Алмаз


Алма́з (от пратюрк. almaz, букв. «неподдающийся», через араб. ألماس‎ [’almās] и в др.-греч. ἀδάμας «несокрушимый») — минерал, кубическая аллотропная форма углерода[1].

При нормальных условиях метастабилен, то есть может существовать неограниченно долго. В вакууме или в инертном газе при повышенных температурах постепенно переходит в графит[2][3][4]. Самый твёрдый по шкале эталонных минералов твёрдости Мооса.

Главные отличительные черты алмаза — высочайшая среди минералов твёрдость (и в то же время хрупкость), наиболее высокая теплопроводность среди всех твёрдых тел 900—2300 Вт/(м·К)[5], большой показатель преломления и высокая дисперсия. Алмаз является широкозонным полупроводником с шириной запрещённой зоны 4,57 эВ[6]. У алмаза очень низкий коэффициент трения по металлу на воздухе — всего 0,1, что связано с образованием на поверхности кристалла тонких плёнок адсорбированного газа, играющих роль своеобразной смазки. Когда такие плёнки не образуются, коэффициент трения возрастает и достигает 0,6—1,0[7]. Высокая твёрдость обуславливает исключительную износостойкость алмаза на истирание. Для алмаза также характерны самый высокий (по сравнению с другими известными материалами) модуль упругости и самый низкий коэффициент сжатия.

Энергия кристалла составляет 105 Дж/моль, энергия связи 700 Дж/моль — менее 1 % от энергии кристалла.

Температура плавления алмаза составляет примерно 3700—4000 °C при давлении ~11 ГПа[8]. На воздухе алмаз сгорает при 850—1000 °C, а в струе чистого кислорода горит слабо-голубым пламенем при 720—800 °C, полностью превращаясь в углекислый газ. При нагреве до 2000 °C без доступа воздуха алмаз спонтанно за 15—30 минут переходит в графит и взрывообразно разрушается на мелкие части[9][10], при температурах более 2000 K поведение термодинамических характеристик алмаза (теплоёмкость, энтальпия) с ростом температуры приобретает аномальный характер[11].

Средний показатель преломления бесцветных кристаллов алмаза в жёлтом цвете равен примерно 2,417, а для различных цветов спектра он варьируется от 2,402 (для красного) до 2,465 (для фиолетового). Зависимость показателя преломления от длины волны называется дисперсией, а в геммологии этот термин имеет специальное значение, определяемое как разница показателей преломления прозрачной среды при двух определённых длинах волн (обычно для пар фраунгоферовых линий λB = 686,7 нм и λG = 430,8 нм или λC = 656,3 нм и λF=486,1 нм)[12]. Для алмаза дисперсия DBG равна 0,044, а DCF = 0,025[12].


Схематическое изображение кристаллической решётки алмаза
Катодолюминесценция огранённого алмаза
Обработанный алмаз
«Алмазная лихорадка» в Кимберли, 1870-е годы
Памятный знак на месте обнаружения первого в России алмаза
Изображение синтезированных алмазов, полученное на растровом электронном микроскопе
Виды огранки алмазов