkívül magas monopolhelyzetben van, nem a gyémántbányászok, hanem a marók és gyémántkereskedők. Az összes gyémántbányászati ​​vállalat és ország 12,4 milliárd dollár értékben bányászott gyémántot 2016-ban [43] , míg a világ gyémántexportja 2016-ban 116 milliárd dollárt tett ki [44] . Vagyis a gyémántbányászok a gyémántpiac bevételének 10%-át kapják, és a bevétel 90%-a a vágókra és a gyémántkereskedőkre esik.A De Beers , amely a világtermelés mintegy 20%-át adja (2. hely a világon), mezőket fejleszt Botswanában , Dél-Afrikában , Namíbiában és Tanzániában . Az ALROSA, amely nemcsak Oroszországban, hanem Angolában, Botswanában (feltárás), Zimbabwében (kutatás) is fejleszt gyémántlelőhelyeket, a termelés 28%-át adja (1. hely a világon). Az ausztrál-kanadai Rio Tinto cég 13%-ot, a Dominion Diamond (Kanada) - 6%-ot, a Petra Diamonds (Dél-Afrika, Tanzánia, Botswana (feltárás)) 3%-ot. Az összes többi vállalat 29%-ot nyer ki. [43] A természetes gyémántok túlnyomó többségét (érték szerint) csiszolt gyémántok előállítására használják.

A gyémánt kivételes keménysége az iparban is alkalmazható: kések , fúrók , marók , simítók és hasonlók gyártásához használják. Az ipari felhasználású gyémánt iránti igény a mesterséges gyémántok gyártásának kiterjesztését kényszeríti ki. A közelmúltban a problémát a gyémántfilmek vágási felületekre történő klaszteres és ion-plazma lerakásával oldották meg. A gyémántport (természetes gyémánt feldolgozásából származó és mesterségesen előállított hulladék is) csiszolóanyagként használják vágó- és csiszolókorongok, körök stb.

Kvantumszámítógépekben , óra- és nukleáris iparban is használják .

A mikroelektronika fejlesztése gyémánt hordozókon rendkívül ígéretes . Vannak már késztermékek, amelyek magas hő- és sugárzásállósággal rendelkeznek . A gyémánt mikroelektronika aktív elemeként való felhasználása is ígéretes, különösen a nagyáramú és nagyfeszültségű elektronikában a nagy áttörési feszültség és a magas hővezető képesség miatt. A gyémánt alapú félvezető eszközök gyártása során általában adalékolt gyémántfilmeket használnak. Tehát a bórral adalékolt gyémánt p-típusú vezetőképességgel rendelkezik, a foszforral  - n-típusú. A nagy sávszélesség miatt a gyémánt LED -ek a spektrum ultraibolya tartományában működnek [45] . Ezenkívül a gyémánt szubsztrátumok ígéretesek hordozóként való felhasználásra, például szilíciumhordozók helyett, a töltéshordozók szóródásának csökkentése érdekében . [egy]

2004- ben az IHPP RAS - ban először szintetizáltak gyémántot , amely 2-5 K hőmérsékleten (a doppingolás mértékétől függően ) szupravezető átmenettel rendelkezik [46] . A kapott gyémánt egy bórral erősen adalékolt polikristályos minta volt, később Japánban gyémántfilmeket készítettek, amelyek 4-12 K hőmérsékleten szupravezető állapotba kerülnek [47] . A gyémánt szupravezetése egyelőre csak tudományos szempontból érdekes.

Gyémántvágás

A csiszolt gyémántot briliánsnak nevezik .

A vágás fő típusai a következők:

A gyémántvágás formája az eredeti gyémántkristály alakjától függ . A maximális értékű gyémánt elérése érdekében a marók igyekeznek minimalizálni a gyémánt veszteségét a feldolgozás során. A gyémántkristály alakjától függően feldolgozása során a tömeg 55-70%-a elvész.

A feldolgozási technológia tekintetében a nyers gyémántok három nagy csoportra oszthatók:

  1. "soublz" (eng. sawables) - általában megfelelő oktaéder alakú kristályok, amelyeket először két részre kell fűrészelni, míg két gyémánt előállításához nyersdarabokat kell előállítani;
  2. "meykblz" (angol készíthető termékek) - szabálytalan vagy lekerekített alakú kristályok, amelyeket "egy darabban" vágnak;
  3. "hasítás" (angolul hasítás) - kristályok repedésekkel, a további feldolgozás előtt hasadnak.

Izrael , 0,30 karát feletti gyémántokat vág; Kína , Oroszország , Ukrajna , Thaiföld , Belgium , USA , míg az USA-ban csak nagy, jó minőségű gyémántokat gyártanak, Kínában és Thaiföldön - kicsi, Oroszországban és Belgiumban - közepes és nagy gyémántokat. Ez a specializáció a vágóbérek különbségei miatt alakult ki .

Az irodalomban

Lásd még

Jegyzetek

  1. ↑ A gyémánt fizikai tulajdonságai. - Kijev: Naukova Dumka , 1987. - (Kézikönyv).
  2. ↑ Gyémánt, gyémánt  // Nagy Szovjet Enciklopédia  : 66 kötetben (65 kötet és 1 további kötet) / ch. szerk. O. Yu. Schmidt . - M .  : Szovjet enciklopédia , 1926-1947.
  3.  - Szentpétervár. , 1890-1907.
  4. V. I. Dal . - 2. kiadás - Szentpétervár.  : M. O. Wolf nyomdája , 1880-1882.
  5. ↑ Izotóposan módosított egykristályos gyémánt hővezető képessége   // Phys . Fordulat. Lett.. - 1993. - Vol. 70. - 3764. o.
  6. ↑ Wort CJH, Balmer RS ​​​​Diamond mint elektronikus anyag  //  Materials Today. - 2008. - Vol. 11 , iss. 1-2 . - P. 22-28 . — ISSN 1369-7021 . - doi : 10.1016/S1369-7021(07)70349-8 .
  7. ↑ Feng Z., Tzeng Y., Field JE Gyémánt súrlódása a gyémánton ultra-nagy vákuumban és alacsony nyomású környezetben  //  Journal of Physics D: Applied Physics. - 1992. - 1. évf. 25 , iss. 10 . - 1418. o . - doi : 10.1088/0022-3727/25/10/006 .
  8. . - Kijev: Outpost-Prim, 2012.
  9. ↑ Tüzes tévé. Hogyan ég egy igazi GYÉMÁNT? Kísérletek gyémántokkal. (2019. június 14.). Hozzáférés időpontja: 2019. június 15.
  10. ↑ Andreev V. D. A gyémánt spontán grafitosítása és termikus pusztulása T > 2000 K hőmérsékleten // Az elméleti fizika válogatott problémái. . - Kijev: Avanpost-Prim, 2012. Archív másolat (elérhetetlen link) . Hozzáférés időpontja: 2013. július 16. Az eredetiből archiválva : 2013. december 3. 
  11. ↑ Andreev V.D. A gyémántrács rendellenes termodinamikája // Az elméleti fizika válogatott problémái . - Kijev: Outpost-Prim, 2012.
  12. ↑ 1 2 Schumann W. A világ drágakövei . – Újonnan átdolgozott és kibővített negyedik kiadás. - Sterling Publishing Company, Inc., 2009. - P. 41-42. — ISBN 978-1-4027-6829-3 .
  13. ↑ Dronova N. D. A gyémántok színének változása briliánssá feldolgozásuk során (rendszerszemléletű és kísérleti vizsgálatok). – A geológiai és ásványtani tudományok kandidátusi fokozatát megszerző értekezés kivonata. Szakterület 04.00.20 – ásványtan, krisztallográfia. Moszkva, 1991.
  14. ↑ Jurij Selementjev, Petr Pisarev. A gyémántok világa . Moszkvai Állami Egyetem Gemológiai Központja. - A fekete gyémántot carbonado -nak hívják . Letöltve: 2010. szeptember 8.
  15. ↑ Kulikov B.F., Bukanov V.V. Drágakövek szótár . — 2. kiadás, átdolgozva. és további - L .: Nedra , 1989. - 168 p. — ISBN 5-247-00076-5 .
  16. ↑ Dél-Afrika-Kimberley-Földrajz
  17. ↑ Kimberley nevezetességei
  18. ↑ Edward Ehrlich "The Witwatersrand, a lelőhely, amely meghatározta Afrika sorsát" archiválva 2016. március 5-én a Wayback Machine ásványlelőhelyen az emberi történelemben
  19. ↑ Olga Vandysheva . A gyémántok esése // Szakértő, 4. szám (972), 2016. január 25-31.
  20. ↑ Danilov Yu.G. . Kimberley folyamat a globális gyémánttermelésről 2015-ben  (2012. augusztus 2.). Letöltve: 2013. december 10.
  21. ↑ A világ gyémánttermelése visszaesett 2018-ban . Gyémántok. Letöltve: 2019. július 8.
  22. ↑ A világ gyémánttermelése 3,4%-kal esik vissza 2018-ban  (orosz) , Diamonds . Letöltve: 2018. március 5.
  23. ↑ Shuvalovsky Park (Shuvalovsky Park. Alsó tó, avagy Napóleon ing): [a szentpétervári palota és parkegyüttes története és modernitása]
  24. ↑ Naplószoba | Néva, 2003. 9. sz. | Evgeny Treyvus - Popugayeva geológus Golgota
  25. ↑ Az 1957-es Lenin-díjat más geológusoknak ítélték oda. Csak 1970-ben Popugaeva tiszteletbeli oklevelet és " A mező úttörője " jelet kapott.
  26. ↑ Visher gyémántok, 1973 .
  27. ↑ A tudósok feloldottak egy szibériai ütési gyémánt lelőhely titkosítását , a Lenta.ru oldalon (2012. szeptember 16.). Letöltve: 2012. szeptember 18.
  28. ↑ Egyedülálló matrjoska gyémántot fedeztek fel Jakutföldön
  29. ↑ [https://bigenc.ru/geology/text/4700548 Ural gyémánt tartomány] // Nagy orosz enciklopédia: [ 35  kötetben ] /  ch . szerk. Yu. S. Osipov . - M .  : Nagy orosz enciklopédia, 2004-2017.
  30. ↑ "Nagy gyémánt - kicsikből"
  31. ↑ B. F. Danilov "Gyémántok és emberek"
  32. ↑ Kísérletek V. N. Karazin és K. D. Hruscsov „gyémántalkotásával”, valamint más honfitársaink gyémántszintézisével . Magazin "Egyetemek". Az eredetiből archiválva : 2009. január 13.
  33. ↑ Leipunsky O.I. A mesterséges gyémántokról  // Advances in Chemistry . - 1939. - Kiadás. 8 . - S. 1519-1534 .
  34. ↑ Ukrajna gyémántja. - Kijev: Azimut-Ukrajna, 2011. - 448 p.
  35. ↑ Alder BJ, Christian RH Erősen sokkolt szén viselkedése   // Phys . Fordulat. Lett.. - 1961. - Vol. 7 . — 367. o .
  36. ↑ Bakul V. N. , Andreev V. D. AB osztályú gyémántok robbanással  szintetizáltak // Szintetikus gyémántok. 5 (41) . - P. 3-4 .
  37. ↑ Andreev V.D. A gyémántképződés mechanizmusáról lökésterhelés alatt  // Szintetikus gyémántok. - 1976. - Kiadás. 5 (47) . - S. 12-20 .
  38. ↑ Lukash V. A. et al. Módszerek szuperkemény anyagok szintéziséhez robbanás segítségével  // Szintetikus gyémántok. - 1976. - Kiadás. 5 (47) . - S. 21-26 .
  39. ↑ Volkov K. V., Danilenko V. V., Elin V. I.  // Égés és robbanás fizika. - 1990. - T. 3 , szám. 26 . - S. 123-125 .
  40. ↑ Novikov N. V., Bogatyreva G. P., Voloshin M. N. Detonációs gyémántok Ukrajnában  // Szilárdtestfizika. - 2004. - T. 46 , sz. 4 . - S. 585-590 .
  41. ↑ Deryagin B. V. , Fedoseev D. V. Gyémánt és grafit növekedése gázfázisból . - M .: Nauka, 1977.
  42. ↑ Az új technológia lehetővé teszi bármilyen méretű gyémántok létrehozását / lenta.ru a "New Scientist" anyagai alapján.
  43. ↑ 1 2 Gyémánt világpiac | ALROSA . www.alrosa.ru Letöltve: 2019. december 1.
  44. ↑ A Mir-ből származó gyémántok exportcéljai (2016) . A Gazdasági Összetettség Obszervatóriuma. Letöltve: 2019. december 1.
  45. ↑ Új n-típusú gyémánt félvezető szintetizált (a link nem érhető el) . Letöltve: 2010. március 4. Az eredetiből archiválva : 2009. május 13. 
  46. ↑ Ekimov, EA; VA Sidorov, ED Bauer, NN Mel'nik, NJ Curro, JD Thompson, SM Stishov. Szupravezetés gyémántban  (angol)  // Természet. - 2004. - 20. évf. 428 , sz. 6982 . - P. 542-545 . — ISSN 0028-0836 . - doi : 10.1038/nature02449 .
  47. ↑ (lefelé irányuló kapcsolat) [cond-mat/0507476] Szupravezetés polikristályos gyémánt vékonyrétegekben  (downlink)  (lefelé irányuló kapcsolat 2013.05.21. óta [3452 nap])

Irodalom

Linkek

  Ugrás a Wikidata elemre  Tematikus oldalak
Szótárak és enciklopédiák
 A szén allotrópiája
sp 3
sp 2
spKarabély
vegyes
sp 3 /sp 2
Egyéb
hipotetikus
összefüggő
 Ásványi osztály : Natív elemek ( IMA osztályozás , Mills et al., 2009 )
Vas-nikkel csoport Aranyrög (placer gold) 2 (17025829922).jpg
arany csoport
arzéncsoport
platina csoportPlatina
kén polimorfok csoportjaKén
szénpolimorfok csoportja
EgyébHigany