Diamant

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită la 9 octombrie 2022; verificările necesită 6 modificări .
Diamant

Diamant în roca părinte
Formulă C
Masa moleculara 12.01
amestec N
Stare IMA valabil
Sistematică conform IMA ( Mills et al., 2009 )
Clasă elemente native
grup Polimorfi de carbon
Proprietăți fizice
Culoare Incolor, galben, maro, albastru, albastru deschis, verde, rosu, roz, negru
Culoarea liniuței Dispărut
Strălucire Diamant
Transparenţă Transparent
Duritate zece
fragilitate durată
Clivaj Perfect de {111}
îndoire concoidal până la aşchiat
Densitate 3,47-3,55 g/cm³
Proprietăți cristalografice
grup de puncte m3m (4/m -3 2/m) - hexoctaedric
grup spațial Fd3m (F4 1 /d -3 2/m)
Singonie cub
Înfrățirea gemenii de germinare conform legii spinelului sunt comune
Proprietati optice
tip optic izotrop
Indicele de refracție 2.417-2.419
Birefringență absent deoarece este izotrop optic
relief optic moderat
Dispersia axelor optice puternic
Pleocroismul nu pleocroic
Luminescență albastru, verde, galben, roșu
 Fișiere media la Wikimedia Commons

Diamantul (din Pratürk . almaz, lit. „invincibil”, prin arabă ألماس ‎ ['almās] și în altă greacă ἀδάμας „indestructibil”) este un mineral , o formă alotropă cubică a carbonului [1] .

În condiții normale , este metastabil , adică poate exista la nesfârșit. În vid sau într-un gaz inert la temperaturi ridicate, se transformă treptat în grafit [2] [3] [4] . Cele mai dure minerale de referință pe scara Mohs .

Proprietăți fizice și mecanice

Principalele caracteristici distinctive ale diamantului sunt duritatea cea mai mare dintre minerale (și, în același timp, fragilitatea), cea mai mare conductivitate termică dintre toate solidele 900-2300 W / (m K) [5] , un indice de refracție mare și o dispersie mare . Diamantul este un semiconductor cu decalaj larg cu o bandă interzisă de 4,57 eV [6] . Diamantul are un coeficient de frecare foarte scăzut pentru metalul în aer - doar 0,1, care este asociat cu formarea de pelicule subțiri de gaz adsorbit pe suprafața cristalului, care joacă rolul unui fel de lubrifiant. Când astfel de filme nu se formează, coeficientul de frecare crește și ajunge la 0,6–1,0 [7] . Duritatea ridicată determină rezistența excepțională la uzură a diamantului la abraziune. Diamantul are, de asemenea, cel mai mare (comparativ cu alte materiale cunoscute) modul de elasticitate și cel mai mic raport de compresie .

Energia cristalului este de 105 J /mol, energia de legare este de 700 J/mol, care este mai puțin de 1% din energia cristalului.

Punctul de topire al diamantului este de aproximativ 3700–4000°C la o presiune de ~11 GPa [8] . În aer, diamantul arde la 850–1000 °C , iar într-un curent de oxigen pur arde cu o flacără albastră slabă la 720–800 °C , transformându-se complet în dioxid de carbon. Când este încălzit la 2000 °C fără acces la aer, diamantul se transformă spontan în grafit în 15-30 de minute și se descompune exploziv în bucăți mici [9] [10] , la temperaturi peste 2000 K , comportamentul caracteristicilor termodinamice ale diamantului ( capacitatea termică , entalpia ) odată cu creșterea temperaturii devine caracter anormal [11] .

Indicele mediu de refracție al cristalelor de diamant incolore în galben este de aproximativ 2,417, iar pentru diferite culori ale spectrului acesta variază de la 2,402 (pentru roșu) la 2,465 (pentru violet). Dependența indicelui de refracție de lungimea de undă se numește dispersie , iar în gemologie acest termen are o semnificație specială, definită ca diferența indicilor de refracție ai unui mediu transparent la două lungimi de undă specifice (de obicei, pentru perechile de linii Fraunhofer λ B \u003d 686,7). nm și λ G \u003d 430,8 nm sau λ C = 656,3 nm și λ F = 486,1 nm) [12] . Pentru diamant, dispersia D BG este 0,044, iar D CF = 0,025 [12] .

Una dintre proprietățile importante ale diamantelor este luminiscența . Sub acțiunea luminii solare și în special a razelor catodice , ultraviolete și a razelor X , diamantele încep să luminesce - să strălucească în diferite culori. Sub influența radiațiilor catodice și cu raze X, toate soiurile de diamante strălucesc, iar sub influența ultravioletelor - doar unele. Luminescența cu raze X este utilizată pe scară largă în practică pentru extragerea diamantelor din roci.

Indicele de refracție ridicat , împreună cu transparența ridicată și dispersia suficientă a indicelui de refracție (jocul de culori), face din diamant una dintre cele mai scumpe pietre prețioase (împreună cu smarald , rubin și alexandrit , care rivalizează cu diamantul ca preț). Un diamant în stare naturală nu este considerat frumos. Frumusețea este dată diamantului de tăietură , care creează condițiile pentru multiple reflexii interne. Un diamant tăiat într-un mod special ( forma Gushchinskaya ) se numește diamant .

Structura

Cristale ale sistemului cubic (rețea centrată pe față), grup spațial Fd 3 m , parametrii celulei  a = 0,357 nm , Z = 8 . Atomii de carbon din diamant sunt în stare de hibridizare sp³ . Fiecare atom de carbon din structura diamantului este situat în centrul unui tetraedru , ale cărui vârfuri sunt cei mai apropiați patru atomi. Este legătura puternică a atomilor de carbon care explică duritatea ridicată a diamantului.

Colorat

Marea majoritate a diamantelor pietre prețioase colorate sunt galbene și maro. Pentru diamantele de nuanțe galbene, este caracteristic un defect în structura H-3. În funcție de concentrația acestor defecte, nuanțe de galben sunt posibile de la abia perceptibile la clar vizibile. În diamantele incolore, în care nici măcar un spectrofotometru nu reușește să detecteze prezența defectelor H-3, ele pot fi prezente și dacă este prezentă luminiscența albastră . Doar 10-12% din toate diamantele studiate, cu o nuanță galbenă clar vizibilă care indică prezența centrelor H-3, nu aveau luminiscență albastră sau era slăbită. Acest lucru se datorează prezenței impurităților în structura diamantului, care provoacă stingerea luminiscenței. O proprietate optică importantă a centrului H-3 este că culoarea albastră a luminiscenței este complementară cu nuanța galbenă a culorii. Aceasta înseamnă că dacă reacțiile vizuale de la intensitățile radiațiilor acestor nuanțe sunt egale, reacția lor totală la ochiul evaluatorului va fi aceeași ca și la radiația incoloră (albă); adică, în anumite condiții, nuanța galbenă a culorii este compensată de nuanța albastră a luminiscenței. În cazul general, există o inegalitate a intensităților de culoare pe zone și o inegalitate a reacțiilor vizuale de la culoarea galbenă a culorii și culoarea albastră a luminiscenței. Luminescența poate fi considerată ca un factor de „compensare” de culoare galbenă, acționând cu un semn „plus” sau „minus”. De aici rezultă o serie de implicații practice care sunt importante pentru anumite aspecte ale evaluării și marcarii diamantelor înainte de tăiere.

Este necesar să se țină seama de efectul combinat asupra ochiului sortatorului a nuanței galbene a culorii și a nuanței albastre a luminiscenței cristalului. Prin urmare, diamantele de prima culoare ar trebui împărțite în cele din care pot fi obținute diamante de cele mai mari culori și cele din care nu pot fi obținute. În timpul controlului de intrare al cristalelor, toate diamantele neluminiscente trebuie extrase din numărul total fără cea mai mică prezență a unei nuanțe galbene (este permisă o culoare maro ușor) și cu o transmisie de peste 70%. Aceste diamante pot fi considerate cristale inițiale pentru diamantele de culoare 1 și 2. Numărul lor nu ajunge la mai mult de 1-3% din total [13] .

Fiecare diamant colorat este o lucrare complet unică a naturii. Există culori rare de diamante: roz, albastru, verde și chiar roșu [14] .

Exemple de diamante colorate:

Diferențele dintre diamant și imitații

Diamantul este similar cu multe minerale incolore - cuarț, topaz, zircon, care sunt adesea folosite ca imitații ale sale. Se distinge prin duritate - este cel mai dur dintre materialele naturale (pe scara Mohs - 10), proprietăți optice, transparență pentru raze X, luminiscență în raze X, catod, raze ultraviolete [15] .

Găsirea diamantelor în lume

Diamantul este un mineral rar, dar în același timp destul de răspândit. Depozitele industriale de diamante sunt cunoscute pe fiecare continent, cu excepția Antarcticii . Sunt cunoscute mai multe tipuri de depozite de diamante. Cu câteva mii de ani în urmă, diamantele erau extrase la scară industrială din zăcăminte de aluviuni . Abia spre sfârșitul secolului al XIX-lea , când au fost descoperite pentru prima dată țevi de kimberlit diamantif , a devenit clar că diamantele nu s-au format în sedimentele râului.

Încă nu există date științifice exacte despre originea și vârsta diamantelor. Oamenii de știință aderă la diferite ipoteze - magmatic, manta, meteorit, fluid, există chiar mai multe teorii exotice. Majoritatea tind către teoriile magmatice și ale mantalei, la faptul că atomii de carbon sub presiune mare (de obicei 50.000 de atmosfere) și la o adâncime mare (aproximativ 200 km ) formează o rețea cristalină cubică - diamantul însuși. Rocile sunt aduse la suprafață de magma vulcanică în timpul formării așa-numitelor „ țevi de explozie ”.

Vârsta diamantelor poate fi de la 100 de milioane la 2,5 miliarde de ani.

Sunt cunoscute diamante meteoritice de origine extraterestră, posibil presolară. Diamantele se formează, de asemenea, în metamorfismul impactului din impacturi mari de meteoriți , cum ar fi în astroblema Popigai din nordul Siberiei .

În plus, diamantele au fost găsite în rocile de acoperiș în asociații de metamorfism de presiune ultraînaltă, de exemplu, în zăcământul de diamante Kumdykul din masivul Kokchetav din Kazahstan .

Atât diamantele de impact, cât și cele metamorfice formează uneori depozite la scară foarte mare, cu rezerve mari și concentrații mari. Dar în aceste tipuri de zăcăminte, diamantele sunt atât de mici încât nu au valoare industrială.

Exploatarea și depozitele de diamante

Depozitele comerciale de diamante sunt asociate cu conducte de kimberlit și lamproit legate de cratonuri antice . Principalele zăcăminte de acest tip sunt cunoscute în Africa , Rusia , Australia și Canada .

Înaintea altora, zăcămintele de diamante au devenit cunoscute în India , în estul Podișului Deccan ; Până la sfârșitul secolului al XIX-lea, aceste zăcăminte erau foarte epuizate.

În 1727 au fost descoperite cele mai bogate zăcăminte de diamante din Brazilia , în special în provincia Minas Gerais , lângă Teyuque sau Diamantina , tot lângă La Japada în provincia Bahia [3] .

Din 1867, bogatele zăcăminte din Africa de Sud  - diamantele „Cape” - au devenit cunoscute. Diamantele au fost găsite în apropierea orașului modern Kimberley în depozite de rocă de bază numite kimberliți . La 16 iulie 1871, o companie de prospectori de diamante s-a stabilit la ferma fraților De Beers . Frații au cumpărat ferma în primii ani ai goanei diamantelor din regiune cu 50 de lire sterline și, în cele din urmă, au vândut-o pentru 60.000 de lire sterline . Cel mai important obiect al exploatării diamantelor din zona Kimberley a fost „ Big Hole ” („Garaura Mare”), săpat aproape manual de prospectori care au inundat aici, numărul căruia a ajuns la 50 de mii de oameni. până la sfârșitul secolului al XIX-lea. În fiecare zi, până la 30 de mii de căutători de diamante lucrau aici zi și noapte [16] .

Din 1871-1914, au extras aproximativ 2.722 de tone de diamante (14.5 milioane de carate ), iar în procesul de exploatare au extras 22.5 milioane de tone de sol [17] . Mai târziu, noi țevi de diamant au fost găsite la nord de Kimberley - în Transvaal , în zona crestei Witwatersrand [18] .

În 2006, în lume au fost extrase 176 de milioane de carate de diamante [19] . În ultimii ani, industria a înregistrat o scădere a producției.

Conform materialelor procesului Kimberley , producția mondială de diamante în 2015 s-a ridicat la 127,4 milioane de carate de diamante în valoare de 13,9 miliarde de dolari (costul mediu al unui carat este de aproximativ 109 de dolari). Exploatarea diamantelor (în termeni de valoare) în țările lider a fost [20] :

Conform Procesului Kimberley (KP), în 2018, producția globală de diamante a fost de 148,4 milioane de carate, însumând 14,47 miliarde de dolari (valoarea medie a diamantelor extrase este de 97 de dolari per carat).

Rezultatele anului 2018 conform KP [21]
Țară Productie, milioane de dolari Producție, mii de carate Preț mediu $/carat
Rusia 3 983 43 161 92
Botswana 3 535 24 378 145
Canada 2098 23 194 90
Africa de Sud 1 228 9 908 124
Angola 1 224 8409 146
Namibia 1 125 2397 469

Trei companii, De Beers , ALROSA și Rio Tinto , controlează în mod colectiv aproximativ 70% din producția mondială de diamante începând cu 2017. Lider în ceea ce privește valoarea diamantelor extrase este compania sud-africană De Beers - 5,8 miliarde de dolari sau aproximativ 37% din producția mondială în 2017, în termeni cantitativi, poziția de lider este ocupată de rusul ALROSA cu un indicator de 39,6 milioane. carate. [22]

Capacitatea zăcămintelor existente, gradul de dezvoltare a acestora și punerea în funcțiune a noilor mine sugerează că, pe termen mediu și lung, cererea va depăși oferta pe piața mondială.

Istoria exploatării diamantelor în Rusia

În Rusia, primul diamant a fost găsit pe 5 iulie 1829 în Urali din provincia Perm, la mina de aur Krestovozdvizhensky , de către iobagul Pavel Popov, în vârstă de paisprezece ani, care a găsit diamantul în timp ce spăla aurul într- o tigaie de aur . Pentru un cristal de jumătate de carat , Pavel a primit libertate. Pavel i-a condus pe membrii expediției Humboldt , inclusiv pe contele Polier , la locul unde a găsit primul diamant, iar acolo au fost găsite alte două cristale mici. Acum acest loc se numește Cheia Diamantului (după sursa cu același nume) și este situat la aproximativ 1 km de sat. Promysla nu departe de vechiul drum care leagă satele Promysla și Tyoplaya Gora, districtul Gornozavodsky , Teritoriul Perm .

La mina Biserskoye au fost descoperite diamante la sosirea la fabrica contelui Polye, care a ordonat ca concentratele grosiere rămase după spălarea nisipurilor de aur să fie spălate a doua oară. Fabrica și topirea fierului Bisersky , deținută de Contesa Polie , este situată în provincia Perm, la râul Biser , conectându-se cu Kama... Cea mai remarcabilă dintre minele aflate acum în dezvoltare este Adolfovsky... Această mină a fost deschisă în 1829. în luna mai și se află în apropierea gurii Poludenka.

- " Jurnal de minerit " [23]

Pentru 28 de ani de căutări ulterioare în Urali, au fost găsite doar 131 de diamante cu o greutate totală de 60 de carate . Primul diamant din Siberia a fost, de asemenea, spălat din concentrat lângă orașul Yeniseisk , în noiembrie 1897, pe râul Melnichnaya. Dimensiunea diamantului era de 2 ⁄ 3 carate . Din cauza dimensiunii reduse a diamantului descoperit și a lipsei de finanțare, explorarea diamantelor nu a fost efectuată. Următorul diamant a fost descoperit în Siberia în 1948.

Căutarea de diamante în Rusia a fost efectuată timp de aproape un secol și jumătate și abia la mijlocul anilor 1950 au fost descoperite cele mai bogate zăcăminte de diamante primare în Yakutia . Pe 21 august 1954, geologul Larisa Popugaeva de la partidul geologic al lui Natalya Nikolaevna Sarsadskikh a descoperit prima conductă de kimberlit în afara Africii de Sud [24] [25] . Numele său era simbolic - „ Zarnitsa ”.

Urmează țeava Mir , care a fost și ea simbolică după Marele Război Patriotic . S- a deschis conducta „Reușită” . Astfel de descoperiri au servit drept începutul exploatării industriale a diamantelor în URSS. În acest moment, o mare parte a diamantelor extrase în Rusia revine uzinelor miniere Yakut. În plus, zăcăminte mari de diamante sunt situate pe teritoriul districtului Krasnovishersky al Teritoriului Perm [26] , iar în regiunea Arhangelsk : zăcământul numit după. Lomonosov pe teritoriul districtului Primorsky și depozitul Verkhotina (numit după V. Grib) de pe teritoriul districtului Mezensky .

În septembrie 2012, mass-media a raportat că oamenii de știință au declasificat informații despre unicul zăcământ industrial de diamante Popigai de origine impact, situat la granița dintre Teritoriul Krasnoyarsk și Yakutia . Potrivit lui Nikolai Pokhilenko (Directorul Institutului de Geologie și Mineralogie al Filialei Siberiei (SB) RAS ), acest depozit conține trilioane de carate [27] .

În octombrie 2019, în Yakutia a fost găsit un diamant „ matryoshka ”, în interiorul căruia un alt diamant se mișcă liber [28] . Cele mai bune diamante din Rusia sunt extrase în provincia diamantelor Ural [29] .

Diamante sintetizate

Termenul comun de diamante „ sintetice ” nu este în întregime corect, deoarece diamantele cultivate artificial sunt similare ca compoziție și structură cu diamantele naturale (atomi de carbon asamblați într-o rețea cristalină), adică nu sunt compuse din materiale sintetice.

Context și încercări timpurii

În 1694, oamenii de știință italieni John Averani și K.-A. Tarjoni, când a încercat să topească mai multe diamante mici într-unul mare, a descoperit că atunci când este încălzit puternic, diamantul arde ca cărbunele. În 1772, Antoine Lavoisier a descoperit că atunci când diamantul este ars, se formează dioxid de carbon [30] . În 1814, Humphry Davy și Michael Faraday au demonstrat în sfârșit că diamantul este o rudă chimică a cărbunelui și grafitului.

Descoperirea i-a determinat pe oamenii de știință să se gândească la posibilitatea de a crea artificial un diamant. Prima încercare de a sintetiza diamantul a fost făcută în 1823 de către fondatorul Universității din Harkov Vasily Karazin , care a obținut cristale solide dintr-o substanță necunoscută în timpul distilării uscate a lemnului cu încălzire puternică. În 1893, profesorul K. D. Hrușciov , în timp ce răcea rapid argintul topit saturat cu carbon, a obținut și cristale care zgâriau sticla și corindonul . Experiența sa a fost repetată cu succes de Henri Moissan , care a înlocuit argintul cu fierul. Ulterior s-a constatat că în aceste experimente nu a fost sintetizat diamant, ci carbură de siliciu ( moissanite ), care are proprietăți foarte apropiate de cele ale diamantului [31] .

În 1879, chimistul scoțian James Hannay a descoperit că atunci când metalele alcaline reacționează cu compușii organici, carbonul este eliberat sub formă de fulgi de grafit și a sugerat că atunci când astfel de reacții sunt efectuate sub presiune ridicată, carbonul se poate cristaliza sub formă de diamant. După o serie de experimente în care un amestec de parafină , ulei de os și litiu a fost păstrat timp îndelungat într-o țeavă de oțel etanșă încălzită la căldură roșie, a reușit să obțină câteva cristale, care, după cercetări independente, au fost recunoscute drept diamante. În lumea științifică, descoperirea sa nu a fost recunoscută, deoarece se credea că un diamant nu se poate forma la presiuni și temperaturi atât de scăzute. O reexaminare a probelor lui Hannay, efectuată în 1943 folosind analiza cu raze X, a confirmat că cristalele obținute erau diamante, dar profesorul K. Lonsdale , care a efectuat analiza, a afirmat din nou că experimentele lui Hannay au fost o farsă [32] .

Sinteză

În 1939, fizicianul sovietic Ovsey Leipunsky [33] a fost primul care a efectuat un calcul termodinamic al liniei de echilibru grafit-diamant , care a servit drept bază pentru sinteza diamantului dintr-un amestec grafit-metal în aparate de înaltă presiune (HPA). ). Această metodă de producție artificială a diamantelor a fost realizată pentru prima dată în 1953 în laboratorul ASEA (Suedia), apoi în 1954 în laboratorul companiei americane General Electric și în 1960 la Institutul de Fizică de Înaltă Presiune al Academiei URSS de Științe (IHPP) de către un grup de cercetători condus de Leonid Fedorovich Vereshchagin . Această metodă este folosită și astăzi în întreaga lume.

În 1961, pe baza rezultatelor științifice în sinteza diamantelor obținute la IHPP, Valentin Nikolaevich Bakul a organizat producția primelor 2000 de carate de diamante artificiale la Biroul Central de Proiectare a sculelor din carbură și diamant din Kiev ; din 1963, producția lor în serie a fost stabilită [34] .

Tranziția directă de fază grafit → diamant a fost înregistrată sub încărcarea undelor de șoc de-a lungul unei ruperi caracteristice a adiabatului de șoc a grafitului [35] . În 1961, primele publicații DuPont au apărut despre producția de diamant (cu dimensiunea de până la 100 de microni ) prin încărcare cu unde de șoc folosind energia de explozie (în URSS, această metodă a fost implementată în 1975 la Institutul de Materiale Superhard al Academiei de Științe ale Ucrainei [36] [37] [38] ). Există și o tehnologie de obținere a diamantelor prin metoda încărcării cu detonare în timpul exploziei unor explozivi , de exemplu, TNT , cu bilanț negativ de oxigen [39] , în care diamantele se formează direct din produsele exploziei. Acesta este cel mai ieftin mod de a obține diamante, totuși, „diamantele de detonare” sunt foarte mici (mai puțin de 1 micron ) și sunt potrivite doar pentru abrazivi și pulverizare [40] .

În prezent, există o mare producție industrială de diamante sintetice, care răspunde cererii de materiale abrazive. Pentru sinteza sunt folosite mai multe metode. Una dintre ele constă în utilizarea sistemului metal (solvent) - carbon (grafit) sub influența unor presiuni și temperaturi înalte create cu ajutorul echipamentelor de presare în HPA-uri din aliaj dur. Diamantele cristalizează la răcirea sub presiune dintr-o topitură, care este o soluție suprasaturată de carbon în metalul format în timpul topirii unei încărcături de metal-grafit. Diamantele sintetizate în acest fel sunt separate de turta de încărcare prin dizolvarea matricei metalice într-un amestec de acizi . Această tehnologie este folosită pentru a obține pulberi de diamant de diferite dimensiuni ale granulelor în scopuri tehnice, precum și cristale monocristale de calitate prețioasă.

Metode moderne de obținere a diamantelor din fază gazoasă și plasmă , care se bazează pe munca de pionierat a unei echipe de oameni de știință de la Institutul de Chimie Fizică al Academiei de Științe a URSS ( Deryagin B.V. , Fedoseev D.V., Spitsyn B.V.) [41] , utilizați [42 ] ] un mediu gazos format din 95% hidrogen și 5% gaz cu conținut de carbon ( propan , acetilenă ), precum și plasmă de înaltă frecvență concentrată pe substrat, unde se formează diamantul în sine (vezi procesul CVD ). Temperatura gazului de la 700…850 °C la o presiune de treizeci de ori mai mică decât presiunea atmosferică. În funcție de tehnologia de sinteză, rata de creștere a diamantelor este de la 7 la 180 µm/h pe un substrat. În acest caz, diamantul este depus pe un substrat metalic sau ceramic în condiții care în general stabilizează nu diamantul (sp 3 ), ci forma grafitului (sp 2 ) a carbonului. Stabilizarea diamantului se explică în primul rând prin cinetica proceselor de pe suprafața substratului. O condiție fundamentală pentru depunerea diamantului este capacitatea substratului de a forma carburi stabile (și la temperaturi de depunere a diamantului între 700 °C și 900 °C ). De exemplu, depunerea de diamant este posibilă pe substraturi de Si, W și Cr, dar imposibilă (direct sau numai cu straturi intermediare) pe substraturi de Fe, Co și Ni.

Aplicație

Un diamant fațetat ( strălucitor ) a fost cea mai populară și mai scumpă piatră prețioasă timp de multe secole . Într-o măsură copleșitoare, prețul unui diamant se datorează monopolizării extrem de ridicate a acestei piețe, nu de către mineri de diamante, ci de către tăietorii și dealerii de diamante. Toate companiile miniere de diamante și țările au extras diamante în valoare de 12,4 miliarde USD în 2016 [43] , în timp ce exportul de diamante în lume în 2016 s-a ridicat la 116 miliarde USD [44] . Adică, minerii de diamante primesc 10% din veniturile pieței de diamante, iar 90% din venituri revin tăietorilor și comercianților de diamante.De Beers , care reprezintă aproximativ 20% din producția mondială (locul 2 în lume), dezvoltă câmpuri în Botswana , Africa de Sud , Namibia și Tanzania . ALROSA, care dezvoltă zăcăminte de diamante nu numai în Rusia, ci și în Angola, Botswana (explorare), Zimbabwe (explorare), reprezintă 28% din producție (locul 1 în lume). Compania australo-canadiana Rio Tinto produce 13%, Dominion Diamond (Canada) - 6%, Petra Diamonds (Africa de Sud, Tanzania, Botswana (explorare)) produce 3%. Toate celelalte companii extrag 29%. [43] Marea majoritate (după valoare) a diamantelor naturale este folosită pentru a produce diamante lustruite.

Duritatea excepțională a diamantului își găsește aplicarea în industrie: este folosit pentru fabricarea de cuțite , burghie , freze , indentatoare pentru netezitori și altele asemenea. Nevoia de diamant pentru uz industrial forțează extinderea producției de diamante artificiale. Recent, problema a fost rezolvată prin depunerea în cluster și ion-plasmă a peliculelor de diamant pe suprafețele de tăiere. Pulberea de diamant (atât un deșeu din prelucrarea diamantului natural, cât și obținut artificial ) este folosită ca abraziv pentru fabricarea discurilor de tăiat și șlefuit, cercuri etc.

Folosit și în calculatoarele cuantice , în industria ceasurilor și în industria nucleară .

Dezvoltarea microelectronicii pe substraturi de diamant este extrem de promițătoare . Exista deja produse finite cu rezistenta ridicata termica si la radiatii . Utilizarea diamantului ca element activ al microelectronicii este, de asemenea, promițătoare, în special în electronicele de înaltă tensiune și de înaltă tensiune , datorită tensiunii ridicate de defalcare și conductivității termice ridicate. La fabricarea dispozitivelor semiconductoare pe bază de diamant , de regulă, se folosesc filme de diamant dopate . Deci, diamantul dopat cu bor are o conductivitate de tip p, cu fosfor  - de tip n. Datorită lățimii mari de bandă, LED-urile diamante funcționează în regiunea ultravioletă a spectrului [45] . În plus, substraturile de diamant sunt promițătoare pentru utilizare ca substraturi, de exemplu, în locul substraturilor de siliciu , pentru a reduce împrăștierea purtătorilor de sarcină . [unu]

În 2004, pentru prima dată, la IHPP RAS a fost sintetizat un diamant , care are o tranziție supraconductoare la o temperatură de 2-5 K (în funcție de gradul de dopaj ) [46] . Diamantul rezultat a fost o probă policristalină puternic dopată cu bor ; mai târziu, în Japonia , s-au obținut filme de diamant care trec în starea supraconductoare la temperaturi de 4-12 K [47] . Până acum, supraconductivitatea diamantului prezintă interes doar din punct de vedere științific.

Tăiere cu diamant

Un diamant tăiat se numește strălucitor .

Principalele tipuri de tăiere sunt:

Forma unei tăieturi de diamant depinde de forma cristalului original de diamant . Pentru a obține un diamant de valoare maximă, frezele încearcă să minimizeze pierderea unui diamant în timpul procesării. În funcție de forma cristalului de diamant, 55-70% din masă se pierde în timpul prelucrării acestuia.

În ceea ce privește tehnologia de prelucrare, diamantele brute pot fi împărțite în trei grupuri mari:

  1. "soublz" (ing. sawables) - de regulă, cristale de formă octaedrică corectă, care trebuie mai întâi tăiate în două părți, în timp ce semifabricate sunt obținute pentru producerea a două diamante;
  2. „meykblz” (makeables în engleză) - cristale de formă neregulată sau rotunjită, sunt tăiate „într-o singură bucată”;
  3. „cleavage” (clivaj în engleză) - cristale cu crăpături, despicate înainte de prelucrare ulterioară.

Principalele centre de tăiere a diamantelor sunt: ​​India , care este specializată în principal în diamante mici cu o greutate de până la 0,30 carate; Israel , taie diamante peste 0,30 carate; China , Rusia , Ucraina , Thailanda , Belgia , SUA , în timp ce în SUA sunt produse numai diamante mari de calitate superioară, în China și Thailanda - mici, în Rusia și Belgia - mijlocii și mari. O astfel de specializare s-a format ca urmare a diferențelor de salariu ale tăietorilor .

În literatură

Vezi și

Note

  1. ↑ Proprietățile fizice ale diamantului. - Kiev: Naukova Dumka , 1987. - (Manual).
  2. ↑ Diamant, diamant  // Marea Enciclopedie Sovietică  : în 66 de volume (65 de volume și 1 suplimentar) / cap. ed. O. Yu. Schmidt . - M.  : Enciclopedia sovietică , 1926-1947.
  3. ↑ 1 2 Diamond // Dicționar enciclopedic al lui Brockhaus și Efron  : în 86 de volume (82 de volume și 4 suplimentare). - Sankt Petersburg. , 1890-1907.
  4. ↑ Diamant  // Dicționar explicativ al Marii Limbi Ruse Vie  : în 4 volume  / ed. V. I. Dal . - Ed. a II-a. - Sankt Petersburg.  : Tipografia lui M. O. Wolf , 1880-1882.
  5. ↑ Conductivitatea termică a diamantului monocristal modificat izotopic   // Fizic . Rev. Let.. - 1993. - Vol. 70. - P. 3764.
  6. ↑ Wort CJH, Balmer RS ​​​​Diamond ca material electronic  //  Materials Today. - 2008. - Vol. 11 , iss. 1-2 . - P. 22-28 . — ISSN 1369-7021 . - doi : 10.1016/S1369-7021(07)70349-8 .
  7. ↑ Feng Z., Tzeng Y., Field JE Friction of diamond on diamond in ultra-high-vacuum and low-pressure environments  //  Journal of Physics D: Applied Physics. - 1992. - Vol. 25 , iss. 10 . - P. 1418 . - doi : 10.1088/0022-3727/25/10/006 .
  8. ↑ Andreev V. D. r, T-Diagrama topirii diamantului și grafitului, ținând cont de capacitatea termică anormală la temperatură înaltă // Selected Problems of Theoretical Physics. . - Kiev: Avanpost-Prim, 2012.
  9. ↑ Fiery TV. Cum arde un diamant adevărat? Experimente cu diamante. (14 iunie 2019). Data accesului: 15 iunie 2019.
  10. ↑ Andreev V. D. Grafitizarea spontană și distrugerea termică a diamantului la T > 2000 K // Probleme selectate de fizică teoretică. . - Kiev: Avanpost-Prim, 2012. Copie arhivată (link inaccesibil) . Data accesului: 16 iulie 2013. Arhivat din original pe 3 decembrie 2013. 
  11. ↑ Andreev V.D. Termodinamica anormală a rețelei de diamant // Probleme selectate de fizică teoretică . - Kiev: Avanpost-Prim, 2012.
  12. ↑ 1 2 Schumann W. Gemstones of the World . — Ediția a patra, recent revizuită și extinsă. - Sterling Publishing Company, Inc., 2009. - P. 41-42. — ISBN 978-1-4027-6829-3 .
  13. ↑ Dronova N. D. Schimbarea culorii diamantelor în timpul procesării lor în strălucitori (abordare de sistem și studii experimentale). – Rezumat al dizertației pentru gradul de candidat în științe geologice și mineralogice. Specialitatea 04.00.20 – mineralogie, cristalografie. Moscova, 1991.
  14. ↑ Yuri Shelementyev, Petr Pisarev. Lumea diamantelor . Centrul Gemologic al Universității de Stat din Moscova. - Diamantul negru se numește carbonado . Preluat: 8 septembrie 2010.
  15. ↑ Kulikov B.F., Bukanov V.V. Dicționar de pietre prețioase . — Ed. a II-a, revizuită. si suplimentare - L . : Nedra , 1989. - 168 p. — ISBN 5-247-00076-5 .
  16. ↑ Africa de Sud-Kimberley-Geografie
  17. ↑ Repere în Kimberley
  18. ↑ Edward Ehrlich „The Witwatersrand, depozitul care a determinat soarta Africii” ​​Arhivat 5 martie 2016 la Wayback Machine Mineral depozite în istoria umanității
  19. ↑ Olga Vandysheva . Căderea diamantelor // Expert, nr. 4 (972), 25-31 ianuarie 2016
  20. ↑ Danilov Yu.G. . Procesul Kimberley privind producția globală de diamante în 2015  (2 august 2012). Preluat la 10 decembrie 2013.
  21. ↑ Producția mondială de diamante a scăzut în 2018 . Diamante. Preluat: 8 iulie 2019.
  22. ↑ Producția mondială de diamante va scădea cu 3,4% în 2018  (rusă) , Diamonds . Preluat la 5 martie 2018.
  23. ↑ Parcul Shuvalovsky (Parcul Shuvalovsky. Iaz de Jos, sau Cămașa lui Napoleon): [istoria și modernitatea ansamblului palatului și parcului din Sankt Petersburg]
  24. ↑ Sala jurnalului | Neva, 2003 Nr 9 | Evgeny Treyvus - Golgota geologului Popugayeva
  25. ↑ Premiul Lenin din 1957 a fost acordat altor geologi. Abia în 1970, Popugaeva a primit o diplomă de onoare și semnul „ Pionier al domeniului ”
  26. ↑ Visher diamonds, 1973 .
  27. ↑ Oamenii de știință au declasificat un zăcământ de diamante de impact din Siberia , Lenta.ru (16 septembrie 2012). Preluat la 18 septembrie 2012.
  28. ↑ Un diamant matrioșcă unic a fost descoperit în Yakutia
  29. ↑ [https://bigenc.ru/geology/text/4700548 Provincia diamantiferă Ural] // Marea enciclopedie rusă: [  în 35 de volume] /  cap . ed. Yu. S. Osipov . - M .  : Marea Enciclopedie Rusă, 2004-2017.
  30. ↑ „Diamant mare - de la cele mici”
  31. ↑ B. F. Danilov „Diamante și oameni”
  32. ↑ Experimente despre „creația diamantului” de V. N. Karazin și K. D. Hrușciov și sinteza diamantului de către ceilalți compatrioți ai noștri . Revista „Universitate”. Arhivat din original pe 13 ianuarie 2009.
  33. ↑ Leipunsky O.I. Despre diamantele artificiale  // Advances in Chemistry . - 1939. - Emisiune. 8 . - S. 1519-1534 .
  34. ↑ Diamantul Ucrainei. - Kiev: Azimut-Ucraina, 2011. - 448 p.
  35. ↑ Alder BJ, Christian RH Comportamentul carbonului puternic șocat   // Fizic . Rev. Let.. - 1961. - Vol. 7 . — P. 367 .
  36. ↑ Bakul V. N. , Andreev V. D. Diamante de grad AB sintetizate prin explozie  // Diamante sintetice. - 1975. - Emisiune. 5 (41) . - P. 3-4 .
  37. ↑ Andreev V.D. Despre mecanismul formării diamantului sub încărcare de șoc  // Diamante sintetice. - 1976. - Emisiune. 5 (47) . - S. 12-20 .
  38. ↑ Lukash V. A. et al. Metode pentru sinteza materialelor superdure folosind explozie  // Diamante sintetice. - 1976. - Emisiune. 5 (47) . - S. 21-26 .
  39. ↑ Volkov K. V., Danilenko V. V., Elin V. I.  // Fizica arderii și exploziilor. - 1990. - T. 3 , nr. 26 . - S. 123-125 .
  40. ↑ Novikov N. V., Bogatyreva G. P., Voloshin M. N. Detonation diamonds in Ukraine  // Solid State Physics. - 2004. - T. 46 , nr. 4 . - S. 585-590 .
  41. ↑ Deryagin B. V. , Fedoseev D. V. Creșterea diamantului și a grafitului din faza gazoasă . — M .: Nauka, 1977.
  42. ↑ Noua tehnologie vă va permite să creați diamante de orice dimensiune / lenta.ru pe baza materialelor „New Scientist”.
  43. ↑ 1 2 Piața mondială a diamantelor | ALROSA . www.alrosa.ru Preluat: 1 decembrie 2019.
  44. ↑ Destinații de export ale diamantelor din Mir (2016) . Observatorul Complexității Economice. Preluat: 1 decembrie 2019.
  45. ↑ Noul semiconductor diamant de tip n sintetizat (link nu este disponibil) . Preluat la 4 martie 2010. Arhivat din original la 13 mai 2009. 
  46. ↑ Ekimov, EA; VA Sidorov, ED Bauer, NN Mel'nik, NJ Curro, JD Thompson, SM Stishov. Supraconductivitate în diamant  (engleză)  // Natura. - 2004. - Vol. 428 , nr. 6982 . - P. 542-545 . — ISSN 0028-0836 . - doi : 10.1038/nature02449 .
  47. ↑ (link în jos) [cond-mat/0507476] Superconductivitate în filmele subțiri de diamant policristalin  (link în jos)  (link în jos din 21.05.2013 [3452 zile])

Literatură

Link -uri

  Accesați articolul Wikidata  Site-uri tematice
Dicționare și enciclopedii
 Alotropia carbonului
sp 3
sp 2
spCarabină
amestecat
sp 3 /sp 2
alte
ipotetic
legate de
 Clasa de minerale : Elemente native ( clasificare IMA , Mills et al., 2009 )
Grup fier-nichel Pepită de aur (placer gold) 2 (17025829922).jpg
grup de aur
grup de arsenic
grupul de platinăPlatină
grup de polimorfi sulfSulf
grup de carbon polimorfi
alteMercur