скученность нижних зубов
коффердам регистрационное удостоверение
32 класи симетрії кристалів.

Синтетический алмаз

Синтетический алмаз

Из всех драгоценных камней алмаз, несомненно, имеет самый простой состав, представляя собой, по существу, одну из двух модификаций чистого кристаллического углерода, но изготовление алмаза в лабораторных условиях сопряжено с очень большими трудностями. Углерод нельзя перевести в жидкое состояние путем нагревания, поскольку он горит, т. е. соединяется с кислородом воздуха, при температуре намного ниже точки его плавления. Кроме того, при обычных давлениях и температурах более устойчивой формой кристаллического углерода является графит.
Самым ранним интересным исследованием в долгой истории попыток синтезировать алмаз является работа Хэннея *, который в 1880 г. описал ряд экспериментов по синтезу алмаза. Они были основаны на том, что при нагревании углеродсодержащего газа под давлением в присутствии лития, калия, натрия или магния водород соединялся с металлом, а углерод, выделяясь таким образом в свободном состоянии, осаждался в виде очень твердых чешуек. Хэнней предположил, что при таких условиях углерод может кристаллизоваться в форме алмаза. Не пугаясь многочисленных неудач, обусловленных тем, что трубки не выдерживали высокого давления, вызванного температурой, и взрывались или выпускали содержащиеся в них газы, Хэнней настойчиво использовал все более и более толстые трубки, применял различные способы их запаивания и экспериментировал с различными исходными веществами. В конце концов он установил, что только опыты.с литием дают перспективные результаты, и взяв 4 мг лития и смесь из 10% хорошо очищенного костяного масла и 90% парафинового спирта
, получил твердую однородную массу, которая покрывала дно трубки и прилипала к ее стенкам. Измельчив эту массу, он обнаружил в ней мелкие прозрачные кусочки вещества, которые, как он считал, были алмазами. Несколько из этих небольших частиц были изучены Стори-Мэскилином, в то время хранителем минералов Британского музея естественной истории, который, подвергнув эти частицы тщательному анализу, пришел к выводу, что это действительно алмазы.
Конечно, тогда не существовало способа определения кристаллических структур с помощью Х-лучей. Однако в 1943 г. в поле зрения ученых попало хранившееся в Отделе минералов Британского музея естественной истории предметное стекло, на котором были помещены двенадцать небольших частиц, судя по этикетке, искусственно полученных Хэннеем и представленных им в 1880 г.; эти частицы подвергли анализу Х-лучами
. Как полагали, частицы представляли собой часть материала, изучавшегося Стори-Мэскилином в 1880 г., о чем упоминалось выше. К сожалению, в то время не отдавали должного своевременной регистрации всех новых поступлений, и это предметное стекло не было внесено в главный реестр Отдела минералов вплоть до 1901 г. Не нашли никаких записок о нем и у Стори-Мэскилина; следовательно, остается некоторая доля сомнения, действительно ли эти частицы были среди тех, которые получил Хэнней. С другой стороны, необычная полосчатость, заметная на плоскостях спайности, соответствует описанию частиц Хэннея, которое дал Стори-Мэски-лин. Поэтому исследователи пришли к выводу, что эти частицы были из числа полученных Хэннеем во время его опытов. Правда, одна частица темно-желтого цвета с двупреломлением не была алмазом; ученые не определили ее, но полагают, что это керамическое вещество. Считают, что остальные одиннадцать частиц представляют собой алмазы, причем один из них относится к редко встречающемуся типу.
Более поздние исследования равновесных соотношений между алмазом и графитом при изменении температуры и давления (кульминацией которых был успешный синтез алмаза, описываемый ниже), по-видимому, доказывают, что в условиях, которых добивался в своих опытах Хэнней, алмаз, вероятно, не может кристаллизоваться. Обломки на предметном стекле почти наверняка являются осколками природных алмазов; но либо их приписывают Хэннею по ошибке, либо они были мошеннически внесены в аппарат Хэннея (возможно, как полагают, помощником, которому надоели частые взрывы).
Спустя десять лет или немного позже Муассан *, который был известен тем, что открыл крошечные алмазы в метеорите Каньон-Дьябло, изучал способность углерода растворяться в расплавленных металлах, надеясь, что алмазы могут осаждаться из насыщенного расплава при охлаждении. Он считал, что добьется успеха, если поместит угольный тигель, содержащий чистое железо и углерод, в электрическую печь. Углерод растворялся в расплавленном железе до тех пор, пока оно не насыщалось, и больше не поглощался. Расплавленную массу, пока она еще была при температуре белого каления, резко охлаждали, погружая в расплавленный свинец. После затвердения эта масса остывала на воздухе. Идея заключалась в том, что после того, как масса покрывалась жесткой коркой, дальнейшее охлаждение должно было вызвать огромное внутреннее давление, поскольку эта жидкость при затвердевании расширяется. Затем эта масса тщательно обрабатывалась кислотами, чтобы освободить все образовавшиеся алмазы. Испытания показали, что частицы царапают полированную поверхность рубина, а удельный вес их изменяется от 3 до.
3,5; кроме того, при сжигании их в кислороде образовывалась двуокись углерода. Поэтому был сделан вывод, что эти частицы представляют собой алмазы
Эксперименты Муассана повторил Крукс
, который считал, что тоже обнаружил мелкие алмазы в осадках, образовавшихся в закрытых стальных трубках при взрыве бездымного пороха.
На Бейкеровской лекции в 1918 г. Парсонс
сделал полное и исчерпывающее сообщение о многочисленных опытах, которые.
он выполнил по методикам, предложенным предыдущими исследователями, но используя усовершенствованную аппаратуру, ко-, торая позволяла получить еще более высокие температуры и давления; кроме того, он привел данные о большом количестве экспериментов, осуществлявшихся новыми методами. Парсонс отметил, что Хэнней ошибался, считая, что в трубках, содержащих воду или углеводороды, при нагревании возникло высокое внутреннее давление, потому что при температуре красного каления водород улетучивается через металл и кислород взаимодействует со сталью. Большая часть опытов дала отрицательные результаты, хотя, как теперь думают, в отдельных опытах (и Крукса тоже), в которых высокие давления получали при помощи взрывов, необходимые условия почти соблюдались.
В начале 1955 г. компания «Дженерал электрик» сообщила, что в 1954 г. ее исследовательская группа добилась успеха в получении искусственных алмазов. Изучение равновесных соотношений между алмазом и графитом заставило предположить возможность кристаллизации алмаза при давлении более 100 т/см
и температуре свыше 2775°С. Позднее, совершенствуя технику высокого давления, Бриджмен сконструировал сосуд, в котором необходимое давление можно было поддерживать в течение многих часов. (В конце концов давление достигло около 175 т/см
.) Вскоре стало известно, что подобные исследования проводятся и в других лабораториях. Вероятно, впервые успеха добилась одна шведская фирма (хотя результаты этих работ сразу опубликованы не были), когда 15 февраля 1953 г., после 23 лет подготовительных работ, было получено сорок мелких кристаллов алмаза
. В последующие годы успешную перекристаллизацию графита в алмаз в присутствии металлического катализатора осуществили в лабораториях всего мира. Попытки превратить графит непосредственно в алмаз успехом не увенчались, и тогда изучили множество катализаторов, в том числе железо, никель, кобальт и металлы платиновой группы. Рост алмаза происходит, вероятно, из раствора в тонком слое расплавленного металла. Целью этой работы было производство мелких алмазов для промышленных целей; в настоящее время, по-видимому, четверть годовой потребности в таких алмазах обеспечивает синтетический материал. Церспектива свертывания добычи алмазов из-за появления искусственного вещества со свойствами этого драгоценного камня пока все еще кажется отдаленной; только недавно (в 1970 г.) были получены кристаллы весом около одного карата, но стоимость их гораздо выше стоимости природных драгоценных камней.
б.