И области их применения

Удельный вес алмазов колеблется от 3,47 до 3,56 г/см³ и зависит от структуры камня, содержания примесей и их количества. Средний удельный вес алмазов равен 3,52 г/см³. Алмазы карбонадо вследствие их пористости и наличия включений угля и графита обладают обычно низким удельным весом, который колеблется от 3,012 до 3,416 г/см³.

Алмазы преимущественно бывают бесцветные и прозрачные, но встречаются и алмазы с различными оттенками – коричневого, красного, желтого, синего, голубого, зеленого и других цветов. Известны также алмазы черного цвета. Предполагают, что окраска алмазов зависит от примесей раз­личных металлов, присутствующих в незначительных количествах. Часто окраска алмазов обусловлена включениями, появившимися или в процессе роста кристалла, или после его образования. Встречаются кристаллы алмаза в «рубашке», состоящей из окислов железа, марганца и кальция.

Абсолютно прозрачные алмазы – голубовато-белые кристаллы, или алмазы чистой воды, – довольно редки и очень высоко ценятся.

При нагревании окраска некоторых алмазов может изменяться, но со временем их первоначальный цвет восстанавливается. Иногда окраска алмаза бывает связана с поверхностными зонами кристалла и исчезает после огранки. Облучение алмазов в атомном реакторе изменяет их цвет. Одновременно с изменением окраски алмазы приоб­ретают радиоактивные свойства, которые исчезают через несколько дней.

В настоящее время алмазы можно окрашивать в голубой цвет ис­кусственно – путем соответствующей бомбардировки электронами или гамма-лучами.

Прозрачные кристаллы отличаются очень сильным алмазным блес­ком, у непрозрачных он слегка жирноватый и металлический. Силь­ный блеск алмаза обусловлен высоким показателем преломления и большой дисперсией. Показатель преломления его колеблется от 2,402 до 2,465, дисперсия составляет 0,063.

Луч света, входя в кристалл, претерпевает у противоположной поверхности полное внутреннее отражение, а при выходе снова рас­падается на составные лучи спектра и дает ту замечательную игру цветов, которая так ценится в ювелирных алмазах.

Под действием некоторых лучей алмазы излучают видимый свет– люминесцируют. Цвет и интенсивность свечения в различных лучах изменяются в больших пределах. Катодные и рентгеновские лучи вызывают свечение почти всех разновидностей алмазов, в ультрафиолетовых лучах светятся только некоторые из них. В катодных лу­чах светятся также многие другие минералы, поэтому в обогатитель­ной практике применяются в основном рентгеновские лучи, которые обеспечивают высокую селективность и почти полное свечение в них кристаллов алмаза. В качестве возбудителей люминесценции алмазов используют также облучение g- и b-частицами – радиоактивное излучение изотопов. Алмазы карбонадо не люминесцируют, но в катодных лучах светятся красным цветом.

Алмаз не магнитен, но отдельные его разновидности обладают слабыми парамагнитными свойствами, близкими к свойствам кварца. Магнитные свойства некоторых кристаллов алмаза могут вызываться присутствующими в них включениями, имеющими повышенную магнитную проницаемость (магнетит, ильменит).

Обычные алмазы не электропроводны, но некоторые разновидности обладают пиро- и пьезоэлектрическими свойствами. В результате облучения отдельных кристаллов алмаза ультрафиолетовыми или другими лучами они приобретают свойство фотопроводности – начинают заметно проводить электричество. При трении кристаллов о сукно они электризуются положительным зарядом.

В настоящее время делаются попытки вводить мельчайшие частицы алюминия в обычные алмазы диффузией при высоких температурах. Эксперименты показывают, что введение таких примесей является од­ним из методов превращения обычных алмазов в полупроводники без ухудшения их основных свойств.

Установлено, что алмазы могут применяться в качестве заменителей кристаллов германия и кремния в полупроводниках – триодах (транзисторах) для промышленных и оборонных целей. Несмотря на то, что большинство алмазов являются непроводниками, некоторые голубые алмазы, представляющие собой хорошие полупроводники, могут работать в транзисторах. Если германиевый транзистор может быть использован при температурах до 75 °С, а транзистор из кристалла кремния – при температурах до 125 °С, то алмазные транзисторы мо­гут применяться при температурах до 500 °С.

Голубые алмазы могут быть применены для измерения малейших изменений температуры. Чувствительность алмаза как элемента термометра (термистора) достигает 0,002 °С. Они могут успешно конкурировать с другими термисторами вследствие высокой кислотоупорности и термостойкости. Полагают, что эти алмазы могут сыграть важную роль в космических полетах и в медицине.

Алмазы не растворяются в кислотах и царской водке даже при нагревании. В расплаве соды или калиевой селитры или при кипяче­нии со смесью двухромовокислого калия и серной кислоты поверхность алмаза окисляется.

Алмаз хорошо проводит тепло. Продолжительное нагревание в воздухе при температуре 850–1 000 °С или быстрое разогревание в струе кислорода при температуре 720–800 °С приводит к сгоранию алмаза, который превращается в углекислоту. При нагревании без доступа воздуха до 2 000–3 000 °С алмаз переходит в графит.

Крупность алмазов измеряется в метрических каратах: один метрический карат равен 0,2 г. Самый крупный из найденных алмазов («Куллинан») весил 3 025,75 кар. Однако кристаллы крупнее 1 ка­р встречаются редко, алмазы весом в несколько десятков карат считаются уже большой редкостью.

По назначению алмазы разделяют на ювелирные и технические. До 80 % добываемых в мире алмазов используется в промышленности и около 20 % применяется как ювелирные. В настоящее время легче назвать области науки и техники, где алмазы не используются, чем перечислять все области, где они применяются или могут применяться.

Наиболее крупные и красивые кристаллы алмазов являются драгоценными камнями, используются в ювелирном деле и называются ювелирными алмазами. Ювелирные алмазы лучшего качества должны иметь совершенную форму, высокую прозрачность, красивую и равномерную окраску без трещин и включений. По степени прозрачности и блеску различают камни первой, второй и третьей воды. После огранки ювелирные алмазы называют бриллиантами.

К техническим относятся алмазы, непригодные для ювелирных целей. Среди них различают несколько сортов: борт, карбонадо, баллас. В число технических алмазов включают также алмазы ювелирно­го размера, но не обладающие качествами, позволяющими использовать их как ювелирные.

К бортам относят недостаточно чистые камни или сростки кристаллов. В зависимости от внешней формы, цвета, наличия трещин их делят на несколько классов. Дробленый борт представляет собой определенный тип алмазов, имеющих радиальную или беспорядочную кристаллическую структуру без ясных плоскостей расслаивания, пригодных только для дробления и получения из них таким путем порошка.

Карбонадо – это разновидность алмазов мелкокристаллической структуры и темной окраски. Цвет у них бывает от черного до темно-синего. Поверх­ность кристалла – черная, блестящая, со смолистым или полуметаллическим оттенком.

Балласы – это те же борты, но шарообразной формы. Ядро балласа имеет крупнокристаллическое строение, поверхность у него – тонкозернистая. Эта особенность строения балласов делает их более крепкими по сравнению с бортами.

Технические алмазы благодаря высокой твердости применяются в стекольной промышленности, граверном деле, точной механике, в производстве режу­щего инструмента и первоклассного абразива.

Алмазы находят применение в качестве подшипников в хронометрах, счетчиках, измерительных и других приборах, где требуется высокая точность. Такие важные свойства, как большая твердость, вы­сокое сопротивление истиранию, низкий коэффициент трения, весьма малые коэффициенты линейного и объемного расширения, сопротивление коррозии делают алмазы идеальным подшипниковым материалом.

Алмазные волоки незаменимы для волочения проволоки, для ко­торой требуется особая точность размера, совершенная округлость и гладкая поверхность. Стойкость алмазных волок в сотни раз выше стойкости твердосплавных волок. Они обеспечивают получение прово­локи с более жесткими допусками и высокую производительность во­лочения.

Крупнейшим потребителем алмазов среди капиталистических стран являются США. За неимением собственных источников алмазного сырья США приходится ввозить в большом количестве ограненные технические алмазы и алмазные инструменты из Европы, Израиля и других стран. США ежегодно ввозят 60–80 % всей мировой добычи алмазов. Однако удельный вес США в потреблении технических алмазов за последние годы снижается. Это объясняется резким увеличением потребления алмазов в других странах.

Так, Япония потребляет большое количество алмазной пудры, в виде которой в последнее время используется около 85 % всего количества технических алмазов, потребляемых в стране. Здесь имеется много предприятий по производству алмазного инструмента – стеклорезов, волок, буровых коронок и инструмента для правки шли­фовальных кругов.

Неизменно возрастает потребление ювелирных алмазов, и спрос на них значительно превышает предложение. Одновременно развивает­ся и гранильное производство, сосредоточенное в настоящее время в Бельгии, Израиле, США, Германии и ЮАP. Эти страны являются главными потребителями ювелирных алмазов.