Большая Советская Энциклопедия (АЛ)

Структуру, подобную А., имеют и другие элементы IV группы периодической системы Si, Ge, Sn. Однако в последовательности С—Si—Ge—Sn прочность ковалентной связи убывает соответственно с увеличением межатомного расстояния. Кристаллическую решётку А. имеют также многие химические соединения, например соединения элементов III и V групп периодической системы (решётка типа сфалерита — ZnS). Структуры этих соединений (являющихся полупроводниками ) благодаря дополнительной ионной связи (помимо ковалентной), по-видимому, прочнее структур элементов 4-й группы, принадлежащих к тому же периоду системы элементов. Например, соединение азота с бором называется боразоном , по твёрдости не уступает А.

Благодаря особенностям кристаллической структуры (все 4 валентных электрона атомов С прочно связаны) идеальный кристалл А. (без примесей и дефектов решётки) должен быть прозрачным для видимого света диэлектриком . В реальных же кристаллах всегда имеется некоторое количество примесей и дефектов решётки, различное для разных образцов (см. Дефекты в кристаллах ). Даже в наиболее чистых ювелирных А. содержание примесей достигает 10¹⁸ атомов на 1 см³ . Наиболее распространены примеси Si, Al, Ca и Mg. Распределение примесей в А. может быть неравномерным, например на периферии их больше, чем в центре. Сильные связи между атомами С в структуре А. приводят к тому, что любое несовершенство кристаллической решётки А. оказывает глубокое воздействие на его физические свойства. Этим объясняются, в частности, расхождения данных разных исследователей. При общем описании свойств А. исходят из того, что максимальное содержание примесей составляет 5%, причём количество одной примесной компоненты не превосходит 2%.

В А. также встречаются твёрдые (оливин, пироксен, гранаты, хромшпинелиды, графит, кварц, окислы железа и т. п.), жидкие (вода, углекислота) и газообразные (азот и др.) включения.

Плотность А. у различных минералогических образцов колеблется в пределах от 3470 до 3560 кг/м³ (у карбонадо от 3010 до 3470 кг/м³ ). Вычисленная плотность А. (по рентгенограммам) ~3511 кг/м³ . А. — эталон твёрдости Мооса шкалы с числом твёрдости 10 (корунд — 9, кварц — 7, кальцит — 3). Микротвёрдость А., измеряемая вдавливанием алмазной пирамидки, составляет от 60—70 до 150 Гн/м² [или от (6—7)'10³ до 15—10 кгс/мм² ] в зависимости от способа испытания (по Хрущеву и Берковичу ~10⁴кгс /мм² ; корунд ~2'10³ , кварц ~1,1'10³ , кальцит ~1,1'10²кгс/мм² ). Твёрдость А. на различных кристаллографических гранях не одинакова — наиболее твёрдой является октаэдрическая грань [(111) — см. Миллеровские индексы ). А. очень хрупок, обладает весьма совершенной спайностью по грани (111). Анизотропия механических свойств учитывается при обработке монокристаллов А. и их ориентировке в однокристальном инструменте. Модуль Юнга — модуль нормальной упругости Л. 1000 Гн/м² (~10¹³дин[см² ), модуль объёмного сжатия 600 Гн/м² (~6'10¹²дин/см² ). Тепловой коэффициент линейного расширения возрастает с температурой от 0,6'10^{– 5} °С^{– 1} в интервале 53—303 К до 5,7'10^{– 6} в интервале 1100—1700 К. Коэффициент теплопроводности уменьшается с увеличением температуры в интервале 100—400 К от 6 до 0,8 кдж/м xК (от ~14 до~2 кал/сек xсм xС ). При комнатной температуре теплопроводность А. выше, чем у серебра, а мольная теплоёмкость равна 5,65 кдж/С кмоль xК . А. диамагнитен (см. Диамагнетизм ), магнитная восприимчивость на единицу массы равна 0,49'10^{– 6} единиц СГС при 18° С.

Цвет и прозрачность А. различны. Встречаются А. бесцветные, белые, голубые, зелёные, желтоватые, коричневые, красноватые (разных оттенков), тёмно-серые (до чёрного). Часто окраска распределена неравномерно. А. изменяет окраску при бомбардировке а-частицами, протонами, нейтронами и дейтронами.

Показатель преломления А. равен 2,417 (для длины волны l = 0,5893 мкм ) и возрастает с температурой, дисперсия 0,063. Угол полного отражения равен 24°24'. Некоторые образцы А. обладают оптической анизотропией, например двойным лучепреломлением , обусловленным внутренними упругими напряжениями, связанными с неоднородностями строения кристалла. В большинстве А. наблюдается люминесценция (в зелёной и синей частях спектра) под действием ультрафиолетового и рентгеновского излучений, электронов, ot-частиц и нейтронов. Облучение А. нейтронами не сообщает ему стойкой радиоактивности, уменьшает плотность А., «разрыхляет» решётку (см. Радиационные эффекты в твёрдом теле ) и вследствие этого ухудшает его абразивные качества. Большинство А. избирательно поглощает электромагнитное излучение в инфракрасной области спектра (l ~ 8—10 мкм ) и в ультрафиолетовой (ниже 0,3 мкм ). Их называют А. 1-го типа. Значительно реже встречаются А. 2-го типа (обнаруженные впервые в 1933), не имеющие линий поглощения в области 8—10 мкм и прозрачные до ~ 0,22 мкм. Встречаются А. со смешанными признаками, а также обладающие в одних частях кристалла признаками 1-го типа, а в других — 2-го. Основные спектроскопические характеристики кристаллов хорошо коррелируются с количеством азота, содержащегося в решётке А., и, по-видимому, стойкими различиями кристаллического строения.

Предложено подразделение А. 2-го типа на 2а и2б, различающиеся электрическими свойствами. Удельное электрическое сопротивление А. 1-го типа r ~10¹² —10¹⁴ом xм, типа 2а — r ~10¹²ом xм. А., принадлежащие к типу 2б, имеют r ~0,5—10 ом xм, они являются примесными полупроводниками р-типа, обладают фотопроводимостью и при нагревании обнаруживают линии поглощения на длинах волн l > 6 мкм (они крайне редки, открыты только в 1952). Встречаются кристаллы А. с исключительно малым сопротивлением r~ 10^{– 2} , которые могут пропускать большие токи. Среди неполупроводниковых А. 2-го типа иногда встречаются кристаллы, электропроводность которых резко возрастает при облучении a-частицами, электронами и g-лучами. Глубина проникновения a-частиц в А. не более 10 мкм, электронов (с энергией ~1 Мэв ) — 1 мм. Такие А. могут использоваться в кристаллических счётчиках . К достоинствам алмазных счетчиков относится способность работать при комнатной температуре, длительно работать в непрерывном режиме, выделять узкие пучки радиации. Их можно стерилизовать, что очень важно, например, для биологических исследований.

А. стоек к действию кислот и растворов щелочей (даже кипящих), растворяется в расплавах селитры (азотнокислого натрия или калия) и соды (t ~500°С). На воздухе А. сгорает при 850—1000°С, в кислороде — при 720—800°С. В вакууме или в инертном газе при 1400°С начинается заметная поверхностная графитизация А. При повышении температуры этот процесс ускоряется, и в области 2000 °С полное превращение происходит за 15—30 мин. При импульсном нагреве (за несколько мсек ) кристаллы А. сохраняются при 3400°С, но превращаются в графит при 3600°С и выше. Эти предельные для А. температуры отмечены на рис. 2 (граница между областями 5 и 3).

Месторождения и добыча. А. известен человечеству за много веков до н. э. Впервые А. начали добывать в Индии, в 6—10 вв. — на острове Борнео, в 1725 — в Бразилии. С 70-х гг. 19 в. центр добычи А. из Азии и Южной Америки переместился в Африку (сначала в Южную Африку, затем в Центральную, Западную и Восточную Африку).

А. добываются из коренных и россыпных месторождений. Единственной промышленный коренной породой А. являются кимберлиты , встречающиеся преимущественно на древних щитах и платформах. Кимберлиты чаще всего представлены трубообразными телами различного размера, дайками, жилами, реже силлами. На глубине нескольких сотен метров от поверхности Земли трубки могут переходить в маломощные жилы и дайки. Наибольший промышленный интерес имеют трубки размером до 1525'1068 м (трубка «Мвадуи» в Танзании), реже разрабатываются дайки и жилы. На всех платформах известно свыше 1500 кимберлитовых тел, но промышленному содержание А. имеют из них лишь единицы (в зарубежных странах — трубки «Премьер», «Де Бирс», «Бюлтфонтейн», «Дю-тойтспен», «Весселтон», «Кимберли», «Ягерсфонтейн» и «Финш» в ЮАР, «Мвадуи» в Танзании, «Маджгаван» в Индии; дайки и жилы Мали, «Бельсбенк», «Щвартругген» в ЮАР, «Коиду» в Сьерра-Леоне, дайка на р. Бу — Берег Слоновой Кости и др.). В кимберлитах А. распределены весьма неравномерно. Они встречаются одиночными кристаллами и реже их сростками; характерно, что нигде не образуют крупных скоплений.

Эксплуатируются месторождения с содержанием А. порядка 0,4—0,5 кар/м³ и некоторые трубки с исключительно высококачественными А., в которых содержание снижается до 0,08—0,10 кар/м³ («Ягерсфонтейн» в ЮАР). Добыча из отдельных трубок достигает 2—2,5 млн. кар в год. Некоторые трубки дали значительные количества А. (в млн. кар ): «Премьер» около 55, «Бюлтфонтейн» около 24, «Весселтон» около 23 и др.

Единого мнения о генезисе А. в кимберлитах не имеется. Одни исследователи предполагают, что А. кристаллизуется на больших глубинах в пределах верхней мантии, другие считают, что А. образуется на глубинах 2—4 км в промежуточных очагах, возникающих на границе пород фундамента и осадочного чехла платформ.

Основная добыча А. идёт из россыпей (80—85%) различных генетических типов (делювиальные, аллювиальные, прибрежно-морские россыпи, которые эксплуатируются при содержании 0,25—0,50 кар/м³ ).

В России А. впервые были обнаружены в 1829 на Среднем Урале (в бассейне р. Койвы). За годы Советской власти в СССР создана сырьевая база А. Выявленные месторождения А. на Урале объединяются в Уральскую алмазоносную провинцию, расположенную на западных склонах Южного, Среднего и Северного Урала, где имеются россыпи с высококачественными А. В 1954—55 месторождения А. были открыты в Восточной Сибири, на территории Якутской АССР. Сибирская алмазоносная провинция приурочена к Сибирской платформе; в её пределах известны как россыпные, так и коренные месторождения (последние представлены кимберлитами трубчатой формы). Месторождения сосредоточены в западной Якутии (трубки «Мир», «Удачная», «Айхал» и др.). Найдены также А. на Тимане, Украине и в Казахстане.

Мировая добыча природных А. (без СССР) возросла с 7,5 млн. кар в 1929 до 30 млн. кар в 1967.

За всё время эксплуатации месторождений (по 1 января 1968) за рубежом извлечено около 900 млн. кар (180 т) А. Свыше 80% добываемых А. используется в промышленности. До 30-х гг. 20 в. первое место в мировой добыче А. прочно занимал ЮАС (с 1961 — ЮАР) где преобладают ювелирные камни. Впоследствии в связи с сильным ростом спроса на технические А. на первое место по количеству добываемых А. выдвинулось Конго (столица Киншаса), где имеются крупные запасы технического А.