Астронет> Алмаз

(Тюрк. Алмас, від грец. Adamas - незламний).

алотропна модифікація вуглецю , кристалічна решітка якої відноситься до кубічноїсингонії (див. нижче). Алмаз стабільний при високих тисках і метастабілен при нормальних умовах, хоча і може при них існувати невизначено довго. При нагріванні він переходить в графіт (температура переходу становить для синтетичних мікропорошків 450-500 , Для кристалів розмірами від 0,6 до 1 мм - 600-700 і залежить від досконалості структури, кількості і характеру домішок). Прийнято вважати, що кристали природного алмазу згорають в повітрі при температурі понад 850 , В потоці О2 - понад 750 .

Атоми вуглецю в структурі алмазу утворюють чотири ковалентні зв'язки з валентним кутом (Напрямок зв'язків збігається з осями L3 тетраедра ). Середнє значення постійної решітки а = 3,56688 0,00009 (При температурі 25 і тиску 1 атм ) І зростає при нагріванні. елементарна комірка алмазу утворена атомами, розташованими по вершинах куба, в центрі його граней (рис. 1, атоми 1, 5, 7) і в центрах чотирьох несуміжних октантів куба (атоми 6, 4, 2, 8). кожен атом З знаходиться в центрі тетраедра, вершинами якого є чотири найближчих атома. У природі алмаз зустрічається у вигляді окремих кристалів , Зростків, агрегатів (Безбарвних або забарвлених), а також полікристалічних утворень (Баллас, карбонадо). Фізичні та механічні властивості, забарвлення, скульптура поверхні обумовлені перш за все дефектами кристалічної решітки , Наявністю домішок і включень, т. Е. В кінцевому рахунку умовами росту кристалів .

Найбільш поширена гіпотеза генезису природних алмазів стверджує їх глибинне ( магматическое ) Походження при тисках понад 4 ГПа і температурах більше 1000 . Однак включення кальциту , кварцу , бариту , Буттям, виявлені в алмазі, ставлять під сумнів єдиність цієї гіпотези.

Теоретичні передумови отримання алмазів штучним шляхом були науково обґрунтовані в кінці 30-х рр. 20 в. Синтетичний алмаз вперше відтворено отриманий в Швеції (1953), потім в США (1954) і СРСР (1959). Найбільш поширений метод синтезу алмазу з графіту при високих статичних тисках. Синтез відбувається в області термодинамічної стійкості алмаза, т. Е. При тисках 4 -10 ГПа і температурах 1000-2500 , у присутності металів , Що виконують роль розчинників - каталізаторів , Протягом часу від 10-15 с до 1 год (розміри одержуваних монокристалів від 0,1 до 1,5 мм по ребру октаедра ; більші алмази - 8-10 мм - вирощують на приманку понад 100 ч). Після закінчення часу синтезу для запобігання зворотного переходу алмазу в графіт температуру різко знижують, і нова фаза фіксується. Синтетичні алмази утворюються також при дії динамічного високого тиску близько 30 ГПа і температури 3000 і вище (розміри одержуваних цим методом алмазів - 10-30 мкм ). У метастабільних для алмазу умовах при тисках від декількох сотень ГПа до декількох Па і температурах 600-800 синтез ведуть з газової фази ( метан , пропан , двоокис вуглецю і т. п.), як правило на приманку ( епітаксіальне нарощування). При статичному тиску більше 11 - 13 ГПа і температурі вище 2500 можливо перетворення графіт - алмаз без введення активують добавок, а також отримання алмазу з розплаву вуглецю (рис. 2). Синтетичні алмази випускають у вигляді мікропорошків, монокристалів , Полікристалічних структур (баллас, карбонадо), алмазних спеков і пластин з металевою підкладкою.