Увлекательная химия. "Минералы и драгоценные камни. Легенды и быль"
Минералы – это однородные простые и сложные вещества, образовавшиеся в земной коре и ее водной оболочке в результате различных физико-химических процессов. Поэтому к минералам относят также и природные образования, как самородное золото и алмазы. Возраст многих минералов определяется возрастом земной коры, равным примерно 5 млрд. лет. Среди минералов встречаются изредка их разновидности, покоряющие игрой цветов, прозрачностью и блеском, получившие название драгоценных камней. Камень всегда был элементом духовной культуры человека. У древнеримского историка Плиния Старшего, погибшего во время извержения Везувия, в его книге «Естественная история» есть такие строчки: «Многим людям для высочайшего и совершенного созерцания природы довольно единого драгоценного камня». В древние времена, да и сейчас еще, некоторые суеверные люди считали природные драгоценные камни (самоцветы) защитниками от «дурного глаза», верили в их чудесные свойства, и эта вера иногда действительно излечивала от некоторых болезней и недугов в соответствии с законами психотерапии.
Алмазы и пироп.
Алмазы добывают из гигантских воронкообразных труб, круто уходящих в земные недра и заполненных желто-зеленой или синей землей – кимберлитом (по имени южноафриканского города Кимберли, где эта порода впервые была обнаружена и описана). Трубы, содержащие кимберлит, представляют собой жерла древних вулканов. Если в окрашенной земле кимберлитовых труб вы увидите малиново-красный огонек пиропа, то где-то рядом находятся алмазы. По знаку, поданному пиропом, в 1954 году было открыто первое в России месторождение алмазов «Зарница» на реке Далдын в Якутии. Пироп – спутник алмаза, и алмаз никогда не встречается в породах, лишенных пиропа. Много миллионов лет назад пироп и алмаз почти одновременно кристаллизовались из лавы вулканов при 1200 -1700ºС и давлении 4000 -5000 МПа. Наиболее крупные алмазы, найденные в Якутии, получили имена «Звезда Якутии» (46,4г), «Большая Медведица» (22,9г). В рассказе И.А.Ефремова «Алмазная труба» есть такие строчки: «Султанов взглянул на свежий раскол породы – и вздрогнул от радости. Кроваво-красные кристаллики пиропа выступали на пестрой поверхности в смеси с оливковой и голубой зеленью земли». Пироп был одним из самых излюбленных камней старой Руси. Самым дорогим пиропом считается розовато-красный, пурпурный камень, оцениваемый от 750 до 900 долларов за 2 г.
Характеристика алмаза.
Алмаз – прозрачное, бесцветное вещество с сильной лучепреломляемостью. Иногда он бывает окрашен различными примесями: встречается даже черный алмаз. Кристаллы алмаза отличаются особо прочной структурой, благодаря чему алмаз обладает твердостью, превосходящей твердость всех других тел. Он в 1000 раз тверже кварца, в 150 раз – корунда. Свое красивое название алмаз получил от греч. «адамас» - непобедимый, несокрушимый. Алмаз имеет объемную тетраэдрическую атомную решетку. Каждый атом углерода в алмазе окружен четырьмя другими, расположенными от него в направлениях от центра тетраэдров к вершинам. Атомы углерода в алмазе «упакованы» очень плотно. Этим объясняется его исключительная твердость. Алмаз плохо проводит электрический ток. Алмаз – химически очень устойчивое вещество. Искусственно ограненные алмазы называются бриллиантами и являются предметами роскоши.
Самый твердый.
Прекрасны игра цветов и блеск алмаза, но наиболее замечательные его свойства твердость и химическая стойкость. Среди всех минералов алмаз обладает наибольшей твердостью. Поэтому философы древности Тит Лукреций Кар (99 – 55 гг. до н. э.) и Плиний Старший считали, что алмаз не только не горит, но его нельзя и расколоть ударом молота. Слово «алмаз» в переводе с древнеиндийского языка означает «тот, который не разбивается». Это заблуждение сохранилось и в Средние века. Так, в 1476 г. Во время междоусобной войны бургундского герцога Карла Смелого с французским королем Людовиком XI швейцарские наемники, сражавшиеся на стороне короля, ворвались во время одного из сражений в палатку Карла Смелого. Увидев там множество бриллиантов – ограненных алмазов – они решили проверить их на подлинность ударами молота. Видя, что бриллианты превращаются в порошок, швейцарцы решили, что эти камни фальшивые. Следует помнить, что алмаз хрупок и не раскалывается только при воздействии на него постепенно возрастающего давления. Если давление постепенно довести до 600 МПа (60 атм.), то алмаз начинает входить в сталь как в масло. На алмазы с давних пор смотрели как на чудодейственные камни. Считалось, что человек, носящий алмаз, не знает болезней желудка, на него не действует яд, он сохраняет до глубокой старости память и веселое расположение духа, пользуется царской милостью.
Крупный алмаз – из мелких!
В 1694 г. Члены Академии естествоиспытателей во Флоренции (Италия) Дж. Аверани и К.-А. Тарджони решили из нескольких мелких алмазов получить один крупный. Они сильно нагрели тигель с алмазами и были поражены, увидев, что последние загорелись как уголь, оставив после себя лишь маленькую щепотку золы. В 1772 г. Лавуазье с помощью построенной им «зажигательной машины» с двумя линзами, одна из которых имела диаметр 120 см, также исследовал действие жара на алмаз. Он поместил алмаз в фокус линз в яркий солнечный день и установил, что алмаз сгорает точно так же, как и уголь, образуя углекислый газ. Другой французский химик, Жан Дарсе (1725 – 1801), резко выступил против утверждения Лавуазье, обвинив его в подтасовке фактов. Дарсе доказывал, что алмаз не сгорает, а испаряется. Тогда еще раз в 1797 г. Английский химик Теннат сжег алмаз в плотно закрытом золотом тигле и показал, что алмаз сгорает как чистый углерод. Алмаз – кристаллическая метастабильная модификация углерода. Нагретый на воздухе до температуры выше 800ºС, он сгорает: С + О2 = СО2 Если же нагревать алмаз без доступа воздуха, то он превращается в графит, давление пара которого даже при 2000ºС исчезающее мало, около 0,01 Па, и, следовательно, испаряться в этих условиях он не может.
