Алмаз является смесью веществ. Большая энциклопедия нефти и газа

Чистый алмаз - прозрачный бесцветный кристаллический минерал, превосходящий по твердости все известные природные вещества. Алмаз отличается высоким показателем преломления световых лучей и свойством сильно рассеивать световые лучи. Этим объясняется его сильный блеск.  

Цена чистых алмазов возрастает, в отличие от всех прочих веществ, пропорционально не весу, а примерно квадрату их веса, и наиболее крупные алмазы в капиталистическом мире продаются за чудовищную цену.  

Цена чистых алмазов возрастает, в отличие от всех прочих веществ, пропорционально не весу, а примерно квадрату их веса; наиболее крупные алмазы в капиталистическом мире продаются за чудовищную цену. Наикрупнейший из найденных алмазов - оптически почти безупречный Кул-линан весил более 600 г. Из него ювелиры могли бы изготовить полноценный бриллиант, но он стоил бы так дорого, что ни один миллиардер не решился бы купить его, и алмаз пришлось расколоть на несколько кусков.  

Если в очень чистом алмазе инородные атомы слегка на-рушают кристаллическую решетку, то они, тем не менее, не разрушают ее, хотя свойства кристаллов при этом изменяются. Прежде всего, примеси меняют окраску кристалла. Сейчас эта теория получает все большее распространение.  

Менее распространенный тип II объединяет чистые алмазы, почти не содержащие азота. К нему относятся наиболее крупные камни, такие, как Куллинан. Наиболее часто встречающиеся алмазы этого типа классифицируются как тип Па, а очень редкие, содержащие небольшие концентрации примесного алюминия, как тип Пб.  

Чтобы определить величины подвижности электронов и дырок в относительно чистом алмазе, необходимо, облучив кристалл ультрафиолетовым светом, создать в нем некоторую концентрацию световых носителей тока.  

Известно, что алмаз - это полупроводник с шириной запрещенной зоны 5 5 эВ, поэтому получить автоэмиссионный ток с чистого алмаза практически невозможно. Автоэмиссионные свойства наблюдаются из углеродных алмазоподобных поликристаллических пленок, полученных, например, методом химического осаждения из газовой фазы.  

Кристаллы алмазов, независимо от размера, имеют округленную форму с 48 гранями, образуемыми самой природой. Чистый алмаз прозрачен и имеет так называемый цвет чистой воды. Иногда алмазы бывают окрашены различными примесями в синий, зеленый, красный, серо-бурый и черный цвета. По твердости алмазы делятся на мягкие и твердые, что зависит от их кристаллического строения. Структура алмазов также неодинакова. Так, поверхность алмаза покрыта тончайшей и весьма твердой пленкой, за которой находится менее твердая масса алмаза, которая по мере приближения к ядру становится еще более слабой. Самыми твердыми алмазами считаются карбонадо (черные), а также борты и витрие-ры, которые в основном и применяют для резки стекла. Алмазы оценивают не по размеру, а по весу; единицей их веса считается карат, равный примерно 0 2 г или 200 мг.  

Энергия образования электронно-дырочной пары в кристаллах элементов четвертой группы убывает по мере роста атомного номера соответствующего элемента. В алмазе она равна около 5 6 эв, и чистый алмаз при обычных температурах является типичным изолятором, так как запрещенная зона его слишком широка и число электронов, попадающих в зону проводимости, вследствие теплового возбуждения ничтожно мало.  

Подводя итоги изложенному, надо отметить, что про - цессы образования алмаза в природе до сих пор неясный Если известны хотя бы приблизительно температура и давление, при которых происходит превращение графита в алмаз в естественных условиях, то еще не удалось удержать углерод в течение долгого времени в области стабильности алмаза и отыскать условия, при которых катализаторы способны ускорить его образование. Если такие катализаторы существуют, то весьма вероятно, что они содержатся в примесях, всегда имеющихся в самых чистых алмазах. Поэтому необходимо тщательно изучить эти примеси, а также окраску, твердость и другие физические свойства алмазов.  

Алмазы - самые дорогие драгоценные камни. Наличие у человека такого минерала говорит о богатстве владельца. Поэтому камни представляют огромный интерес не только для любителей украшений и дорогих аксессуаров, но и для ученых. Из чего состоит алмаз и свойства вещества продолжают изучаться и сегодня - это необходимо для синтеза искусственного материала и использования алмазов в полном объёме.

Необработанные алмазы

Алмаз добывается в природе. Источником камня являются кимберлитовые и лампроитовые трубки. Большая часть из них находится на территории таких стран, как:

1. Австралия.
2. Россия.
3. Бразилия.

Добыча производится промышленным путем. Вместе с породами из трубок достаются камни, которые проходят дальнейшую классификацию и обработку геммологами и ювелирами.

Состав камня

Химики и физики, в свою очередь, исследовали состав вещества. В начале XVIII века было выяснено, что алмаз состоит исключительно из углерода. То есть как таковой химической формулы у камня нет.

В периодической таблице Менделеева элемент обозначается как «С». Так и записывается формула камня, одной буквой. Атомная масса вещества равняется 16. Углерод в алмазе сохраняет свои свойства и имеет интересную конфигурацию.

Аллотропные модификации

Алмаз представляет собой огромную молекулу углерода. Кроме алмаза, из углерода состоят и другие вещества, такие как:

• графит;
• лонсдейлит;
• сажа, уголь;
• углеродные нанотрубки;
• фуллерены.

Но все эти материалы имеют разный внешний вид и разные свойства. Все это объясняется существованием аллотропных модификаций. Это означает, что атомы углерода располагаются в пространстве и связываются между собой по-разному. Конфигурация атомов вместе с их связями называется кристаллической решеткой. Она у всех веществ разная, а у алмаза заслуживает отдельного внимания.

Начать нужно с того, что в алмазе атомы углерода связаны между собой ковалентными сигма-связями. Это самый прочный вид химической связи. Кроме него, есть еще ионная, металлическая, дисульфидная и водородная связь. Они гораздо слабее ковалентной связи и не присутствуют в .

Элементарная ячейка алмаза, то есть единица структуры, имеет форму куба. По-научному это называется кубической сингонией.

Пространственное расположение атомов и их соединение называются кристаллической решеткой. Именно ее строение и обусловливает такие характеристики, как твердость вещества. Элементарная ячейка структуры алмаза выглядит как куб. То есть алмаз, если пользоваться научной терминологией, кристаллизуется в кубической сингонии.

Вершинами куба выступают атомы углерода. В центре каждой грани также располагается по одному атому, и еще четыре элемента находятся в центре самого куба. Те атомы углерода, которые находятся в центре грани, являются общими для двух ячеек, а те, что расположены на вершинах куба - общие для восьми ячеек. Расстояния между атомами симметричные, одинаковые между собой по длине. Связи между элементами - ковалентные-сигма.

Поскольку каждый атом соединен как минимум с четырьмя соседними, то свободных элементов в не остается и камень является отличным диэлектриком.

И объясняется такой плотной упаковкой вещества. А вот аллотропные модификации углерода имеют другую пространственную структуру при одинаковом составе.

Кристаллическая решетка алмаза и графита

Например, графит имеет конфигурацию с более слабыми связями в пространстве, ковалентными пи-соединениями. А фуллерены вообще являются молекулами, а не атомами углерода. Их состав и само вещество было открыто относительно недавно - в XIX веке.

Благодаря структуре, алмаз является самым твердым веществом. Это обусловлено именно строением, а не составом камня.

Но не только алмаз имеет такую «упаковку» атомов, хотя только этот минерал обладает большой твердостью. Все вещества из 4 группы имеют похожее с алмазом строение. Но поскольку атомная масса этих элементов больше, чем у алмазов, то расстояние между атомами также больше и связи, соответственно, слабее.

Но не все в природе идеально. Даже алмаз имеет свои изъяны. В составе камня могут встречаться посторонние элементы, которые попали в решетку во время формирования камня. Среди них встречаются такие вещества, как:

• алюминий;
• кальций;
• магний;
• гранит;
• вода;
• газы и углекислота.

Эти вещества нарушают и в идеале их быть в составе не должно. Они встраиваются в кристаллическую решетку и также влияют на твердость камня и его оттенок. Идеальный по характеристикам камень называется алмазом или бриллиантом чистой воды. Но если такие примеси есть, они могут повлиять на количество и размер дефектов камня или же образовать самостоятельные включения.

Дефекты структуры могут располагаться как с краю алмаза, так и находиться в центре. Иногда от них можно избавиться с помощью огранки профессионалом-ювелиром. Эта процедура превращает алмаз в бриллиант и раскрывает все его достоинства. В качества дефектов чаще всего выступают микротрещинки, мутные облака или вкрапления других веществ.

Алмазы с большим количеством дефектов отправляются на потребности промышленности, где из них изготавливают алмазную крошку. Идеальная структура и состав могут присутствовать только у искусственных алмазов.

Производство синтетических минералов началось в пятидесятых годах прошлого века. До этого ученые знали о составе бриллианта, но не было необходимой аппаратуры для синтеза минерала. Поскольку условия лабораторного жесткие, требуется не только специальная температура и давление, но еще и затравка в виде камня и графит. Процедура дорогостоящая, поэтому массового производства пока не существует. Алмазы имеют технические характеристики и изготавливаются таким образом для потребностей промышленности.

В природе минерал добывают из трубок. Иногда извлекают не весь камень, а только его скол. О том, что в почве осталась еще часть алмаза можно сказать только после изучения структуры под микроскопом. О происхождении алмаза точно неизвестно, существует несколько гипотез о том, почему углерод приобрел такую форму. Одна из теорий говорит о химических реакциях, произошедших в земле после резких перепадов температур и поднятия магмы на поверхность. Вторая гипотеза гласит о том, что камень попал на землю после массового падения метеоритов в составе небесных тел.

Характеристики минерала

Камень имеет такие свойства, которые обусловлены составом минерала:

• Твердость - 10 из 10 по шкале Мооса, и это благодаря кристаллической решетке из углеродов.
• Плотность вещества - 3,5 г/см3. При этом камень очень хрупкий. Он может расколоться при ударе по параллельным граням, что называется спайностью.
• Минерал должен быть прозрачным. Ювелирный камень будет стоить дороже, если в нем меньшее количество примесей. После играет на свету.
• Если воздействовать на минерал рентген-облучением, то структура алмаза нарушится. Решетка расшатается и станет рыхлой, а сам камень будет излучать свет синего или зеленого оттенка.
• может быть от прозрачного до черного оттенка. Дорогими считаются фантазийные камни, имеющие насыщенно-желтый или розоватый окрас.

Алмаз используется не только в ювелирном деле. Камень активно применяется в промышленности из-за своих характеристик. В основном все абразивы и режущие поверхности покрываются твердым веществом - алмазной крошкой. Таким образом качество работ улучшается и затрачивается меньше времени на их выполнение.

Алмазы - минералы, которые имеют простой состав, но сложное строение, поэтому изучение камней и их свойств продолжается по сей день. Алмазы ценятся в ювелирной отрасли, а также в строительстве и медицине.

В античные времена древнегреческими учёными было сформулировано предположение, которое позже полностью подтвердилось - о том, что вещества состоят из мельчайших невидимых глазу частиц.

Например, вода состоит из одинаковых частиц, называемых молекулами воды . Сахар состоит из одинаковых частиц, называемых молекулами сахара . Вода и сахар - это чистые вещества .

Чистыми веществами называются вещества, которые состоят из частиц одинакового вида.

Если же сахар смешать с водой, происходит диффузия - молекулы сахара проникают между молекулами воды. Образуется раствор , в состав которого входят как молекулы воды, так и молекулы сахара.

Раствор - это смесь веществ.

Смесями называют вещества, в состав которых входят частицы разного вида.

Все вещества являются либо чистыми , либо смесями .

Чистые вещества состоят из частиц одного вида, а смеси - из частиц разного вида.

Кроме веществ, состоящих из молекул, существуют вещества, имеющие немолекулярное строение .

Например, металлы и инертные газы состоят не из молекул, а из более мелких частиц - атомов .

Таким образом, медь состоит только из атомов меди , а цинк состоит только из атомов цинка . Медь и цинк - чистые вещества . Если к меди добавить цинк и сильно нагреть, получится сплав, который называют латунью .

Латунь - это смесь , в состав которой входят как атомы меди, так и атомы цинка.

Существуют вещества немолекулярного строения, состоящие из частиц другого вида, называемых ионами . В состав ионных соединений входят не электрически нейтральные атомы или молекулы, а частицы, несущие на себе положительный или отрицательный заряд.

Примером таких веществ может служить хлорид натрия, то есть обычная поваренная соль, кристаллы которой состоят из положительно заряженных ионов натрия и отрицательно заряженных ионов хлора. Поваренная соль является чистым веществом . Если же её растворить в воде, образуется раствор, который является смесью двух веществ - воды и поваренной соли.

Сравнение чистых веществ и смесей

Обрати внимание!

Следует иметь в виду, что идеально чистых веществ не существует, поскольку ни одно из веществ невозможно полностью очистить от содержащихся в нём примесей.

Какое же вещество в таком случае на практике считается чистым?

Практически чистым (чистым) называют вещество, в котором содержание примесей столь ничтожно, что эти примеси существенным образом не влияют на его свойства.

Например, вода считается практически чистой, если образец жидкости не имеет цвета, вкуса и запаха, замерзает при температуре \(0\) °С, кипит при температуре \(+100\) °С, при температуре \(+4\) °С имеет плотность \(1000\) кг/м³ и практически не проводит электрический ток.

«Вклад Ломоносова в химию» - Химия. Ломоносов. Закон сохранения вещества. Ломоносов провел серию опытов. Закон сохранения массы. Стол химика. Подробный проект. Вклад Ломоносова. Истинный химик. М.В. Ломоносов. Широкая программа физико-химических опытов.

«Начало химии» - Производство керамики. Папирус Эберса. Сок растения. Происхождение слова «химия». Покорение огня. Фармакопея. Множество химических ремесел. Предалхимический период в истории химии. Найдены два папируса. Глина. Шумеры. Источники знаний.

«Химические термины» - Ионная кристаллическая решетка. Газ. Энергия активации. Константа химического равновесия. Ионные реакции. Пи-связь. Валентные электроны. Число Авогадро. Словарь химических терминов. Изотопы. Sp-гибридизация. Химическое равновесие. Молекула. Катод. Эндотермические реакции. Водородный показатель. Химическая связь.

«Биохимия» - Ферменты как аналитические реагенты. Структурные функции. Предмет и задачи биохимии. Энзимотерапия. Разделы биохимии. Задачи биохимии. Зависимость скорости ферментативной реакции от температуры. Рецепторные белки. Зависимость скорости реакции. Зависимость скорости реакции от концентрации субстрата.

«Основные понятия и законы химии» - Связь между различными видами энергии по Р. Майеру. Основы химии. Различные классификации веществ. Закон Бойля - Мариотта. Основные законы и понятия химии. Газовые законы. Закон Дальтона. Джон Дальтон. Клод-Луи Бертолле. Временная шкала вселенной. Стратегия успеха. Стехиометрические законы. Правила поведения.

«Законы химии» - В 1869г. Менделеев открыл основополагающий закон химии – Периодический закон. Д.И.Менделеев - русский химик. А.М.Бутлеров - химик органик. В 1861г. Бутлеров создал – теорию строения органических веществ. Алхимия – это темная, дьявольская наука. Философский камень. Греческий философ Аристотель (IVв. до н.э.).

Всего в теме 31 презентация