Электрические тела такие как алмаз сапфир сера. Основные свойства и классификация природных алмазов

24.09.2019 Стиль


Камень, о котором слагали легенды, писали книги, за который сражались и убивали. Самый дорогой и красивый драгоценный камень мира – алмаз.

Известный человечеству с самой древности, алмаз получил свое название за твердость – "адамас", значит "непобедимый". Единственный камень, имеющий твердость 10 баллов по современной шкале.

В природе встречаются алмазы не только прозрачные, но и камни следующих оттенков: голубой, розовый, оранжевый, красный, зеленый, синий.

Но все же прозрачный алмаз, который называют "бриллиант чистой воды", самый распространенный среди природных алмазов.

Чистота алмаза варьируется от "безупречно чистого", того, у которого нет трещин и сколов даже при десятикратном увеличении, до "несовершенного", камня, у которого вкрапления и повреждения видны невооруженным глазом.

До того как стала возможным добыча драгоценных камней в месторождениях с использованием орудий и техники, алмазы вымывались искателями из речного песка и гальки. Месторождения алмазов находятся в России и Австралии, а также в некоторых африканских странах – Ботсване, Конго, Анголе, ЮАР.

Из-за того, что алмаз – крайне редкий драгоценный камень, его стоимость превышает все мыслимые границы.

Наиболее популярны камни алмаза весом 0,1 карат, они стоят около 200 долларов за штуку. Также иногда удается огранить самородки весом до 15 карат. Самые редкие – большие алмазы под 100 карат.

Алмазы часто подделывают. В основном за них выдают прозрачные разновидности циркона , хрусталя и сапфира. Но подделкой не считается искусственно созданный лабораторный алмаз.

Современные технологии позволяют создавать самородки такой чистоты и качества, что их невозможно отличить от природных даже в лаборатории.

Интересное замечание: бриллиант – это не любой ограненный алмаз.

Да, существует несколько способов огранки алмаза и "бриллиант" всего лишь одна из них.

Огранка "бриллиант" подразумевает идеально ограненный камень, имеющий 57 граней.

Качество такого минерала зависит от мастерства огранщика, но считается, что именно 57 граней позволяют алмазу полностью раскрыть свою красоту, прозрачность и игру света. Другие виды огранки алмаза – "маркиз", "принцесса", "ашер", "сердце".

Магические свойства алмаза

Первое, что нужно знать, желающим иметь алмаз в качестве талисмана, это то, что купленный за свои деньги в розничном магазине камень никогда не сможет раскрыть свои волшебные свойства.

Амулетом и талисманом может служить только камень, полученный в наследство или подаренный.

Алмаз обладает очень сильной энергетикой и оберегает только тех, кто способен ее выдержать.

Это должен быть человек волевой и сильный духом, иначе, алмаз "поглотит" его жизненную энергию и от природы аморфный будет чувствовать себя еще более вялым и уставшим.

Алмаз – один из самых сильных и универсальных талисманов.

Его магические свойства сосредоточены в области обеспечения владельца внутренней силой, энергетикой, властностью, способностью отстаивать свою точку зрения, добиваться своего любыми целями. Это талисман победы и торжества.

Также алмаз защищает владельца от дурных мыслей, депрессий, всяческого негатива. Алмаз как бы выстраивает вокруг своего владельца щит и те, кто пытается "запустить" в него негативом – получают ровно столько же обратно.

Алмаз, как и положено самому дорогому камню, своенравный. Пример тому знаменитый "Алмаз Хоуп".

Лечебные свойства алмаза

Кроме того что алмаз подпитывает владельца энергией, а значит тот меньше устает и больше успевает, камень-талисман также полезен в лечении заболеваний, связанных с головой и мозгом в частности. Это головные боли, вызванные стрессом, бессонница, депрессия, аневризмы, дистонии и т. д.

Что касается других частей тела, алмаз полезен людям, у которых диагностированы камни в почках. С талисманом из алмаза они могут избавиться от заболевания скорее.

Женщины в возрасте, имеющие украшения из бриллиантов, могут заметить значительное замедление старения кожи лица.

Знак зодиака

Алмаз подходит всем знакам Зодиака, но более всего Овнам и Тельцам.

Овнам алмаз помогает сосредоточиться на главном деле, направить на его выполнение всю энергию и достичь успеха.

Как носить

Прежде всего, многих интересует, как отличить настоящий природный алмаз от подделки.

Если это приходится делать, не вооружившись лабораторными инструментами, то можно посмотреть сквозь самородок на солнце.

Штука в том, что настоящий алмаз не пропускает свет и яркое солнце будет видно через него как белесую точку.

Подделки из полудрагоценных камней пропускают лучи солнца и получаются блики.

Драгоценный алмаз должен быть огранен только в соответствующую ему драгоценную оправу – платину, золото. Даже серебро уже считается "недостойным" металлом для огранки алмаза.

Хранить украшения из бриллиантов и алмазов, других видов огранки, следует строго отдельно от остальных украшений.

Так как алмаз – самый твердый из минералов, ограненный камень легко может поцарапать украшения с другими камнями, даже если это сапфир или гранат (тоже весьма твердые камни). И алмазы могут поцарапать друг друга, поэтому нужно хранить каждое украшение отдельно.


Электрические свойства

Диэлектрическая постоянная кристаллов алмаза составляет 16-16,5; удельное электрическое сопротивление его очень велико и равно в среднем 10 12 -10 14 Ом⋅см. При облучении отдельных кристаллов алмаза ультрафиолетовыми или другими лучами они начинают заметно проводить электричество - явление, известное под названием фотопроводимости. При трении о сукно алмаз электризуется положительным зарядом.

В зависимости от удельного электрического сопротивления алмазы типа II делятся на две группы - IIa и IIб. Алмазы последней группы имеют сравнительно низкое удельное сопротивление и обладают свойствами полупроводников. По содержанию примесей они наиболее чистые из всех встречающихся в природе, но редки. Такие алмазы, обычно голубого цвета, высоко ценятся.

Ведутся широкие исследования по использованию алмазов-полупроводников в электронной промышленности. Известно, что германий и кремний имеют сходную с углеродом кристаллическую решетку, но германий теряет полупроводниковые свойства при температуре выше 75 °С, кремний при температуре выше 150 °С, алмаз же сохраняет эти свойства до 600 °С.

Из обзора иностранной и отечественной литературы известно, что в лабораториях ряда стран ученые работают в области изменения электропроводимости алмазов . Например, в Иоханнесбургской лаборатории установлен специальный генератор (каскадный электронный ускоритель), на котором ведется бомбардировка алмазов электронами при максимальном напряжении 1400 кВ.

Изучалось также изменение электропроводимости полупроводниковых алмазов в зависимости от интенсивности и энергии облучения. Исследование производилось при облучении β-частицами с энергией 1,5 МэВ на циклотроне и ускорителе. Установлено, что изменение электропроводимости происходит пропорционально изменению температуры только до определенного предела - 600 °С. Выше этой температуры электропроводимость алмаза изменяется уже непропорционально изменению температуры.

Электричество и магнетизм в XVII в. Нам осталось рассмотреть достижения доныотоновской физики в области изучения электричества, магнетизма и света. Младенческая пора в истории электричества и магнетизма заканчивается Портой. Новая эра в изучении электромагнитных явлений открывается знаменитым сочинением Гильберта (Вильям Гильберт, придворный врач английской королевы Елизаветы, родился в 1540 г., умер в 1603 г.) «О магните, магнитных телах и о большом магните. Новая физиология» (1600 г.).

Отказавшись от фантастических домыслов и басен, Гильберт в своих исследованиях применяет к электрическим и магнитным явлениям экспериментальный метод. Результаты, полученные им таким путём, поистине замечательны.

Вопреки общепринятому в то время мнению, по которому компас направляется к некоторой небесной точке, Гильберт полагает причиной направляющего действия на магнитную стрелку магнетизм Земли. Для проверки своей теории он изготовляет намагниченный шар и показывает, что магнитная стрелка, на этом шаре ведёт себя, как компас на земной поверхности, наклоняясь на разных широтах, под разными углами. Значительно труднее Гильберту было объяснить магнитное склонение, так как он полагал, что географические и магнитные полюса, совпадают. Ему пришлось допустить, что вода океанов, немагнитна, что и обусловливает отклонение стрелки вблизи берегов.

Продолжая исследование магнитных явлений, Гильберт открыл магнитную индукцию. Он установил, что стальной якорь усиливает магнитное действие, что железо и сталь намагничиваются влиянием, причём сталь сохраняет магнитные свойства. Ему удалось намагнитить железные проволоки магнитным полем Земли. Наконец, ему же принадлежит открытие факта неотделимости магнитных полюсов.

Обратившись к электрическим явлениям, Гильберт нашёл, что свойством притяжения обладает не только натёртый янтарь, а и ряд других тел (алмаз, сапфир, аметист, горный хрусталь, сланцы, сера, смолы и др.), которые он назвал электрическими, введя, таким образом, этот термин в науку. Ему удалось наэлектризовать свыше двух десятков тел. Другие же тела, и в первую очередь металлы, как он полагал, не электризуются. Сравнение электрических и магнитных явлений привело Гильберта к убеждению в глубоком их различии. Своё мнение он обосновывал следующими; доводами:

1) Электрические свойства возбуждаются (трением), магнитные же присущи намагниченным телам по природе.

2) Магнитные действия бывают двух родов: притягательные и отталкивательные, электрические же - только притягательные (электрических отталкиваний Гильберт не знал).

3) Электрические притяжения слабее магнитных, но зато универсальны.

4) Электрическую силу можно уничтожить влажностью, магнитную - нет.

В соответствии с этим Гильберт полагает, что магнетизм, так же как. и тяжесть, есть некоторая изначальная сила, исходящая из тел, в то время, как электризация обусловлена выжиманием из пор тела особых истечений, в результате трения. Роль обеих этих сил в природе оказывается, таким, образом, глубоко различной. Это подчёркивание Гильбертом различной природы электричества и магнетизма наложило глубокий отпечаток на, всю последующую историю электромагнетизма, в которой до Ампера и Фарадея обе группы явлений рассматривались изолированно друг от друга.

Сочинение Гильберта явилось уникумом, и в XVII в. к его результатам было добавлено мало. Галилей в «Диалоге» подтверждает наблюдение Гильберта об усилении действия магнита арматурой и в следующих замечательных выражениях характеризует историческую роль Гильберта:

«Воздаю хвалу, дивлюсь, завидую Гильберту. Он развил достойные удивления идеи о предмете, о котором трактовало столько гениальных людей, но который ни одним из них не был изучен внимательно. Высочайшей похвалы заслуживает он, по мнению моему, за то, что произвёл такое количество новых и точных наблюдений, к посрамлению пустого и лживого автора (Галилей имеет в виду Порту), который не только пишет о том, что сам знает, но передаёт всё, что пришло к нему от невежественных глупцов, не заботясь проверить опытом сообщённое и, повидимому, затем, чтобы книга была толще. Гильберту недостаёт только побольше математики и особенно геометрии. Большое знакомство с нею не позволило бы ему так решительно признавать доказательством те основания, которые он приводит как причину фактов, им правильно наблюдавшихся.

Я не сомневаюсь, что со временем эта отрасль науки сделает успехи как вследствие новых наблюдений, так и в особенности вследствие строгой методы доказательств. Но это не умаляет славы первого изобретателя. Я первого изобретателя лиры - как ни груб по устройству и звуку был его инструмент - ставлю не только не ниже, а много выше сотни других художников, которые довели эту отрасль до совершенства. Другие основательно, по мнению моему, первых изобретателей благородных инструментов причисляли к богам… От простейших вещей восходить к великим открытиям и под первыми ребяческими очертаниями предчувствовать скрытое удивительное искусство не дело дюжинных людей: такие прозрения и мысли принадлежат гениям сверхчеловеческой силы».

Поразительна прозорливость Галилея, предугадавшего развитие математической теории электромагнитных явлений и правильно оценившего основоположное значение работ Гильберта. Труды «дюжинных людей» XVII в., вроде «Магнитного искусства» Кирхера (1634) и «Магнитной философии» Кабео (1639), представляют шаг назад по сравнению с творением Гильберта. Описание забав и фокусов (вроде «магнитного ежа») сочетается в них с фантастическими вымыслами, схоластическими теориями и с крупицами действительных наблюдений. Только Герике, построившему прообраз электрической машины (серный шар, вращавшийся на железной оси, электризовался трением об руку), удалось сделать существенные наблюдения: электрическое отталкивание и распространение электрической силы по проводнику, но его открытия остались незамеченными.

Значительно больших результатов, представляющих большой практический интерес, удалось достичь в области земного магнетизма. В 1625 г. Генри Геллибранд открывает вариацию магнитного отклонения и результаты своих наблюдений опубликовывает в 1635 г. С тех пор становится ясной необходимость систематического изучения элементов земного магнетизма. Многолетние наблюдения и экспедиции делают особенно ценными работы Галлея, опубликовавшего первые карты с изогоническими линиями и выдвинувшего теорию вариации склонения. Работы Галлея падают на последние годы века (1683-1702) и завершают первый круг в развитии учения о земном магнетизме.

Экспериментальным изучением электричества никто не занимался вплоть до 1600 г., когда англичанин Уильям Гильберт (1544–1603) сконструировал прибор, состоящий из стерженька, подвешенного наподобие магнитной стрелки, назвал его версором и стал проводить исследования. С помощью этого первого электроскопа Гильберт показал, что притягивать может не только натёртый янтарь, но и алмаз, сапфир, опал, сера, сургуч и стекло (рис. 69). Все эти тела он назвал электрическими телами. Он также установил, что «электрические тела» могут притягивать «металлы, дерево, листья, камни, комки земли и даже воду и масло». В середине того же XVII в. появилось абстрактное понятие самого явления – электричество. Наиболее наглядно электрические явления были продемонстрированы немецким исследователем Отто фон Герике (1602–1686), который изготовил вращающийся шар из плавленой серы. После того как этот шар натирали сухой ладонью, он приобретал замечательные свойства. Особенно интересным был опыт с пушинкой, которая, оттолкнувшись от шара, продолжала ещё некоторое время находиться «в сфере его действия», перемещаясь вместе с ним по комнате.


Рис. 69. Янтарь и алмаз, сапфир и опал, серу, сургуч и стекло Уильям Гильберт назвал электрическими телами

Герике также заметил, что если наэлектризовать шар в темноте, то он сверкает «подобно сахару, раздробляемому пестиком», при этом слышно характерное потрескивание. Через некоторое время опыт Герике был воспроизведён англичанином Робертом Бойлем (1627–1691), который получил аналогичные результаты и, кроме того, показал, что воздействие электрической силы проявляется и в пустоте. Таким образом, были опровергнуты старые представления о действии электричества через воздух.

Многочисленные опыты, проведённые в конце XVII – начале XVIII в., показали, что в наэлектризованных предметах иногда возникают силы притяжения, а иногда – отталкивания. Это привело в 1733 г. к открытию, сделанному французским исследователем Шарлем Франсуа Дюфе (1698–1739). Проведя множество остроумных и изящных опытов, он пришёл к выводу о существовании двух видов электричества, которые он назвал «стеклянным» и «смоляным» в честь тех предметов, которые позволили ему сделать это открытие. Многие исследователи попытались объяснить этот удивительный феномен. Известный американский учёный и политический деятель Бенджамин Франклин (1706–1790), открывший электрическую природу молнии и увековеченный на стодолларовой купюре, полагал, что электричество представляет собой некую субстанцию (флюид), которая может присутствовать в заряженных телах либо в избытке, либо в недостатке. В первом случае Франклин называл тело положительно электризованным, а во втором – отрицательно электризованным. Однако вскоре появилась теория, утверждающая, что в каждом теле имеются оба флюида, а в нейтральном, т. е. неэлектризованном, состоянии они присутствуют в равных количествах. В принципе эта теория оказалась справедливой, и впоследствии эти два вида «флюида» были названы положительным и отрицательным электрическими зарядами. Названия эти чисто условные, они не отражают какие-то «положительные» или «отрицательные» качества электричества, это просто оставшееся от Франклина наследие. Как мы теперь знаем, разноимённые заряды притягивают друг друга, а одноимённые отталкивают (рис. 70). Когда положительно заряженное тело соприкасается с отрицательно заряженным, их заряды компенсируют друг друга. В результате тела становятся электрически нейтральными.

Электрические свойства. Алмаз относится к изоляторам: его удельное электрическое сопротивление очень велико. Некоторые кристаллы, однако, имеют низкое удельное сопротивление и обладают свойствами полупроводников. Удельное электрическое сопротивление алмазов (полупроводниковые) составляет 1 - 10 Ом/см, других алмазы - до 1010 Ом/см.

Прочие свойства

Прочие свойства. Алмаз - минерал весьма устойчивый. Он не поддается воздействию самых сильных кислот и их смесей (соляной, серной, азотной, плавиковой, «царской водки»), даже доведённых до температуры кипения. Не реагирует он и со щелочами.

Однако алмаз легко окисляется и сгорает в смеси соды с расплавленной натриевой или калиевой селитрой. В порошке он сгорает на платиновой проволочке с образованием двуокиси углерода (СО 2).

Расплавленные карбонаты щелочей при 1000-1200?С также окисляют алмаз. При нагревании до 800?С в присутствии железа или сплавов на его основе алмаз растворяется, поэтому алмазные резцы не применяются при обработке стали и чугуна.

Диагностика алмаза

Диагностика алмаза. Для того, чтобы отличить настоящий алмаз от его имитации, используется специальный «алмазный щуп», измеряющий теплопроводность исследуемого камня. Алмаз имеет намного более высокое значение теплопроводности, чем его заменители. Кроме того, используется хорошая смачиваемость алмаза жиром: фломастер, заправленный специальными чернилами, оставляет на поверхности алмаза сплошную черту, тогда как на поверхности имитации она рассыпается на отдельные капельки. алмаз кимберлит лампроит порода