Diamond. mineral, modificarea cristalină a carbonului pur (C). Diamond are cea mai mare dintre toate materialele cunoscute cu duritate și natură, mulțumită de care este aplicat în multe industrii importante.
diamante naturale. Diamond cristalizeaza într-un sistem de cristal cubic. Cea mai importantă formă cristalografică diamant: octaedru plane--, dodecaedru rombic, cub, și diverse combinații ale acestora; -Curba cu care se confruntă - dodecahedroids, oktaedroidy și cuboizi. Există forme combinate complexe, dubleaza fuziunea legii spinel omologii de germinare și agregate granulare. fețele de cristal sunt acoperite de obicei de creștere cifre și dizolvare sub formă de proiecții individuale și depresiuni.
Soiuri de diamant: Ballas (sferic sferulite structura radiante) Carbonado (cripto și agregate microcristaline de formă neregulată, sau zgură cum ar fi dens), o placă (formă neregulată formație policristalin și fină mazarat).
Dimensiune granule de diamant naturale variază de la microscopice la cristale cântărind sute și mii de carate (1 carat = 0,2 g) foarte mare. minat Mass diamante tipic 0,1-1,0 carate; cristale mari de mai mult de 100 de carate sunt rare. Cel mai mare diamant „Cullinan“ din lume, cântărind 3106 carate, găsite în 1905godu în Africa de Sud; a fost făcută din 105 diamante în t. h. „Star of Africa“ ( „Cullinan I“) în 530,2 carate și „Cullinan II“, în 317,4 carate care sunt inserate în sceptrul regală și coroana imperială Anglia. Ibid găsite Diamond „Excelsior“ în carate 971.5 (1893) și „Jonker“ 726 carate (1934), din care sunt realizate, de asemenea, diamante de diferite dimensiuni.
Pe piața mondială sunt de 2 tipuri de diamante - bijuterii și tehnice. Prin bijuterii sunt diamante formă perfectă, transparență ridicată fără fisuri, incluziuni și alte defecte. Diamante, lustruit speciale „diamant“ fațete, numite diamante. Diamantele bijuterii sunt frecvent utilizate în bijuterii și ca o sursă de încredere de investiții de capital. Pentru toate celelalte specificații sunt extrase diamante, indiferent de calitatea și dimensiunea acestora. diamantele industriale sunt utilizate sub formă de pulberi și monocristale, prin care tăietura format în forma dorită (freze, etc. filieră.).
Proprietăți fizice. Celula unitate de grilaj diamant are forma unui cub. Atomii de carbon C sunt aranjate într-un cub vârfuri la centrele de fețele sale, și în centrele de patru octante neconsecutive. Fiecare atom legat de C 4 vecini apropiați, dispuse simetric la vârfurile unui tetraedru, cea mai legătura „robust“ chimic - covalenta. atomi adiacenți sunt la o distanță de 0,154 nm. Ideal cristal de diamant poate fi imaginat ca o molecula gigant. legătură durabilă între atomii C determină duritatea ridicată de diamant.
Structură similară cu diamant și au celelalte elemente din grupa IV a sistemului periodic al Si, Ge, Sn. Cu toate acestea, în secvența C-Si-Ge-Sn rezistența legăturii covalente descrește în mod corespunzător cu creșterea distanțelor interatomice. Diamond zăbrele cristal sunt, de asemenea, mulți compuși chimici, cum ar fi compuși de elemente din grupele III și V a sistemului periodic (blendă tip zăbrele - ZnS). Structurile acestor compuși (semiconductor) datorită suplimentar legături ionice (adăugarea covalente), elemente de structură aparent mai puternice 4 din al doilea grup aparținând aceleiași perioade a elementelor. De exemplu, un compus de azot cu bor numit borazon nu sunt diamante inferioare cu duritate.
Diamantele solide apar, de asemenea, (olivine, piroxeni, grenade, chromespinellids, grafit, dioxid de siliciu, oxizi de fier și așa mai departe. P.), lichide (apă, dioxid de carbon) și gaz (azot etc.). Incluziunile.
Densitatea de diamant în probe diferite mineralogice a variat 3470-3560 kg / m 3. Densitatea calculată de diamant (pe radiografiile)
3511 kg / m 3. Diamond - standard, scara Mohs duritate număr duritate de 10 (corindon - 9, cuarț - 7, calcit - 3). Un diamant microduritatii masurat piramida adâncitură diamant este 6-70 la 150 GN / m 2 [sau (6-7), 10-15 martie × 10 3 kgf / mm2] conform metodei de testare (în conformitate cu Hrușciov și Berkovichde
10 aprilie kgf / mm 2. Corindon
1,1 x 10 2 kgf / mm2). Duritate diamant pe diferite fețe cristalografice nu este același lucru - este cu fața octaedrice mai solid (111). Diamond este foarte fragil, are clivaj foarte perfect de-a lungul (111). Anizotropiei proprietăților mecanice este luată în considerare în procesul de prelucrare diamant monocristalelor și orientarea lor în instrument cu un singur cip. Modulul lui Young - normale modulul de diamant 1000 GN / m 2 (
13 octombrie dyne / cm2), modulul în vrac de 600 GN / m 2 (
10 12 6 dyne / cm2). Coeficientul termic de dilatare crește liniar cu temperatura de 0,6 x 10 -6 ° C -1 în intervalul 53-303 K 5.7 · 10 -6, în intervalul 1100-1700 K. Coeficientul de conductivitate termică scade odată cu creșterea temperaturii în intervalul 100- 6 400 K 0,8 kJ / m · K (de la
2 cal / sec · cm · G). La temperatura camerei, conductivitatea termică a diamant este mai mare decât cea a argintului și capacitatea termică molară egală cu 5,65 kJ / kmol C-K. Diamond este diamagnetic, susceptibilitatea magnetică pe unitatea de masă egală cu 0,49 x 10 -6 unități CGS la 18 ° C
Culoarea de diamant și claritatea sunt diferite. Sunt diamantele sunt incolore, alb, albastru, verde, galben, maro, roșu (în diferite nuanțe), gri inchis (la negru). Deseori, pictura nu este distribuit uniform. Diamond își schimbă culoarea atunci când este bombardat de a-particule, protoni, neutroni și deutronilor.
Indicele de refracție al diamant este 2,417 (de lungime de undă λ = 0,5893 m), și crește cu temperatură, dispersia 0,063. Unghiul de reflexie totală este de 24 ° 24“. Unele mostre de diamante au anizotropiei optice, cum ar fi birefringență cauzate de tensiuni elastice interne asociate cu neregularități ale structurii cristaline. In cele mai multe diamante luminiscență observat (în porțiunile verzi și albastre ale spectrului), sub acțiunea razelor ultraviolete și raze X, electroni, particule alfa și neutroni. neutronii Iradierea Diamond nu spune-i contracara radioactivitatea reduce densitatea de diamant, „slabeste“, grila și, prin urmare, afectează calitățile sale abrazive. Cele mai multe diamante absoarbe selectiv radiația electromagnetică în domeniul infraroșu al spectrului (λ
8-10 microni) și ultraviolete (sub 0,3 microni). Ele sunt numite diamante de tip 1. Diamonds este mult mai rar de tip 2 (primul descoperit în 1933), fără linii de absorbție în regiunea de 8-10 microni și transparent
0,22. Diamantele sunt întâlnite cu caracteristici mixte, precum și având în unele părți ale semnelor de cristal de tip 1, iar în altele - două. Caracteristicile de bază ale spectroscopice cristalelor sunt bine corelate cu cantitatea de azot conținută în rețeaua de diamant și, aparent, diferențele subtile ale structurii cristaline.
Unitatea propusă Diamond doilea tip 2a și 2b, proprietăți electrice diferite. Rezistivitatea electrică de diamant de tip 1 p
10 decembrie 10 14 ohm-m, Type 2a - p
10 decembrie ohm-m. Diamond aparținând de tip 2B sunt p
0,5 x 10 ohm-m, ele sunt impurității semiconductori de tip p și prezintă fotoconductie când liniile de absorbție expune încălzite lungimi de undă X> 6 microni (ele sunt extrem de rare, sunt vizibile doar în 1952). Există cristale de diamant, cu extrem de mici r rezistență
10 -2. care pot trece curenți mari. Printre Diamonds nepoluprovodnikovyh apar uneori cristale de tip a 2, din care conductivitatea electrică crește dramatic atunci când este iradiat cu particule alfa, electroni și raze gamma. Adâncimea de penetrare a alfa-particule din diamant nu este mai mare de 10 microni, electronii (cu energie
1 MeV) - 1 mm. Un astfel de cristal de diamant pot fi utilizate în contoarele. Avantajele contori diamant este abilitatea de a funcționa la temperatura camerei, funcționarea continuă pe termen lung, emit fascicule înguste de radiații. Acestea pot fi sterilizate, ceea ce este foarte important, de exemplu, pentru cercetarea biologică.
Diamond este rezistent la soluții acide și alcaline (chiar și un punct de fierbere), dizolvat în nitrat topit (nitrat de sodiu sau hidroxid de potasiu) și sodă (t
Explorare și producție. Diamond este cunoscut omenirea timp de multe secole BC. e. Prima mina de diamante din India a început în 6-10 secole - pe cale. Borneo, în 1725 - în Brazilia. Deoarece anii 70 ai secolului al 19-lea centru de diamante miniere în Asia și America de Sud și-a mutat în Africa (mai întâi în Africa de Sud, urmat de Central, Vest și Africa de Est).
Nu există un consens cu privire la geneza de diamante în kimberlites nu este disponibil. Unii cercetători sugerează că diamantul cristalizeaza la adâncimi mari în mantaua superioară, în timp ce alții cred că diamantele sunt formate la adâncimi de 2-4 km în camerele intermediare care apar pe stânci subsol și platforme de acoperire sedimentare.
Extracția primară este din diamante (Masini de introducere de 80-85%) de diferite tipuri genetice (talus, aluvionare, depozitele marine de coastă, care sunt exploatate la un conținut de 0,25-0,50 cts / m 3).
În România, Diamonds au fost descoperite pentru prima dată în 1829 în Urali Mijlociu (în bazinul Koivu). Pe parcursul anilor de putere sovietică în baza de resurse a stabilit URSS de diamant. depozite de diamante identificate în Urali sunt combinate în Urali provincia diamantifere, situat pe pantele vestice ale Sud, Orientul Mijlociu și Urali de Nord, în cazul în care există depozite de un diamante de înaltă calitate. În 1954-1955 depozite de diamante au fost descoperite în Siberia de Est, în Yakutia. provincia diamant siberian este limitată la platforma Siberian; în cadrul acestuia sunt cunoscute ca placer și depozitelor primare (acestea din urmă kimberlit reprezentat formă tubulară). Depozite concentrate în vestul Yakutia (tub "World", "succes" "Aikhal" et al.). Diamantele sunt, de asemenea, găsite în Timan.
Peste 80% din diamante minat utilizate în industrie. Până în anii '30 ai secolului 20 primul loc în diamante din lume a avut loc ferm Uniunea Africii de Sud (1961 - Republica Africa de Sud) dominată de bijuterii pietre. Ulterior, datorită creșterii puternice a cererii de diamante industriale, în primul rând de numărul de diamante minat mutat Zair, în cazul în care există rezerve mari de diamante industriale.
Dezvoltarea depozitelor de diamant. depozite aluvionare de diamant a dezvoltat metoda deschisă folosind excavatoare sau trageți. Extracția de roci diamant purtătoare ale tuburilor se realizează folosind inițial minele turnate deschise; la adâncimi mari sunt transferate în metoda subterană de dezvoltare. miniere subterane include camere magazinirovanie de roci diamantifere, și eliberarea acestora pentru a transporta minereu trece prin orizonturile.
Extrasă rocă diamantifere după tratarea prealabilă (în nisip - particule de argilă și îndepărtarea pietricele mari, kimberlit - concasare și măcinare selectivă) pentru a se obține un concentrat îmbogățit în jiguri sau suspensii grele (vezi concentrare gravitațională.). Eliminarea diamant din concentrat atinge 96% din conținutul său în masa de rocă.
diamante sintetice este diamant produs prin mijloace artificiale de compuși de carbon și carbon non-diamant. diamant sintetic are o structură cristalină și compoziția chimică a principalului diamant natural.
Compoziția chimică a diamantului este definită la sfârșitul secolului al 18-lea. Aceasta a dat naștere la numeroase încercări de a produce diamante artificiale (sintetice) în diferite țări. sinteza de încredere de diamante obținute la mijlocul anilor '50 ai secolului 20, aproape simultan în mai multe țări (Statele Unite ale Americii, Suedia, Africa de Sud).
Diamond este modificarea carbon cristalin stabil numai la presiune ridicată. Presiunea echilibrului termodinamic dintre diamant și grafit la zero absolut (0 K = -273,16 ° C) de aproximativ 1500 MN / m 2 (15 kbar) și crește cu creșterea temperaturii. La o presiune mai mică decât grafit rezistent la echilibru și la o mai mare - Diamond. Cu toate acestea intertransformari de diamant grafit și grafit în diamant, la o presiune mai mică sau, respectiv, mai mare decât echilibrul să aibă loc la o rată apreciabilă numai la temperaturi ridicate. Prin urmare, diamant la presiune normală și la temperaturi de până la 1000 ° C rămâne timp practic nelimitat (starea metastabilă).
Conversia directă a grafitului la diamant necesită temperatură ridicată și presiune ridicată, respectiv. Prin urmare, pentru ușurința sintezei utilizând diferiți agenți care promovează sau distrugerea zabrele deformarea cristalului de grafit sau de a reduce energia necesară pentru reglarea acesteia. Astfel de agenți pot avea un efect catalitic. Procesul de sinteză diamant este explicată prin dizolvarea sau grafit sub formă de compuși instabili cu carbon, care este separată de soluția sau descompunerea compușilor cristalizeaza sub formă de diamant. Rolul acestor agenți pot juca unele metale (de exemplu, fier, nichel și aliaje ale acestora).
Substanțele utilizate în sinteză sau adăugate la amestecul de reacție, pot fi incluse în diamant ca impurități, provocând astfel o parte din proprietățile lor (în principal electrice și optice). De exemplu, impuritatea de bor informează culoarea cristalului de diamant de la albastru deschis la roșu închis; bor și aluminiu IMPART diamante dependență anumită temperatură a rezistivității. Forma și culoarea cristalului de asemenea, depinde de temperatura: pentru sinteza la temperatură ridicată caracterizată prin îmbunătățite cristale octaedrice transparente. Reducerea temperaturii conduce la cristale cuboctahedral și cubice sub formă de cristale cubice negre sunt formate de obicei în zona de temperatură scăzută. cristale de diamant microscopici pot fi preparate fără catalizatori și în comprimarea grafitului în unda de șoc.
o creștere relativ rapidă a cristalelor de diamant sintetic și impuritățile specifice determină proprietățile lor fizice și mecanice specifice. Variind condițiile de sinteză permite obținerea unor cristale de diferite dimensiuni (pana la 4 mm), gradul de perfecțiune, puritate și, prin urmare, cu proprietăți fizice dorite mecanice și alte. În anumite condiții de agregate de formă de tip Ballas microcristaline (câțiva mm în diametru) și Carbonado caracterizate prin rezistență ridicată și, în special, rezistența la sarcini de șoc.