Современная алхимия или превращение графита в бриллиант

12 октября, 2022 Другие новости  Нет комментариев

Парадокс углерода

Хорошо известен факт, что наиболее твёрдый минерал алмаз и очевидно мягкий графит – это по-разному оформленный углерод. Каким образом один и тот же элемент приобретает совершенно разные свойства? Ответственна за эту загадку различная кристаллическая решётка минералов. У алмаза каждый атом входит в состав нескольких тетраэдров, такой объём межатомных связей придаёт алмазам особую прочность. В графите же углерод организован в плоские шестиугольники, поэтому минерал легко повреждается, так как его плоские слои плохо связаны друг с другом.

Рождение алмаза

Удивительно, но и сейчас нет точных знаний о том, как образуются алмазы в природе, в качестве рабочей версии рассматриваются магматические процессы, в которых взаимодействие кислорода и метана создаёт особую кристаллическую решётку алмаза.

Но есть бриллианты, тайна происхождения, которых известна. Это созданные рукой человека алмазы из графита. В первый раз подобное превращение произошло 60 лет назад. Алмаз добыли из графита методом взрыва. В момент прохождения взрывной волны через подогретую массу графита, в ней образовывались маленькие бриллианты. Процесс оказался непредсказуемым и весьма энергозатратным, нужны были одновременно большое давление и высокая температура, поэтому до промышленных объёмов дело не дошло.

Нынче для создания алмазов из графита применяют установку вроде пресса высокого давления. В ней графит сначала сжимается под высоким давлением воды, затем температуру снижают до минусовой. За счёт образования льда давление становится ещё больше. После этого следует мощный электрический импульс и разморозка льда с уже готовыми кристаллами алмазов. К сожалению, качество этих бриллиантов не подходит для использования в ювелирном деле, хотя и есть разные типы огранки бриллиантов, но они, как правило, более прочны, чем природные, поэтому получили широкое применение в технических целях.

Из графита в алмаз и наоборот

Более простой технологией показалось выращивание искусственных алмазов в метановой среде.

Этот газ при определённом давлении и температуре выше 1000 градусов Цельсия разлагается на водород и углерод. Этот углерод «нарастает» на помещённую в среду «затравку» — маленький кристалл природного алмаза.

Казалось бы, в этом способе графит ни при чём, но это не так. При несоблюдении технологии, а именно превышении необходимой температуры может произойти графитизация алмаза, т.е. наоборот, бриллиант станет графитом.

Читайте также