Свойство, которое объясняет яркий алмазный блеск камня и которое сделало его царём камней, затмившим своей красотой все другие драгоценные камни, – высокое светопреломление. Оно, так же, как и твёрдость, у алмазов намного выше, чем у других минералов. Этим объясняется игра бриллиантов, то есть огранённых алмазов. «Это свет солнца, сгустившийся в земле и охлаждённый временем… он играет всеми цветами, но сам остаётся прозрачным, словно капля воды». Так пишет о царе камней – алмазе – А. И. Куприн в своей повести «Суламифь».
Когда был изучен состав алмаза, выяснилось, что он состоит из углерода, того же самого, что и графит. Камень удивил всех ещё раз. Как это – тусклый и невзрачный графит состоит из того же, что и сияющий всеми цветами радуги алмаз? Но дело в том, что свойства вещества зависят не только от того, из атомов какого элемента оно состоит, но и от взаимного расположения и связей этих атомов, от его атомной структуры. В графите атомы углерода располагаются в виде листов. А в пределах листа расположены по шестиугольнику. В алмазе же атомы образуют гораздо более плотную пространственную упаковку, которая называется алмазной решёткой. Такое взаимное расположение атомов углерода и определяет замечательные оптические свойства алмаза: в нём так чудесно и радужно преломляется свет. Но почему же в недрах Земли из одного и того же углерода образуются такие разные вещества? Потому, что на образование минерала больше всего влияет давление под которым он образуется.
Алмаз состоит из углерода на 96–98 процентов. Остальное составляют примеси магния, алюминия, железа, марганца и других металлов. Совершенно бесцветные алмазы встречаются довольно редко. Обычно у них есть хотя бы один оттенок. Но встречаются и интересно окрашенные камни – оранжевые, жёлтые, голубые, синие, розовые, коричневые, чёрные.
Долгое время алмазы добывали только в Индии, в местах, где потом появилось знаменитое государство Голконда. Именно здесь были найдены знаменитые алмазы «Кох-и-нор», «Орлов», «Шах» и другие. Из Индии алмазы попадали в Грецию и другие страны Европы. В XVIII веке месторождение алмазов было найдено в Бразилии. Всё началось с того, что один крестьянин в каменоломне, недалеко от горы Лапа, нашёл красивый твёрды камешек. Он продал его ювелиру, и в Бразилии началась настоящая алмазная лихорадка. Вскоре эта страна вышла на первое место в мире по добычи алмазов.
В 1867 году обнаружили алмазы в Южной Африке. На берегу реки Оранжевой дети нашли несколько красивых блестящих камешков. Камни попали к фермеру Ван Никерку, и он начал первый вести поиск алмазов. А в июле 1879 года группа искателей нашла месторождение алмазов вблизи посёлка Кимберли.
В России первый алмаз нашли в 1829 году на Урале на крестовоздвиженском золотом прииске. Четырнадцатилетний мальчик Паша Попов, промывая золото, нашёл крупный кристалл алмаза. Вскоре были найдены россыпи алмазов у деревни Северной. А в 1949 году разведочная партия Г. Х. Фанштейна выявила алмазные россыпи в Якутии.
Чтобы графит стал алмазом
Изучая свойства драгоценных камней, учёные пробовали нагревать их, чтобы проверить, как поведут они себя при высокой температуре. Почти все камни на глазах меняли свой цвет, и это было удивительно. Но больше всех драгоценных камней удивил исследователей алмаз – он взял да и исчез.
Это произошло в 1694 году, когда учёные Флорентийской академии наук решили проверить, что будет, если нагреть алмаз. Нагревали двумя большими линзами, которые могли с необыкновенной силой концентрировать солнечные лучи. В фокусе температура поднималась до 1000 градусов! И вот стали нагревать камешек алмаза. Он нагревался, нагревался и вдруг на глазах у потрясённых почтенных академиков испарился! Алмаза не было видно, словно он не лежал только что на столе, где проводился опыт. Многие из наблюдавших за опытом решили, что это просто фокус. Кто-то даже посчитал, что это проделки тёмных сил. Исследователей же это навело на мысль, что алмаз – вещество горючее.
Прошло 80 лет, и французский учёный снова провёл опыты с нагреванием различных веществ. На этот раз нагревание производилось одной двояковыпуклой линзой. Лавуазье попробовал нагреть кусок железа, и оно, конечно, расплавилось. Золото поддалось ещё быстрее. Ни за что не хотела плавиться платина. Уголь, который был на очереди следующим, сгорел без остатка. Затем Лавуазье поместил в сосуд из тугоплавкого стекла бриллиант. Учёный догадывался, что произойдёт с ним. Сверхстойкий камень должен сгореть. Так и произошло. Бриллиант, страдая от нестерпимой жары, вспыхнул ярким прекрасным пламенем и исчез. Сгорел без остатка.
Теперь нам легко объяснить, почему это произошло. Ведь мы знаем, что алмаз состоит из углерода. Такой же химический состав имеет другой минерал – графит. Только атомы углерода располагаются в нём иначе. При нагревании и графит, и алмаз сгорают, превращаясь в углекислый газ.
А нельзя ли в таком случае получить алмаз искусственным путём из того же графита? Ведь для того, чтобы он образовался в природе, нужны века. А тут бери графит, перестраивай атомы углерода в таком порядке, какой он бывает у алмаза, – и всё готово. Но это только легко сказать. А как это сделать на практике? К каким только ухищрениям ни прибегали, чтобы получить искусственный алмаз. Иногда при нагревании графита или других углеродистых веществ удавалось получить какие-то прозрачные твёрдые кристаллы. Но потом оказывалось, что ничего общего с природным алмазом у них нет. А ведь алмаз – это не только камень большой ювелирной ценности. Он обладает высокой технической ценностью – это самый твёрдый природный материал.
Много было сделано попыток в получении искусственного алмаза. Но лишь в середине XX века пришёл к учёным настоящий успех. Это произошло в Швейцарии. При огромных давлениях и температурах – ведь именно такие условия нужны для образования природного алмаза – был получен первый искусственный алмазик. Для этого использовали мощнейшие прессы. А веществом, которое превращали в алмаз, был всё тот же обыкновенный графит, из которого делают стержни для простых карандашей.
Через два года американским учёным удалось синтезировать алмаз. А в конце 50-х годов XX века алмазные кристаллы получили и наши учёные. Алмаз родился при температуре 2000 градусов, при давлении 50 тысяч атмосфер!
Небольшими и совсем невзрачными были первые искусственные кристаллы царя камней и минералов. Но ведь кроме алмазов-царей, лучистых и служащих для ювелирных украшений, нужны и алмазы-рабочие, которые будут приносить пользу в промышленности. Самая главная задача – наладить их производство в больших количествах. И эта задача была решена.
Теперь в промышленности алмаз почти первый друг и помощник. Непревзойдённая твёрдость алмаза находит тысячи применений. Он нужен при гранении, полировании, шлифовке, заточке, резании, гравировании. Алмазный диск не толще бумаги позволяет измерять температуру звёзд: телескоп на борту самолёта поднимают в верхние слои земной атмосферы, он фокусируется на звезде, а в это время алмазную пластинку помещают на пути светового луча. Она улавливает тепло далёкого небесного тела и передаёт его датчику. Алмаз очень хороший проводник тепла, и термометры на его основе улавливают тысячные доли градуса.
Алмазы применяют для передачи сигналов в аппаратах связи. Алмазный кубик величиной с булавочную иголку, покрытый тонкой золотой плёнкой, входит в мощные передатчики. Именно с помощью них транслируются телевизионные сигналы и ведутся международные переговоры.
