Алмаз та графіт властивості, значення, походження - Геологія
1. Поліморфні модифікації вуглецю: алмаз та графіт
1.1.Загальна характеристика алмазу
1.2. Загальна характеристика графіту
2. Промислові типи родовищ граніту та алмазу
3. Природні та технологічні типи алмазовмісних та графітових руд
4. Розробка родовищ граніту та алмазу
5. Області застосування граніту та алмазу
Список використаної літератури.
Алмазна промисловість нашої країни знаходиться на стадії розвитку, впровадження нових технологій обробки мінералів.
Знайдені родовища алмазів розкриваються лише процесами ерозії. Для розвідника це означає, що існує безліч «сліпих» родовищ, які не виходять на поверхню. Про їхню присутність можна дізнатися за виявленими локальними магнітними аномаліями, верхня кромка яких розташовується на глибині в сотні, а якщо пощастить – то в десятки метрів. (А. Портнов).
Виходячи з сказаного вище, я можу судити про перспективність розвитку алмазної промисловості. Саме тому я обрала тему – «Діамант і графіт: властивості, походження та значення».
У своїй роботі я спробувала проаналізувати зв'язок між графітом та алмазом. Для цього порівняла ці речовини з кількох точок зору. Я розглянула загальну характеристику даних мінералів, промислові типи їх родовищ, природні та технічні типи, розробку родовищ, сфери застосування, значення даних мінералів.
Незважаючи на те, що графіт та алмаз полярні за своїми властивостями, вони є поліморфними модифікаціями того самого хімічного елемента — вуглецю. Поліморфні модифікації, або поліморфи - це речовини, що мають однаковий хімічний склад, але різну кристалічну структуру. З початкомсинтезу штучних алмазів різко зріс інтерес до дослідження та пошуків поліморфних модифікацій вуглецю. В даний час, крім алмазу та графіту, достовірно встановленими можна вважати лонсдейліт та чаотит. Перший у всіх випадках був знайдений тільки в тісному взаємопроростанні з алмазом і тому називається ще гексагональним алмазом, а другий зустрічається у вигляді пластинок, що чергуються з графітом, але перпендикулярно розташовані його площині.
1. Поліморфні модифікації вуглецю: алмаз та графіт
Єдиний мінералоутворюючий елемент алмазу та графіту - це вуглець. Вуглець (С) - хімічний елемент IV групи періодичної системи хімічних елементів Д. І. Менделєєва, атомний номер - 6, відносна атомна маса - 12,011 (1). Вуглець стійкий у кислотах та лугах, окислюється тільки дихроматом калію або натрію, хлористим залізом чи алюмінієм. Вуглець має два стабільні ізотопи С(99,89%) і С(0,11%). Дані ізотопного складу вуглецю показують, що він буває різного походження: біогенного, небіогенного та метеоритного. Різноманітність сполук вуглецю, що пояснюється здатністю його атомів з'єднуватися один з одним та атомами інших елементів різними способами, зумовлює особливе положення вуглецю серед інших елементів.
1.1 Загальна характеристика алмазу
При слові «алмаз» одразу згадуються таємні історії, що розповідають про пошуки скарбів. Колись люди, що полювали за алмазами, і не підозрювали, що предметом їхньої пристрасті є кристалічний вуглець, який утворює сажу, кіптяву та вугілля. Вперше це довів Лавуазьє. Він поставив досвід зі спалювання алмазу, використовуючи зібрану спеціально для цього запальну машину. Виявилося, алмаз згоряє на повітрі при температурі близько 850-1000 * С, не залишаючи твердого залишку, які звичайне вугілля, а струмені чистого кисню згоряє за нормальної температури 720-800*С. При нагріванні до 2000-3000 С без доступу кисню він переходить у графіт (це пояснюється тим, що гомеополярні зв'язки між атомами вуглецю в алмазі дуже міцні, що обумовлює дуже високу температуру плавлення.
Алмаз - безбарвна, прозора кристалічна речовина, що надзвичайно сильно заломлює промені світла.
Атоми вуглецю в алмазі перебувають у стані sp3-гібридизації. У збудженому стані відбувається розпарювання валентних електронів в атомах вуглецю та утворення чотирьох неспарених електронів.
Кожен атом вуглецю в алмазі оточений чотирма іншими, розташованими від нього у напрямку від центру у вершинах тетраедра.
Відстань між атомами в тетраедрах дорівнює 0,154 нм.
Міцність всіх зв'язків однакова.
Весь кристал є єдиним тривимірним каркасом.
При 20 С щільність алмазу становить 3,1515 гр/см. Цим пояснюється його виняткова твердість, яка по межах різна і зменшується в послідовності: октаедр – ромбододекаедр – куб. У той же час алмаз має досконалу спайність (по октаедру), а межа міцності на вигин і стиск у нього нижче, ніж у інших матеріалів, тому алмаз тендітний, при різкому ударі розколюється і при дробленні порівняно легко перетворюється на порошок. Алмаз має максимальну жорсткість. Поєднання цих двох властивостей дозволяє використовувати його для абразивних та інших інструментів, що працюють за значного питомого тиску.
Показник заломлення (2,42) та дисперсія (0,063) алмазу набагато перевищують аналогічні властивості інших прозорих мінералів, що у поєднанні з максимальною твердістю зумовлює його якість як дорогоцінного каменю.
В алмазахвиявлено домішки азоту, кисню, натрію, магнію, алюмінію, кремнію, заліза, міді та інших, зазвичай, у тисячних частках відсотка.
Алмаз надзвичайно стійкий до кислот і лугів, не змочується водою, але має здатність прилипати до деяких жирових сумішей.
Алмази у природі зустрічаються як у вигляді добре виражених окремих кристалів, і полікристалічних агрегатів. Правильно утворені кристали мають вигляд багатогранників із плоскими гранями: октаедр, ромбододекаедр, куб та комбінації цих форм. Дуже часто на гранях алмазів є численні ступені росту та розчинення; якщо вони невиразні оком, грані здаються викривленими, сферичними, у формі октаедроїду, гексаедроїду, кубоїду та їх комбінацій. Різна форма кристалів обумовлена їхньою внутрішньою будовою, наявністю та характером розподілу дефектів, а також фізико-хімічною взаємодією з навколишнім кристалом середовищем.
Серед полікристалічних утворень виділяються – баллас, карбонадо та борт.
Баллас - це сферолітові утворення з радіально-променистою будовою. Карбонадо - скритокристалічні агрегати з розміром окремих кристалів 0,5-50 мкм. Борт – яснозернисті агрегати. Баласи і особливо карбонадо мають найвищу твердість із усіх видів алмазів.
Рис.1 Будова кристалічних ґрат алмазу.
Рис.2 Будова кристалічних ґрат алмазу.