เพชรมีโครงตาข่ายคริสตัลดังต่อไปนี้ องค์ประกอบ สูตรโครงสร้าง และคุณสมบัติอื่นๆ ของเพชร

ตั้งแต่สมัยโบราณผู้คนทำเครื่องประดับจากอัญมณีล้ำค่า เครื่องประดับที่ประดับด้วยเพชรถือเป็นเครื่องประดับที่มีค่าเป็นพิเศษ โดยดึงดูดความสนใจด้วยความโปร่งใสเป็นพิเศษ ความแวววาวที่สลับซับซ้อน และความแวววาวที่สดใส


เพชรก็คือเพชรเจียระไน ส่วนใหญ่มักจะไม่มีสีแม้ว่าบางครั้งจะพบหินที่มีโทนสีเหลืองสีเทาหรือสีเขียวก็ตาม แต่เพชรคืออะไร? ประกอบด้วยอะไรบ้าง และเกิดขึ้นได้อย่างไร?

เพชรคืออะไร?

เพชรเป็นแร่ธรรมชาติที่แข็งที่สุด ซึ่งขุดได้จากตะกอน Placer หรือท่อ Kimberlite พบได้ในเกือบทุกทวีป ยกเว้นแอนตาร์กติกา แต่แหล่งฝากหลักอยู่ในแอฟริกา แคนาดา รัสเซีย และ

หินก้อนแรกถูกค้นพบโดยบังเอิญ มนุษยชาติเป็นหนี้การค้นพบนี้เพราะเด็กๆ ชาวแอฟริกันกำลังเล่นก้อนกรวดแวววาว พวกมันถูกพบในปี พ.ศ. 2413 ในแอฟริกาใต้ใกล้กับเมืองคิมเบอร์ลีย์ ซึ่งหินที่มีเพชรทั้งหมดเริ่มถูกเรียกว่าคิมเบอร์ไลต์

ในรัสเซีย เพชรถูกค้นพบครั้งแรกใกล้กับระดับการใช้งานในปี พ.ศ. 2372 สิ่งที่น่าสนใจคือการค้นพบนี้เป็นของเด็กเช่นกัน ขณะทำงานที่เหมืองทองคำ พาเวล โปปอฟ วัย 14 ปี ได้พบเพชรเม็ดหนึ่งขณะร่อนหาทองคำ


ต้องขอบคุณหินก้อนนี้ที่ทำให้เขาได้รับอิสรภาพจากนั้นจึงแสดงสถานที่ซึ่งค้นพบเพชรให้คณะสำรวจทางวิทยาศาสตร์นำโดยนักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน Alexander Hubolt ตั้งแต่นั้นมา มีการค้นพบแหล่งเงินฝากจำนวนมากในรัสเซีย รวมถึงแหล่งที่อุดมสมบูรณ์ในยากูเตียด้วย

เพชรทำมาจากอะไร?

ในบรรดาอัญมณี เพชรเป็นแร่ธาตุชนิดเดียวที่ประกอบด้วยธาตุเพียงชนิดเดียว โครงสร้างประกอบด้วยคาร์บอนผลึกซึ่งมีคุณสมบัติเฉพาะตัว

เพชรมีความแข็งสูงสุด ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำ และมีจุดหลอมเหลวสูงสุดตั้งแต่ 3700 ถึง 4000 °C มูลค่าของหินถูกกำหนดในหน่วยพิเศษ - กะรัต หนึ่งกะรัตเท่ากับ 0.2 กรัม

โดยปกติเพชรจะมีน้ำหนักเบา แต่บางครั้งคุณอาจเจอชิ้นงานที่มีขนาดใหญ่มาก เพชรที่ใหญ่ที่สุดในโลกคือเพชร Cullinan ซึ่งค้นพบในปี 1905 ในเหมืองพรีเมียร์ของแอฟริกาใต้

น้ำหนักไม่ได้เจียระไนคือ 3,106.75 กะรัต ซึ่งก็คือมากกว่า 620 กรัม จากนั้นจึงนำไปแปรรูปเป็นเพชรขนาดใหญ่ 9 เม็ด และเพชรเม็ดเล็ก 96 เม็ด

เพชรเกิดขึ้นได้อย่างไร?

ต้นกำเนิดของเพชรยังไม่ได้รับการยืนยันอย่างน่าเชื่อถือ นักวิทยาศาสตร์ได้เสนอสมมติฐานต่างๆ มากมาย แต่ส่วนใหญ่มีความเห็นว่าก้อนหินก่อตัวขึ้นในเนื้อโลกแล้วลอยขึ้นมาใกล้ผิวน้ำมากขึ้น ตามการประมาณการต่าง ๆ อายุของพวกมันอยู่ระหว่าง 100 ล้านถึง 2.5 พันล้านปี


มีเพชรที่มีต้นกำเนิดมาจากนอกโลก โดยเฉพาะอย่างยิ่ง มีการค้นพบหินดังกล่าวจำนวนมากใกล้กับปล่องภูเขาไฟโปปิไกในไซบีเรีย ซึ่งก่อตัวขึ้นจากการชนดาวเคราะห์น้อยเมื่อประมาณ 35 ล้านปีก่อน

เพชรสังเคราะห์คืออะไร?

เพชรไม่เพียงแต่ใช้สำหรับเครื่องประดับเท่านั้น แต่ยังใช้เพื่อวัตถุประสงค์ทางอุตสาหกรรมด้วย (ในการผลิตสว่าน เครื่องตัด มีด) ความจำเป็นในการใช้อย่างแพร่หลายทำให้นักวิทยาศาสตร์ต้องสร้างเพชรเทียมที่ปลูกในห้องปฏิบัติการ

เรียกว่าสังเคราะห์ แม้ว่าคำจำกัดความนี้จะไม่ถูกต้องทั้งหมดก็ตาม ความจริงแล้ว เพชรเทียมไม่มีสารสังเคราะห์และมีองค์ประกอบคล้ายคลึงกับเพชรธรรมชาติ หินสังเคราะห์ถูกสร้างขึ้นในสองวิธี - การสะสมไอสารเคมี (CVD) และความดันและอุณหภูมิสูง (HPHT) มีวิธีการอื่นๆ อีกหลายวิธี แต่ไม่ประสบผลสำเร็จในเชิงพาณิชย์

เพชรเกิดขึ้นได้อย่างไร?

เพื่อให้เพชรมีรูปร่างสวยงามและเริ่มส่องแสงหลากสีจึงกลายเป็นเพชร วิธีการหลักในการแปรรูปหินคือการเจียระไนทรงกลมซึ่งมี 57 เหลี่ยมบนเพชร


นอกจากนี้ยังมีวิธีการที่ซับซ้อนกว่าที่ให้คุณสร้างได้มากถึง 240 เหลี่ยมหรือสร้างเพชรที่มีรูปร่างบางอย่าง - กุหลาบ, โต๊ะ, เวดจ์ บางครั้งงานที่มีคุณภาพก็เกินราคาของตัวเพชรเอง ในขณะที่การเจียระไนที่ไม่ถูกต้องในทางกลับกันสามารถทำลายหินหรือทำให้เกิดข้อบกพร่องได้

เพชร- แร่ธาตุที่แข็งที่สุด การดัดแปลงลูกบาศก์โพลีมอร์ฟิก (allotropic) ของคาร์บอน (C) มีความเสถียรที่ความดันสูง ที่ความดันบรรยากาศและอุณหภูมิห้อง มันสามารถแพร่กระจายได้ แต่สามารถดำรงอยู่ได้อย่างไม่มีกำหนดโดยไม่ต้องเปลี่ยนเป็นกราไฟท์ ซึ่งมีความเสถียรภายใต้สภาวะเหล่านี้ ในสุญญากาศหรือในก๊าซเฉื่อยที่อุณหภูมิสูงขึ้น จะค่อยๆ กลายเป็นกราไฟท์

โครงสร้าง

ระบบเพชรเป็นลูกบาศก์ หมู่อวกาศ Fd3m เซลล์ปฐมภูมิของโครงตาข่ายคริสตัลเพชรนั้นเป็นลูกบาศก์ที่มีใบหน้าเป็นศูนย์กลาง โดยอะตอมของคาร์บอนจะแบ่งออกเป็นสี่ส่วนโดยจัดเรียงเป็นลายตารางหมากรุก มิฉะนั้น โครงสร้างเพชรสามารถแสดงเป็นโครงขัดแตะที่มีหน้าอยู่ตรงกลางลูกบาศก์สองลูกบาศก์ ซึ่งชดเชยให้สัมพันธ์กันตามแนวทแยงหลักของลูกบาศก์ประมาณหนึ่งในสี่ของความยาว โครงสร้างที่คล้ายกับเพชรพบได้ในซิลิคอน การดัดแปลงดีบุกที่อุณหภูมิต่ำและสารง่ายๆ บางชนิด

ผลึกเพชรมักมีข้อบกพร่องหลายอย่างในโครงสร้างผลึก (จุด ข้อบกพร่องเชิงเส้น การเจือปน ขอบเขตของเกรนย่อย ฯลฯ) ข้อบกพร่องดังกล่าวจะเป็นตัวกำหนดคุณสมบัติทางกายภาพของคริสตัลเป็นส่วนใหญ่

คุณสมบัติ

เพชรไม่มีสี โปร่งใสน้ำ หรือมีเฉดสีต่างๆ เช่น เหลือง น้ำตาล แดง น้ำเงิน เขียว ดำ เทา
การกระจายสีมักจะไม่สม่ำเสมอ เป็นหย่อม ๆ หรือเป็นโซน ภายใต้อิทธิพลของรังสีเอกซ์ แคโทด และรังสีอัลตราไวโอเลต เพชรส่วนใหญ่จะเริ่มเรืองแสง (เรืองแสง) เป็นสีน้ำเงิน เขียว ชมพู และสีอื่นๆ โดดเด่นด้วยการหักเหของแสงสูงเป็นพิเศษ ดัชนีการหักเหของแสง (2.417 ถึง 2.421) และการกระจายตัวที่รุนแรง (0.0574) มีส่วนทำให้เกิดความแวววาวสุกใสและ “การเล่น” หลากสีของเพชรพลอยเจียระไนที่เรียกว่าบริลเลียนท์ มีความแวววาวตั้งแต่เพชรจนถึงมันเยิ้ม ความหนาแน่น 3.5 g/cm3 ในระดับ Mohs ความแข็งสัมพัทธ์ของเพชรคือ 10 และความแข็งสัมบูรณ์สูงกว่าความแข็งของควอตซ์ 1,000 เท่าและความแข็งของคอรันดัม 150 เท่า มันสูงที่สุดในบรรดาวัสดุธรรมชาติและเทียมทั้งหมด ในขณะเดียวกันก็ค่อนข้างเปราะบางและแตกหักง่าย การแตกหักเป็นแบบหอยโข่ง ไม่ทำปฏิกิริยากับกรดและด่างในกรณีที่ไม่มีสารออกซิไดซ์
ในอากาศ เพชรจะไหม้ที่อุณหภูมิ 850° C พร้อมกับเกิด CO 2; ในสุญญากาศที่อุณหภูมิสูงกว่า 1,500°C จะกลายเป็นกราไฟท์

สัณฐานวิทยา

สัณฐานวิทยาของเพชรมีความหลากหลายมาก มันเกิดขึ้นทั้งในรูปแบบของผลึกเดี่ยวและในรูปแบบของ intergrowths polycrystalline ("บอร์ด", "บัลลาส", "คาร์บอนาโด") เพชรจากแหล่งสะสมคิมเบอร์ไลท์จะมีรูปทรงเหลี่ยมเพชรพลอยแบนเพียงรูปแบบเดียวเท่านั้น นั่นก็คือ ทรงแปดหน้า ในเวลาเดียวกัน เพชรที่มีรูปทรงโค้งมนที่มีลักษณะเฉพาะนั้นพบได้ทั่วไปในแหล่งสะสมทั้งหมด - ขนมเปียกปูนโดเดคาฮีดรอยด์ (คริสตัลคล้ายกับขนมเปียกปูนรูปทรงสิบสองหน้า แต่มีขอบโค้งมน) และทรงลูกบาศก์ (คริสตัลที่มีรูปร่างโค้ง) จากการศึกษาเชิงทดลองและการศึกษาตัวอย่างตามธรรมชาติ ในกรณีส่วนใหญ่ ผลึกรูปทรงสิบสองหน้าเกิดขึ้นอันเป็นผลมาจากการละลายของเพชรด้วยการละลายของคิมเบอร์ไลต์ ทรงลูกบาศก์เกิดขึ้นจากการเจริญเติบโตของเส้นใยจำเพาะของเพชรตามกลไกการเติบโตปกติ

ผลึกสังเคราะห์ที่ปลูกที่ความดันและอุณหภูมิสูงมักมีผิวหน้าเป็นลูกบาศก์ และนี่เป็นหนึ่งในลักษณะเฉพาะที่แตกต่างจากคริสตัลธรรมชาติ เมื่อปลูกภายใต้สภาวะที่สามารถแพร่กระจายได้ เพชรจะตกผลึกได้ง่ายในรูปของฟิล์มและมวลรวมเรียงเป็นแนว

ขนาดของผลึกแตกต่างกันไปตั้งแต่เล็กจนมองด้วยกล้องจุลทรรศน์ไปจนถึงใหญ่มาก ซึ่งเป็นมวลของเพชรที่ใหญ่ที่สุด “คัลลิแนน” ที่พบในปี 1905 ในแอฟริกาใต้ 3106 กะรัต (0.621 กก.)
ใช้เวลาหลายเดือนในการศึกษาเพชรเม็ดใหญ่ และในปี 1908 มันถูกแบ่งออกเป็นชิ้นใหญ่ 9 ชิ้น
เพชรที่มีน้ำหนักมากกว่า 15 กะรัตนั้นเป็นของหายาก แต่เพชรที่มีน้ำหนักมากกว่าร้อยกะรัตนั้นมีเอกลักษณ์เฉพาะตัวและถือเป็นของหายาก หินดังกล่าวหายากมากและมักได้รับชื่อของตัวเอง ชื่อเสียงระดับโลก และสถานที่พิเศษในประวัติศาสตร์

ต้นทาง

แม้ว่าเพชรจะสามารถแพร่กระจายได้ภายใต้สภาวะปกติ เนื่องจากความเสถียรของโครงสร้างผลึก เพชรจึงสามารถดำรงอยู่ได้อย่างไม่มีกำหนดโดยไม่ต้องเปลี่ยนเป็นคาร์บอน - กราไฟต์ที่เสถียร เพชรที่ถูกคิมเบอริไลต์หรือแลมโพรไนต์ขึ้นสู่ผิวน้ำจะตกผลึกในชั้นแมนเทิลที่ระดับความลึก 200 กม. และมากกว่านั้นที่ความดันมากกว่า 4 GPa และอุณหภูมิ 1,000 - 1300 ° C ในตะกอนบางแห่งยังมีเพชรที่ลึกกว่าที่นำมาจากโซนเปลี่ยนผ่านหรือจากเนื้อโลกตอนล่าง นอกจากนี้ พวกมันยังถูกพาไปยังพื้นผิวโลกอันเป็นผลมาจากกระบวนการระเบิดที่มาพร้อมกับการก่อตัวของท่อคิมเบอร์ไลต์ ซึ่ง 15-20% ของทั้งหมดประกอบด้วยเพชร

เพชรยังพบได้ในสารเชิงซ้อนที่แปรสภาพด้วยความดันสูงเป็นพิเศษ พวกมันเกี่ยวข้องกับระบบนิเวศน์และโกเมน gneisses ที่แปรสภาพอย่างล้ำลึก เพชรขนาดเล็กถูกพบในปริมาณมากในอุกกาบาต พวกมันมีต้นกำเนิดที่เก่าแก่มากก่อนดวงอาทิตย์ พวกมันยังก่อตัวเป็นแอสโทรเบลมขนาดใหญ่ เช่น หลุมอุกกาบาตขนาดยักษ์ ที่ซึ่งหินที่หลอมละลายนั้นมีเพชรผลึกละเอียดจำนวนมาก แหล่งสะสมที่รู้จักกันดีประเภทนี้คือ Popigai astrobleme ทางตอนเหนือของไซบีเรีย

เพชรเป็นของหายาก แต่ในขณะเดียวกันก็มีแร่ธาตุค่อนข้างแพร่หลาย แหล่งสะสมเพชรทางอุตสาหกรรมเป็นที่รู้จักในทุกทวีป ยกเว้นทวีปแอนตาร์กติกา รู้จักแหล่งสะสมเพชรหลายประเภท เป็นเวลาหลายพันปีแล้วที่เพชรถูกขุดขึ้นมาจากแหล่งสะสมของลุ่มน้ำ ในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 เท่านั้น เมื่อมีการค้นพบท่อคิมเบอร์ไลต์ที่มีเพชรอยู่เป็นครั้งแรก เป็นที่ชัดเจนว่าเพชรไม่ได้ก่อตัวในตะกอนในแม่น้ำ นอกจากนี้ ยังพบเพชรในหินเปลือกโลกโดยมีการแปรสภาพความกดอากาศสูงเป็นพิเศษ เช่น ในเทือกเขา Kokchetav ในคาซัคสถาน

ทั้งเพชรกระแทกและเพชรแปรสภาพบางครั้งก่อให้เกิดการสะสมตัวขนาดใหญ่มาก โดยมีปริมาณสำรองมากและมีความเข้มข้นสูง แต่ในแหล่งสะสมประเภทนี้ เพชรมีขนาดเล็กมากจนไม่มีคุณค่าทางอุตสาหกรรม การสะสมของเพชรในอุตสาหกรรมนั้นสัมพันธ์กับท่อคิมเบอร์ไลต์และแลมป์โปรต์ที่กักขังอยู่ในหลุมอุกกาบาตโบราณ เงินฝากประเภทนี้หลักเป็นที่รู้จักในแอฟริกา รัสเซีย ออสเตรเลีย และแคนาดา

แอปพลิเคชัน

คริสตัลดีๆ นำมาเจียระไนเป็นเครื่องประดับ เพชรที่ขุดได้ประมาณ 15% ถือเป็นเครื่องประดับ และอีก 45% ถือเป็นเครื่องประดับที่ใกล้เคียง กล่าวคือ ด้อยกว่าเครื่องประดับในด้านขนาด สี หรือความสะอาด ปัจจุบันการผลิตเพชรทั่วโลกอยู่ที่ประมาณ 130 ล้านกะรัตต่อปี
เพชร(จาก French brillant - brillant) เป็นเพชรที่ได้รับรูปทรงพิเศษผ่านกระบวนการทางกล (การเจียระไน) การเจียระไนแบบเหลี่ยมเพชรพลอยซึ่งเพิ่มคุณสมบัติทางแสงของหินให้สูงสุด เช่น ความแวววาวและการกระจายของสี
เพชรและเศษเล็กเศษน้อยที่ไม่เหมาะสำหรับการเจียระไนจะถูกใช้เป็นสารขัดสำหรับการผลิตเครื่องมือเพชรที่จำเป็นสำหรับการประมวลผลวัสดุแข็งและการตัดเพชรด้วยตนเอง เรียกว่าเพชรหลากหลายชนิดที่เข้ารหัสลับที่มีสีดำหรือสีเทาเข้มซึ่งก่อตัวเป็นมวลรวมที่มีความหนาแน่นหรือมีรูพรุน คาร์โบนาโดมีความทนทานต่อการเสียดสีสูงกว่าคริสตัลเพชร จึงมีคุณค่าอย่างยิ่งในอุตสาหกรรม

ผลึกขนาดเล็กก็ปลูกเทียมในปริมาณมากเช่นกัน เพชรสังเคราะห์ได้มาจากสารที่มีคาร์บอนหลายชนิดโดยเฉพาะจากกราไฟท์เป็นหลัก อุปกรณ์ที่อุณหภูมิ 1200-1600°C และความดัน 4.5-8.0 GPa เมื่อมี Fe, Co, Cr, Mn หรือโลหะผสม เหมาะสำหรับการใช้งานด้านเทคนิคเท่านั้น

ไดมอนด์ - ซี

การจำแนกประเภท

คุณสมบัติทางกายภาพ

ในบทความนี้:

เพชรเป็นแร่ธาตุอันล้ำค่าซึ่งเป็นสสารที่แข็งที่สุดในโลกด้วย และในบรรดาเครื่องประดับ เพชรถือเป็นหินที่มีราคาแพงที่สุดชนิดหนึ่งที่ดึงดูดความสนใจของสาวๆ จึงมีหลายคนสนใจว่าหินเกิดขึ้นได้อย่างไร สูตรของเพชรคืออะไร และสามารถปลูกได้ในห้องปฏิบัติการหรือไม่ หลังจากการทดลองมาเป็นเวลากว่าศตวรรษ นักวิทยาศาสตร์ยังคงไม่สามารถตอบคำถามทุกข้อได้อย่างแม่นยำ เนื่องจากในบางสถานการณ์ หินมีพฤติกรรมผิดปกติ

สูตรสาร

เพชรทำจากคาร์บอนทั้งหมด องค์ประกอบนี้มีอยู่ในเปลือกโลกประมาณ 0.15% เลขอะตอมของสารคือ 6 ซึ่งระบุจำนวนโปรตอนในนิวเคลียส ดังนั้นเพชรซึ่งประกอบด้วยคาร์บอนทั้งหมดซึ่งเป็นรูปแบบ allotropic ของสารนี้จึงมีเลขอะตอมเท่ากัน

การจัดเรียงอะตอมของเพชรและกราไฟท์

แนวคิดดังกล่าวในรูปแบบของการดัดแปลงแบบ allotropic หมายความว่าจากสารอย่างง่ายเช่นคาร์บอนสามารถเกิดสารอย่างง่ายอื่น ๆ ได้ซึ่งจะมีคุณสมบัติและโครงสร้างอะตอมแตกต่างกัน นั่นคือเนื้อหาเหมือนกัน แต่รูปแบบและรูปลักษณ์แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิงอย่างน้อยก็ตรงกันข้าม: กราไฟท์และเพชร นอกจากนี้คาร์บอนยังเป็นหนึ่งในสารไม่กี่ชนิดที่มีการดัดแปลงหลายรูปแบบ

มีสารที่ประกอบด้วยคาร์บอนเท่านั้น:

• เพชร;
• กราไฟท์;
• ปืนสั้น;
• ลอนสดาไลต์;
• ฟูลเลอรีน;
• ท่อนาโนคาร์บอนสำหรับทำไมโครไฟเบอร์
• กราฟีน;
• ถ่านหินเขม่า

คำถามที่น่าสนใจสำหรับนักวิทยาศาสตร์ก็คือ การดัดแปลงแบบ allotropic หนึ่งสามารถแปลงเป็นอีกแบบหนึ่งได้หรือไม่ นี่คือสิ่งที่พวกเขากำลังทำเกี่ยวกับกราไฟท์และสารอื่นๆ จากกลุ่มนี้ เพราะเพชรมีราคาสูงที่สุดและราคาดัดแปลงอื่นๆก็ถูกกว่า จนถึงขณะนี้ กระบวนการนี้เป็นไปได้ในทิศทางตรงกันข้ามเท่านั้น หากเพชรถูกทำให้ร้อนโดยไม่มีอากาศจนถึงอุณหภูมิที่สูงกว่า 500 องศาเซลเซียส หินจะระเบิดและกลายเป็นกราไฟท์ นอกจากนี้ การละลายของหินเพิ่มเติมยังแสดงผลลัพธ์ที่ผิดปกติ แตกต่างจากสารอื่นๆ แต่ปฏิกิริยาจะไม่เกิดในทิศทางตรงกันข้าม

ความแตกต่างระหว่างการปรับเปลี่ยนอธิบายได้จากโครงสร้างของโครงตาข่ายคริสตัลของสสาร สูตรทางเคมีไม่ได้มีบทบาทใดๆ ในที่นี้ ประเด็นทั้งหมดอยู่ที่โครงสร้างเชิงพื้นที่ของอะตอมคาร์บอนและการเชื่อมต่อระหว่างอะตอมเหล่านั้น ดังนั้นในโครงสร้างของเพชร โครงตาข่ายจึงมีโครงสร้างเป็นลูกบาศก์

พันธะระหว่างอะตอมนั้นแข็งแกร่งที่สุดจากมุมมองทางเคมีคือโควาเลนต์ นอกจากนี้ระบบลูกบาศก์ยังใช้เพียง 18 อะตอมและถือเป็นรูปแบบการอัดแน่นของอนุภาคเหล่านี้ที่หนาแน่นที่สุด ดังนั้นเพชรจึงเป็นสสารที่แข็งที่สุดในโลก

ที่ศูนย์กลางของใบหน้าจัตุรมุขนั้นยังมีอะตอมที่เกาะติดกันแบบโควาเลนต์อีกด้วย แต่ถ้าเราพิจารณากราไฟท์ชนิดเดียวกัน พันธะบางส่วนในตาข่ายคริสตัลจะเป็นโควาเลนต์ และบางส่วนเป็นไดซัลไฟด์ ซึ่งมีแนวโน้มที่จะแตกหัก เป็นผลให้อิเล็กตรอนสามารถเคลื่อนที่ได้และสารนี้จะได้รับคุณสมบัติของโลหะ

แต่นี่คือการวิเคราะห์รูปแบบอะตอมของคาร์บอน เนื่องจากเป็นอะตอมที่ก่อตัวเป็นโครงผลึก แต่เมื่อเร็ว ๆ นี้ นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบรูปแบบโมเลกุลของสสารในองค์ประกอบของฟูลเลอรีน ซึ่งเป็นรูปทรงหลายเหลี่ยมที่ทำจากคาร์บอน ขณะนี้มีการค้นพบสารประกอบโมเลกุลใหม่ที่มีคาร์บอนตั้งแต่ C60 ถึง C540 ซึ่งอยู่ระหว่างการศึกษา

นักวิทยาศาสตร์พยายามสร้างภาพขึ้นใหม่ในห้องแล็บตามสูตร ตลอดจนโครงร่างของอะตอม โดยธรรมชาติแล้ว เพชรจะพบได้ในท่อคิมเบอร์ไลต์และแลมโพรไนต์ รวมถึงสารวาง หินก่อตัวขึ้นเป็นเวลาหลายล้านปีภายใต้เงื่อนไขบางประการที่เกี่ยวข้องกับหินอัคนี แผ่นดินไหว และยังอยู่ภายใต้อิทธิพลของอุณหภูมิสูงอีกด้วย

นอกจากนี้ยังมีเวอร์ชันเกี่ยวกับการแนะนำเพชรพร้อมกับอุกกาบาตเนื่องจากมีคาร์บอนค่อนข้างมากในอวกาศ นักวิทยาศาสตร์ยังค้นพบการดัดแปลงอย่างหนึ่ง - ลอสดาไลต์ - ในอุกกาบาต

ปัจจุบันเพชรมีการผลิตด้วยวิธีดังต่อไปนี้:

• ภายใต้ความกดดันและอุณหภูมิสูงในเครื่องจักรพิเศษ นักวิทยาศาสตร์กำลังพยายามหากราไฟท์เพื่อสร้างพันธะโควาเลนต์ใหม่ หินประเภทนี้เรียกว่า HPHT
• วิธีการสร้างฟิล์มยังต้องใช้กราไฟท์ซึ่งสะสมอยู่ภายใต้อิทธิพลของไอมีเทน
• การผลิตหินเนื่องจากการสังเคราะห์แบบระเบิด

แม้ว่าทุกคนจะรู้สูตรของเพชร หรือสสารที่ยังไม่ได้เจียระไน (เพชร) แต่ก็ไม่มีนักวิทยาศาสตร์คนใดที่สามารถจำลองหินที่มีโครงสร้างโครงตาข่ายคริสตัลแบบเดียวกับที่ธรรมชาติทำได้อย่างแม่นยำ ดังนั้นราคาของหินจึงยังคงอยู่ในระดับสูงและการสกัดจากบาดาลของโลกก็ไม่หยุดนิ่ง

คุณสมบัติทางกายภาพของเพชร

สิ่งเจือปนในเพชร

แน่นอนว่าไม่มีอะไรสมบูรณ์แบบในธรรมชาติ ดังนั้น เพชรยังมีสิ่งเจือปนบางอย่างซึ่งไม่ได้สะท้อนอยู่ในสูตรของสาร แม้ว่าจะส่งผลต่อรูปลักษณ์ของมันก็ตาม โดยเฉพาะอย่างยิ่งสีและความโปร่งใสของหินเปลี่ยนไป แต่ไม่ใช่คุณสมบัติของมัน จำนวนสิ่งสกปรกดังกล่าวสามารถเข้าถึง 1,018 อะตอมต่อ 1 cm3 และขึ้นอยู่กับประเภทของสิ่งสกปรก หินจะได้สีและราคาของเพชรก็เปลี่ยนไปเช่นกัน ในบรรดาสิ่งสกปรกเหล่านี้ ได้แก่ :

• ซิลิคอน;
• แคลเซียม;
• แมกนีเซียม;
• ไนโตรเจน;
• อลูมิเนียม

เพื่อไม่ให้ละเมิดสูตรและองค์ประกอบของหิน สารดังกล่าวควรมีประเภทเดียวกันไม่เกิน 2% และโดยทั่วไปไม่เกิน 5% หากปริมาณสิ่งเจือปนในเพชรเพิ่มมากขึ้น หินจะเปลี่ยนรูปลักษณ์ไปอย่างมากและไม่ได้ถูกนำมาใช้ในเครื่องประดับ แต่ถูกส่งไปตามความต้องการทางอุตสาหกรรม

เพชร, ชนิดของผลึกขัดแตะ, ชนิดของพันธะเคมี?

1. ประเภทของโครงตาข่ายคริสตัลเพชรเป็นแบบเตตระโกนัล

   เซลล์หน่วยของโครงสร้างเพชรมีรูปร่างเป็นลูกบาศก์ แต่ละจุดยอดของลูกบาศก์นี้ประกอบด้วยอะตอม อะตอมหนึ่งอยู่ตรงกลางของแต่ละหน้า และมีสี่อะตอมอยู่ในลูกบาศก์ อะตอมทั้งสี่ที่อยู่ภายในลูกบาศก์เป็นของมันโดยไม่มีการแบ่งแยกและประกอบขึ้นเป็นวิญญาณของคริสตัล อะตอมแต่ละอะตอมที่อยู่ตรงกึ่งกลางของใบหน้านั้นมีเซลล์อยู่ร่วมกันถึงสองเซลล์ และอะตอมแต่ละอะตอมที่อยู่ตรงจุดยอดของลูกบาศก์ก็มีอยู่ร่วมกันถึงแปดเซลล์ ระบบลูกบาศก์คือการรวมตัวกันของอะตอมที่หนาแน่นที่สุด

   ประเภทของพันธะเคมีในเพชร - โควาเลนต์
   ลักษณะของโมเลกุลที่ประกอบด้วยอะตอมของโครงสร้างเฟรมเวิร์กที่เหมือนกัน
   พันธะเคมีมีหลายประเภท: ไอออนิก, โควาเลนต์, โลหะ, ไฮโดรเจน
   พันธะโควาเลนต์สองเท่าและโดยเฉพาะสามนั้นแข็งแกร่งกว่าปกติ เนื่องจากพลังงานในการทำลายพันธะเหล่านี้มีมากกว่ามาก
   พันธะโควาเลนต์เป็นหนึ่งในประเภทหลักของพันธะเคมีที่มีอยู่จริง ซึ่งในความเป็นจริงแล้วมีลักษณะเป็นสื่อกลาง

2. เพชร, ประเภทของผลึกขัดแตะ, ประเภทของพันธะเคมี

   โครงตาข่ายคริสตัลมีศูนย์กลางหน้าลูกบาศก์ a = 0.357 nm = 3.57 #197; , z = 4, กลุ่มช่องว่าง Fd3m (หลัง Hermann Mauguin)

   พันธะเคมีคือโคเวเลนต์

   รายละเอียดเพิ่มเติมเล็กน้อย

   เพชรเป็นแร่ธาตุคาร์บอนในรูปแบบลูกบาศก์ allotropic (การดัดแปลงผลึกของคาร์บอนบริสุทธิ์ (C) ภายใต้สภาวะปกติ มันสามารถแพร่กระจายได้ กล่าวคือ มันสามารถดำรงอยู่ได้อย่างไม่มีกำหนด

   เพชรตกผลึกในระบบลูกบาศก์
   ระบบคิวบิก

   อะตอมของคาร์บอนในเพชรอยู่ในสถานะ sp#179;-hybridization อะตอม C แต่ละตัวในโครงสร้างของเพชรนั้นตั้งอยู่ที่ใจกลางของจัตุรมุขและเชื่อมต่อกับเพื่อนบ้านที่ใกล้ที่สุด 4 ตัวซึ่งตั้งอยู่อย่างสมมาตรตามจุดยอด (จัตุรมุข) พันธะเคมีที่ "แข็งแกร่ง" ที่สุดคือโควาเลนต์

   อะตอมของคาร์บอนแต่ละอะตอม ซึ่งมีจุดยอดซึ่งเป็นอะตอมที่ใกล้ที่สุดสี่อะตอม พันธะอันแข็งแกร่งของอะตอมคาร์บอนที่อธิบายความแข็งสูงของเพชร

   รูปแบบผลึกศาสตร์ที่สำคัญที่สุดของเพชร: หน้าแบน - ทรงแปดหน้า, ขนมเปียกปูนรูปทรงสิบสองเหลี่ยม, ลูกบาศก์และการรวมกันต่างๆ โค้ง - dodecahedroids, octahedroids และ cuboids

เพชรเป็นแร่ธาตุที่แข็งที่สุดในโลกและเป็นองค์ประกอบของคาร์บอน ญาติที่ใกล้ที่สุดของเพชรคือกราไฟท์ซึ่งเป็นชนิดเดียวกับที่ใช้ทำไส้ดินสอ

แร่นี้ได้ชื่อมาจากคำภาษากรีกโบราณ adamas ซึ่งแปลว่า "ทำลายไม่ได้"

ลักษณะและประเภท

เพชรเป็นแร่ธาตุที่มีลักษณะสำคัญดังนี้

ความแข็งสูงสุด ( 10 ในระดับความแข็ง Mohs);

ในขณะเดียวกันก็มีความเปราะบางสูง

ค่าการนำความร้อนสูงสุดในหมู่ของแข็ง (900-2300 ลูกบาศก์เมตร)

ไม่นำกระแสไฟฟ้า

จุดหลอมเหลว - 4000°C;

อุณหภูมิการเผาไหม้ - 1,000 ºC;

มีการเรืองแสง.

เพชรมีคาร์บอน 96-98% ส่วนที่เหลือเป็นสิ่งสกปรกจากองค์ประกอบทางเคมีต่าง ๆ ซึ่งทำให้แร่มีสี เพชรธรรมชาติส่วนใหญ่จะมีสีเหลืองหรือน้ำตาล เพชรสีน้ำเงิน น้ำเงิน เขียว แดง และดำก็พบได้ในธรรมชาติเช่นกัน

หลังจากผ่านกระบวนการและเจียระไนแล้ว สีที่สะสมอยู่จะหายไป ซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้เพชรส่วนใหญ่ไม่มีสี เพชรสีนั้นหายากมาก ที่มีชื่อเสียงที่สุด ได้แก่ เดรสเดน (สีเขียว) เพชรทิฟฟานี (สีเหลือง) และพอร์เตอร์โรดส์ (สีน้ำเงิน)

วิธีหนึ่งในการพิจารณาความถูกต้องของเพชรนั้นค่อนข้างง่าย: ลากเส้นไปตามพื้นผิวด้วยปากกาสักหลาดพิเศษที่มีหมึกหนา หากเส้นยังคงนิ่งอยู่ แสดงว่าเพชรนั้นมีจริง สำหรับของปลอม เส้นจะแตกเป็นหยด

เงินฝากและการผลิต

(เหมืองหินที่น่าทึ่งซึ่งมีการขุดเพชรมาเป็นเวลานานตั้งอยู่ในหมู่บ้าน Mir, Sakha, Yakutia)

มีการค้นพบแหล่งสะสมเพชรในทุกทวีป ยกเว้นทวีปแอนตาร์กติกา โดยธรรมชาติแล้ว เพชรเกิดขึ้นในรูปแบบของตัววาง แต่ส่วนใหญ่บรรจุอยู่ในท่อคิมเบอร์ไลต์ ท่อ Kimberlite เป็น "รู" ชนิดหนึ่งในเปลือกโลกที่เกิดขึ้นระหว่างการระเบิดของก๊าซ ตามที่ผู้เชี่ยวชาญระบุ ท่อดังกล่าวประกอบด้วยเพชรมากถึง 90% ของเพชรทั้งหมดบนโลก

แหล่งเพชรที่ร่ำรวยที่สุดตั้งอยู่ในบอตสวานา รัสเซีย แคนาดา ออสเตรเลีย และแอฟริกาใต้ ทุกๆ ปี มีการขุดเพชรมากกว่า 130 ล้านกะรัต (ประมาณ 30 ตัน) ในโลก รัสเซียครองอันดับหนึ่งของโลกในด้านการขุดเพชร (29% ของการผลิตทั่วโลก) รองจากบอตสวานาในด้านมูลค่าของแร่ธาตุที่พบ

ในรัสเซียพบเพชรเม็ดแรกในปี พ.ศ. 2372 ในภูมิภาคระดับการใช้งาน ตอนนี้เงินฝากนี้เรียกว่า "กุญแจเพชร" ต่อมามีการค้นพบเงินฝากในไซบีเรียและภูมิภาค Arkhangelsk เงินฝากที่ใหญ่ที่สุดตั้งอยู่ที่ชายแดนของดินแดนครัสโนยาสค์และยาคุเตีย เชื่อกันว่ามีประมาณหนึ่งล้านล้านกะรัต

ในปี 2558 มีการค้นพบแหล่งสะสมเพชรรูปแบบใหม่ในคัมชัตกา เหล่านี้คือเพชรที่เรียกว่า "โทลบาชิก" ซึ่งค้นพบในลาวาที่แข็งตัวของภูเขาไฟ พบเพชรหลายร้อยเม็ดแล้วจากตัวอย่างเพียงไม่กี่ตัวอย่างที่นำมาที่นี่

เพชรที่มีขนาดใหญ่ที่สุดถูกค้นพบในปี พ.ศ. 2448 ในแอฟริกาใต้ มีชื่อว่า "คัลลิแนน" น้ำหนักของมันคือ 3106 กะรัต เพชรเม็ดนี้ผลิตเพชรเม็ดเล็ก 96 เม็ดและเพชรใหญ่ 9 เม็ด โดยเพชรที่ใหญ่ที่สุดคือ "ดวงดาวแห่งแอฟริกา" (530 กะรัต) ปัจจุบันเพชรเม็ดนี้ประดับคทาของกษัตริย์อังกฤษและถูกเก็บไว้ในหอคอย

ในปี 1939 นักฟิสิกส์ชาวรัสเซีย O. Leypunsky ได้รับเพชรสังเคราะห์เป็นครั้งแรก และตั้งแต่ปี พ.ศ. 2506 ได้มีการสร้างการผลิตเพชรสังเคราะห์แบบอนุกรมซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านเทคโนโลยีและเครื่องประดับ

การประยุกต์ใช้เพชร

เพชรธรรมชาติส่วนใหญ่ (มากถึง 70%) ถูกนำมาใช้ในเครื่องประดับ - เพื่อการตกแต่ง เกือบ 50% ของการผลิตเพชรทั่วโลกเป็นของบริษัท De Beers ซึ่งยังคงผูกขาดด้วยการตั้งราคาสูงต่อ 1 กะรัต เมื่อเร็ว ๆ นี้ บริษัท Alrosa ของรัสเซียซึ่งดำเนินการพัฒนาและการผลิตใน 9 ประเทศทั่วโลกได้กลายเป็นผู้นำ

การประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรม:

สำหรับการผลิตมีด เลื่อย คัตเตอร์ แกนสว่าน เครื่องตัดกระจก ฯลฯ

เป็นสารกัดกร่อนในการผลิตเครื่องลับคมและล้อ

ในอุตสาหกรรมนาฬิกา

ในอุตสาหกรรมนิวเคลียร์

ในทัศนศาสตร์;

ในการผลิตคอมพิวเตอร์ควอนตัม

ในการผลิตไมโครอิเล็กทรอนิกส์