Чтобы графит стал алмазом
Чтобы графит стал алмазом
Изучая свойства драгоценных камней, ученые 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 ученые 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 потрясенных 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 темных сил. Исследователей лее это навело на мысль, что алмаз – вещество горючее.
Прошло 80 лет, и французский ученый Лавуазье снова провел опыты с нагреванием различных веществ. На этот раз нагревание производилось одной двояковыпуклой линзой. Лавуазье попробовал нагреть кусок железа, и оно, конечно, расплавилось. Золото поддалось еще 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. Ученый догадывался, что произойдет 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 нем иначе. При нагревании и графит, и алмаз сгорают, превращаясь в углекислый газ.
Французский ученый Лавуазье
А нельзя ли в таком случае получить алмаз искусственным путем 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 все 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 твердые 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 твердый природный минерал.
Много было сделано попыток в получении искусственного алмаза. Но лишь в середине XX века пришел к ученым настоящий успех. Это произошло в Швеции. 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 все тот же обыкновенный графит, из которого делают стержни для простых карандашей.
Через два года американским ученым удалось синтезировать алмаз. А в конце 50–х годов XX века алмазные кристаллы получили и наши ученые. 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. Непревзойденная твердость алмаза находит тысячи применений. Он нужен при гранении, полировании, шлифовке, заточке, резании, гравировании. Алмазный диск не толще бумаги позволяет измерять температуру звезд: телескоп на борту самолета поднимают в верхние слои земной атмосферы, он фокусируется на звезде, а в это время алмазную пластинку помещают на пути светового луча. Она улавливает тепло далекого небесного тела и передает его датчику* Алмаз очень хороший проводник тепла, и термометры на его основе улавливают тысячные доли градуса.
Алгдазы применяют для передачи сигналов в аппаратах связи. Алмазный кубик величиной с булавочную головку, покрытый тонкой золотой пленкой, входит в мощные передатчики. Именно с помощью них транслируются телевизионные сигналы и ведутся международные переговоры.
Из искусственного алмаза изготавливают сверхострые скальпели, которыми глазные хирурги удаляют катаракты. На таких скальпелях даже под микроскопом с тысячным увеличением не удается разглядеть неровности!
До открытия способа получения искусственных алмазов во всем мире существовали тайные промыслы по изготовлению поддельных алмазов. Поддельные бриллианты называются стразами. Для изготовления стразов использовали свинцово–борное стекло. По составу оно сходно с оптическим стеклом. Чтобы изготовить какой–либо поддельный крупный алмаз искусному мастеру нужно было лишь увидеть сам образец. Искусственный бриллиант мог обмануть взор обычных людей, но на самом деле по свойствам своим он совсем не похож на алмаз. Стразы тяжелее алмаза и, конечно, не такие твердые. Кварц или корунд сразу же оставят на нем царапину, чего истинный алмаз никогда не допустит. И вот еще очень важное отличие: алмаз, сколько ни держи его в руке, всегда будет холодным. А страз быстро согревается. У настоящих алмазов верхняя грань сверкает ярким блеском, а нижняя светится металлическим блеском. Стразы этого делать не умеют.
Ученые нашей страны создали еще один вид искусственных кристаллов, которые очень похожи на натуральные бриллианты. Их называют фианиты. Фианиты трудно переоценить. Сочетание свойств, которыми наградили их создатели, не встречаются ни у одного другого кристалла – натурального или синтетического. Они тугоплавкие, не окисляются и не испаряются при высоких температурах. По твердости уступают лишь алмазу и корунду. Замечательны их оптические свойства – отменная прозрачность и высокое светопреломление.
И, кроме того, фианиты очень красивые. В ювелирных украшениях они смотрятся как чистый бриллиант.
Шахтерская деревушка Бо Рай на юго–востоке Таиланда совсем не напоминает рай. Она напоминает скорее дикий Запад. Покосившиеся лачуги, пыльные улицы, бредущие с кирками и лопатами угрюмые старатели. Люди исподлобья смотрят на каждого гостя этих мест. «Кто ты и что тебе здесь надо?» Бо Рай охвачен рубиновой лихорадкой. На околице деревни – разрытые бульдозерами холмы, копошащиеся в красноватом песке старатели. Среди них женщины и даже дети...
Двое вооруженных пистолетами хозяев шахты наблюдают за рабочими. Ни один камешек не должен пропасть!
Но один человек все–таки пронес мимо стражи великолепный продолговатый рубин стоимостью в 7 тысяч динаров.
Было это на острове Сарандиб в Шри–Ланке. Там находится богатое месторождение рубинов. Этот человек обрил голову и отлил себе колпак из меди. В колпаке он просверлил много–много дырочек, так что колпак был похож на сито. Затем сделал в нем место для драгоценного камня, расширив углубление в области затылка. Он надел этот колпак на голову и не снимал его, пока сбритые волосы не отросли и не выступили из отверстий. Отросшие волосы, пробиваясь сквозь отверстия, обвили весь колпак так, что скрыли его полностью.
Спрятав рубин под колпак, в одежде нищего, опираясь на посох, прошел этот хитрец мимо стражи, и стражники даже не взглянули на пего. Откуда им было знать, что этот нищий – обладатель драгоценнейшего из всех к ору ядов.
На вопрос, что такое «корунд», большинство опрошенных пожмет плечами и скажет, что слыхом не слыхивали, видом не видывали, что это такое. Найдутся такие, что вспомнят: из корундов – природного минерала – получают наждачный порошок, которым чистят металлические изделия. Но если спросить, что такое сапфир, что такое рубин? С этим вопросом большинство справятся блестяще: конечно же, это драгоценные, очень красивые камни. А ведь сапфир и рубин – тоже корунды, или, говоря химическим языком, окись алюминия. В зависимости от того, какие примеси эта окись содержит: хром, железо и другие тяжелые металлы, она обретает различную окраску. Именно они придают корундам различный цвет.
Прозрачные корунды, окрашенные в красный цвет, называются рубинами. Самое необыкновенное в рубинах – их способность излучать свет. В них словно полыхает красное пламя. В чем секрет этого камня? В том, что атомы хрома – та самая волшебная примесь – не только придают рубину его великолепный цвет, но и излучают свет. Они заряжаются энергией солнечных лучей и сами начинают лучиться.
Особенно необыкновенна игра света в рубинах–астериксах. Вот как описывает такой камень в своей повести «Суламифь» А.И. Куприн: «На указательном пальце левой руки носил Соломон гемму (т. е. камень с резным украшением – авт.) кроваво–красного цвета, извергавшую из себя шесть лучей жемчужного цвета. Много сотен лет было этому кольцу, и на оборотной стороне его камня вырезана была надпись: „Все проходит”».
Астерикс с его жемчужными лучами – не вымысел писателя. Просто среди рубинов изредка встречаются камни с включениями не хрома, а другого минерала – рутила. Рутил делает рубин еще драгоценнее. В таких камнях отчетливо видно сияние многолучевой звездочки.
Имя свое рубин получил из–за своего цвета – по–латыни «рубин» означает – «красный». С древности почитали рубин на Востоке. Он был и желанным украшением, и талисманом. Названия его – «ратнарадж» и «ратнаярк», «царь самоцветов» и «вождь самоцветов» – говорят о том, как относились к рубину народы Индии. В старинном индийском предании рассказывается: «Яркое солнце Юга несет живые соки великого Асура, из которого рождаются камни. Налетает ураганом на них вечный соперник богов, царь Ланки... Падают капли тяжелой крови на лоно реки, в глубокие воды, в отражение прекрасных пальм. И называлась с тех пор река Раванангой, и загорелись с тех пор капли крови, превращенные в камни рубина, и горели с наступления темноты сказочным огнем, горящим внутри, и пронизывали воду этими огненными лучами, как лучами золота».
Самыми ценными рубинами считаются камни красного цвета с легким фиолетовым оттенком. Меньше ценятся коричневые рубины. Лучшие камни добываются из месторождений Бирмы. Они кроваво–красного цвета, так называемого цвета «голубиной крови»; если в них есть темные тона, то их называют рубинами «бычьей крови»; если светлые – просто вишневыми рубинами.
Красивые крупные рубины встречаются в природе намного реже алмазов. Например, за 100 лет, с 1870 года по 1970 год, было найдено свыше 300 кристаллов алмазов с массой более 200 карат. А таких же рубинов – всего несколько штук.
История особенно знаменитых рубинов, так же, как и алмазов, полна кровавых тайн.
Уже шесть Ееков известен «Рубин Тимура», весом 352 карата. На этом камне выгравировано шесть надписей. Были и еще три надписи, однако новые хозяева вывели их, чтобы камень не напоминал о прошлом. Из одной надписи ясно, что в 1398 году хозяином его стал великий предводитель монгол Тимур. В России и Европе его называли Тамерлан. Камень стал его военной добычей при захвате Дели. Наследником этого грозного полководца был сын Тимура Шахрух. Его имя тоже было начертано на камне. Шахруха сменил .последний из династии Тимура Мухаммед Улугбек, известный астроном. Это случилось в 1447 году. Эта дата и имя Улугбека сохранились в надписи на кристалле.
Улугбек был любимым правителем самаркандцев, но правил он недолго. Через два года он был убит по приказу собственного сына. После его смерти власть перешла к новой династии – семейству Сафави. И рубин, словно императорская корона, вместе с властью перешел к шаху Сафави. А что было дальше? И об этом рассказывают надписи на рубине. Один из шахов новой династии Аббас Сафави подарил «Рубин Тимура» Великому Моголу Джахангиру. Он повелел начертать на камне свое имя и имя отца, Великого Акбара. Его сменил шах Джахан. Этот шах любил возводить прекрасные дворцы, мечети и другие архитектурные шедевры. Например, он построил в городе Агре великолепный мавзолей Тадж–Махал, памятник любимой жене. Другое его знаменитое сооружение – Павлиний трон в зале приемов в Дели. Он был украшен, можно сказать усеян, драгоценными камнями. Среди них полыхал красным пламенем «Рубин Тимура».
Следующее имя на камне – шах Джахан. Он был свергнут своим сыном Аламгиром. И тот немедленно выгравировал на рубине свое имя. Но вот могущество Великих Моголов стало ослабевать и, наконец, во время правления шаха Мухаммеда династия пала. В 1739 году шах Надир вторгся в Индию и захватил Дели. Много добычи вывез он из этого города, в том числе и «Рубин Тимура», хранивший летопись времен. Долгое время он находился в Лахоре. А в XIX веке был поднесен хозяевами Ост–Индской кампании английской королеве Виктории.
Второй очень знаменитый рубин из сокровищ британской короны – «Черный принц». «Черным принцем» называли сына английского короля Эдуарда III, и камень получил свое название именно от него. Первое упоминание об этом рубине относится к 1367 году. Тогда им владел правитель Гранады. В битве при Нагере, в Северной Испании, сын Эдуарда III спас испанцев от поражения и в награду получил драгоценный рубин. Этот камень имеет неправильную форму, длина его около 5 сантиметров. Но цвет и свет его лучей необыкновенны. «Черный принц» знаменит не только своей красотой. Однажды он спас жизнь английскому королю Генриху V. В одной из битв удар меча пришелся прямо по камню, который украшал шлем короля.
Сейчас рубин «Черный принц» хранится как особая ценность английских королей.
«Вот рубин, он врачует сердце, мозг, силу и память человека...» – говорится в одном древнем манускрипте. Египтяне считали, что рубин обнаруживает яд, хранит от колдовства и излечивает головную боль. Китайские хироманты и до сих пор по рубину предсказывают будущее.
Самые большие месторождения рубина нашли в Бирме, Таиланде, Танзании и на Шри–Ланке, том самом острове, с которого человек в медном колпаке вынес красный продолговатый рубин стоимостью 7 тысяч динаров.