Vissmagāk minerāls dabā

Tas rodas sarkanās zvaigžņu milžu dziļumos, ir daļa no svarīgākajiem taukiem, aminoskābēm un ogļhidrātiem, var veidot miljoniem savienojumu ar dažādiem ķīmiskajiem elementiem un, atkarībā no struktūras, ir pilnīgi atšķirīgas mehāniskās īpašības. Mīksts un trausls zīmuļu stienis un visstingrākais dimanta minerāls sastāv no viena un tā paša materiāla - oglekļa. Kas padara dimantu tik unikālu? Kur tas tiek izmantots? Kāda ir tā vērtība?

Nemazējams siltuma vadītājs

Grieķu valodā vārds "dimants" nozīmē "neiznīcināms". Vēl pirms senatnes laikiem cilvēki zināja šī akmens neticamo spēku. Senos laikos dimanti tika plaši tirgoti Indijā un Ēģiptē. Un šīs minerālās Eiropas plašumi nonāca pēc Aleksandra Lielā kampaņām. Viņš atnesa akmeņus kā burvju artefaktus. Senie grieķi šo ļoti grūti minerālu sauca par dievu asarām, kas nokrita zemē.

Bet akmens neuzvaras noslēpums, protams, ir ne misticismā, ne saistībā ar garīgo pasauli. Elementa režģa precīza struktūra tetraedras formā un stipra saikne starp oglekļa atomiem nodrošina augstāko stiprību. Sakarā ar to pašu struktūru, dimants ir lielisks siltuma vadītājs. Piemēram, ja būtu iespējams izgatavot tējkaroti no viena gabala dimanta, jūs nevarētu to maisīt ar cukuru karstā tēja, jo tas varētu sadedzināt tajā pašā brīdī, kad karote pieskārās verdošajam ūdenim.

Minerālu cietības salīdzinājums

Kā noteikt, kurš minerāls ir vissmagāk? Šo jautājumu deviņpadsmitajā gadsimtā iekļāva talantīgais vācu minerologs Karls Fridrihs Moos. 1811. gadā zinātnieks ierosināja izmantot salīdzinošo skalu, lai noteiktu dažādu minerālvielu cietību. Tas sastāv no desmit priekšmetiem, no kuriem katrs atbilst konkrētam minerālam. Pirmais (talks) ir mīkstākais, un pēdējais attiecīgi ir vissmagāk. Pārbaude tiek veikta eksperimentāli. Ja paraugs (piemēram, sudrabs) tiek saskrāpēts ar fluorītu, kas atrodas ceturtajā rindā skalā, bet nav bojāts ģipsis (skalas standarts otrajā rindā), tad sudraba korpusa garums ir 3 pēc Moha skalas.

Visgrūtākais minerāls ir dimants. Tas aizņem desmito līniju. Un, lai gan Mohs galds tika laists apgrozībā jau deviņpadsmitā gadsimta sākumā, tas joprojām ir plaši piemērojams. Tomēr ir vērts atcerēties, ka šī tabula nav lineāra. Tas nozīmē, ka dimants, kas atrodas zem desmitā numura, nebūs precīzi divreiz tik ciets kā apatite, kas uz tabulas piekto vietu. Lai noteiktu absolūto cietības vērtību, tiek izmantotas citas metodes.

No karaļu līdz strādniekiem

Ilgu laiku dimanti bija ekskluzīva juvelierizstrādājumu meistaru prerogatīva. Tomēr, attīstoties rūpniecībai, šo vissmagāko minerālu arvien vairāk uzskata par ne tikai no parastā estētiskā aspekta, bet arī no tā unikālo fizikālo īpašību viedokļa. Pirmkārt, instrumentu ražošanā izmantoti dabiskie dimanti, kas nav pakļauti sasmalcināšanai. Tie ir akmeņi, kuriem bija tādi trūkumi, ka juvelieris nebija iespējams likvidēt. Tos sauc par tehniskiem dimantiem.

Bija laiks, un palielinājās vajadzība pēc instrumentiem ar dimanta griešanas un urbšanas malām. Piemēram, celtniecības nozarē dimanta urbji ir ļoti pieprasīti . To priekšrocība salīdzinājumā ar cieti metālu sakausējumiem ir tāda, ka tad, kad tiek izmantota dimanta urbja, materiālā nav izveidojušies nekādi mikroskābi. Dimants viegli un tīri sagriež jebkuru materiālu, vai tas ir akmens, betons vai metāls. Un mikrokrešu trūkums ir struktūras ilgmūžības atslēga. Turklāt pats process ir daudz ātrāk, daudz vieglāk un daudz klusāks.

Pamatojoties uz to, nav pārsteigums, ka saskaņā ar 2016. gada datiem tikai vienā Krievijā ir 1200 dažādu instrumentu un aprīkojuma veidu, kuru galvenā darba daļa ir dimants.

Pielietošana medicīnā

Visnopietnākais minerāls dabā ir piemērots ne tikai izmantošanai neapstrādātu un cietu iežu apstrādē. Diamonds ir neaizstājams arī medicīnas instrumentos. Galu galā, jo plānāks un precīzāks ir audu iegriezums, jo labāk organisms saskaras ar atjaunošanu. Un sarežģītām operācijām ar vitāli svarīgiem orgāniem ir griezuma platums un, vispārīgi, izšķiroša loma.

Turklāt skalpelis ar plānu dimanta plēvi uz asmeņa paliek asa uz ilgu laiku.

Elektronikas perspektīvas

Arī aktīvi attīstās dimantu integrētās shēmas. Tajās substrātam tiek izmantoti sīki dimanti. Ar šo metodi iegūtais paņēmiens ir izturīgāks pret temperatūras pilieniem un lieliem spriegumiem. Vairāk datu par dimantiem var izmantot, lai pārsūtītu datus uz telekomunikācijām. Šo kristālu īpašības ļauj vienā frekvencē vienlaikus pārsūtīt dažādu frekvenču signālus.

Vissmagāk minerāls uz Zemes palīdz kosmosa izpētei

Arī dimantu ir pieprasījums ķīmiskajā rūpniecībā. Agresīva vide, kas viegli sabojā stiklu, absolūti nav briesmīga dimantu. Fiziķi izmanto kristālus, lai veiktu eksperimentus kvantu fizikā un kosmosa izpētē.

Radot optiku teleskopiem, materiālu precizitātes un ticamības prasības kļūst kritiskas. Šeit spēlē un nonāk vissmagākajā dabiskajā minerālūdenī, kas atšķiras ar izciliem fizikālajiem un ķīmiskajiem parametriem.

Dimantu sintēze

Ar tik intensīvu pieprasījumu pēc vissmagāk lietojamā minerāla, jautājums par tā mākslīgo sintēzi radās strauji. Jāatzīmē, ka akmens rezerves nespēj apmierināt pieaugošo pieprasījumu. Un pēc ilgiem eksperimentiem zinātniekiem izdevās izveidot dabiskā dimanta analogu, kam ir visas nepieciešamās iezīmes. Līdz šim mākslīgo dimantu ražošana rūpnieciskām vajadzībām jau ir kļuvusi par parastu praksi.

Minerālvielu sintezēšanai ir vairākas metodes. Pirmais ir visaptverošākais tās veidošanās dabiskajā vidē. Sintēze tiek veikta, izmantojot zemu temperatūru un milzīgu spiedienu. Otrais paņēmiens ļauj izvilkt dimantu no tvaika. To izmanto filmas tehnoloģijā - kristāliem ar vislabāko filmu tiek izmantotas instrumentu griešanas malās. Īpaši šī metode ir pieprasīta ķirurģisko instrumentu ražošanā. Un trešais rada nelielu kristālu izkliedi ar detonāciju un ātru dzesēšanu.

Eksperimenti turpinājās un tika sintezēts bora nitrīds, kas ir par 20% smagāks par dabisko dimantu. Tomēr, lai gan šī viela ir tik maza, ka dimantu tradicionāli turpina uzskatīt par cieta minerālu.