Чтобы графит стал алмазом

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.

Из искусственного алмаза изготавливают сверхострые скальпели, которыми глазные хирурги удаляют катаракты. На таких скальпелях даже под микроскопом с тысячным увеличением не удаётся разглядеть неровности!

До открытия способа получения искусственных алмазов во всём мире существовали тайные промыслы по изготовлению поддельных алмазов. Поддельные бриллианты называют 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 твёрдые. Кварц или корунд сразу же оставят на нём царапину, чего истинный алмаз никогда не допустит.

И вот ещё 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.

Учёные нашей страны создали ещё 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 твёрдости уступают лишь алмазу и корунду. Замечательны их оптические свойства — отменная прозрачность и высокое сопротивление.

И, кроме того, фианиты очень красивы. В ювелирных украшениях они смотрятся как чистый бриллиант.