اَلماس یکی از سنگ

اَلماس یکی از سنگ های قیمتی و یکی از آلوتروپ های کربن است که در فشارهای بالا پایدار است. آلوتروپ دیگر کربن گرافیت نام دارد.
الماس در حالت پایدار دارای ساختار بلندروی (مکعبی) است. الماس ساختار منشوری نیز دارد که این ساختار بصورت شبه پایدار در طبیعت به صورت کانی لونسدالنیت وجود دارد.
خواص متمایز الماس
* الماس در بین جامدات در دمای 25 درجه بالاترین هدایت گرمایی را دارد. (هدایت گرمایی آن ۵ برابر مس است)
* الماس مادهٔ نوری ایده آلی است که توانایی انتقال طیف نوری مادون قرمز تا ماورای بنفش را دارا است.
* شاخص بازتابش بسیار بالایی دارد.
* خواص نیمه رسانایی قابل توجهی دارد. شکست الکتریکی آن بطور متوسط ۵۰ برابر نیمه رساناهای متداول است.
* در برابر تابش نوترونی به شدت مقاوم است.
* سخت ترین مادهٔ شناخته شده است.
* در مجاورت هوا روانی طبیعی فوق العاده ای دارد (مانند تفلون)
* استحکام و صلبیت بسیار بالایی دارد.
با وجود این خواص منحصربه فرد، قیمت بالای آن جلوی کاربرد گستردهٔ آن را می گیرد و دانشمندان به دنبال پیدا کردن روش های تازه برای سنتز آن هستند.
تولید الماس
الماس بطور طبیعى تحت فشارهاى زیاد اعماق زمین و در زمانى طولانى شکل مى گیرد. اما در آزمایشگاه مى توان به کمک دو فرآیند مجزا در زمانى بسیار کوتاهتر الماس تولید کرد. فرآیند فشار بالا _ دما بالا (HP HT) اساساً تقلیدى است از فرآیند طبیعى شکل گیرى الماس در حالى که فرآیند رسوب گیرى بخار شیمیایى (CVD) دقیقاً خلاف آن عمل مى کند. در واقع CVD بجاى وارد کردن فشار به کربن براى تولید الماس با آزاد گذاشتن اتمهاى کربن به آنها اجازه مى دهد با ملحق شدن به یکدیگر به شکل الماس در آیند.
این دو تکنیک براى اولین بار در دهه 1950 کشف شدند. به گفته باتلر که هفده سال روى تولید الماس با استفاده از تکنیک CVD کار کرده است "از آنجا که پیشگامان تولید الماس بدون فشار بالا در دهه 1950 با تمسخر سایرین از میدان به در شدند. تکنولوژى CVD هنوز دوران کودکى اش را سپرى مى کند." هر دو فرآیند قادرند با سرعتى خیره کننده الماسهایى با کیفیت جواهر تولید کنند، اما در نهایت این فرآیند CVD است که بخاطر کنترل ساده ناخالصى و اندازه محصول براى تکنولوژیهاى الکترونیکى مناسب ترین خواهد بود.
فرآیند CVD با قرار دادن ذره بسیار کوچکى از الماس در خلا آغاز مى شود. سپس گازهاى هیدروژن و متان به محفظه خلا جریان مى یابند. در ادامه پلاسماى تشکیل شده باعث شکافته شدن هیدروژن به هیدروژن اتمى مى شود که با متان واکنش مى دهد تا رادیکال متیل و اتمهاى هیدروژن بوجود آیند. رادیکال متیل نیز به ذره الماس مى چسبد تا الماس بزرگ شود. رشد الماس در تکنیک CVD ، فرآیندى خطى است، بنابراین تنها عوامل محدودکننده اندازه محصول در این روش بزرگى ذره ابتدایى و زمان قرار دادن آن در دستگاه است.
به گفته دیوید هلیر (D. Hellier) ، رئیس بخش بازاریابى کمپانى ژمسیس ، "فرآیند HP HT نیز با ذره کوچکى از الماس آغاز مى شود. هر ذره الماس در محفظه هاى رشدى به اندازه یک ماشین لباسشویى ، تحت دما و فشار بسیار بالا درون محلولى از گرانیت و کاتالیزورى فلزى غوطه ور مى شود. در ادامه تحت شرایط کاملاً کنترل شده اى این الماس کوچک به تقلید از فرآیند طبیعى ، مولکول به مولکول و لایه به لایه شروع به رشد مى کند."
گر چه جنرال الکتریک در تولید الماسها به این روش پیشگام است و الماسهاى ساخته شده با تکنیک HP HT را براى مصارف صنعتى به بازار عرضه مى کرد اما تا پیش از آنکه کمپانى ژمسیس با ساده سازى این فرآیند امکان تولید نمونه هایى با کیفیت جواهر را فراهم کند، هرگز آن الماسها به عنوان سنگهاى قیمتى به فروش نرسیده بودند.
در واقع الماسهاى زینتى مصنوعى بخش کوچک و در عین حال پر سودى از صنعت الماس را تشکیل مى دهند. این الماسهاى رنگى که در مقایسه با همتاهاى بى رنگ شان فوق العاده کمیاب و در نتیجه بسیار گرانبها ترند با توجه به نوع ناخالصیها در رنگهاى گوناگون از قرمز و صورتى گرفته تا آبى ، سبز و حتى زرد روشن و نارنجى تولید مى شوند. در واقع این الماسها مى توانند چنان کیفیت بالایى داشته باشند که حتى ماشینهاى ساخته شده براى تشخیص سنگهاى مصنوعى از طبیعى در تفکیکشان از یکدیگر دچار مشکل شوند، همانطور که امروزه برخى از بزرگ ترین الماس فروشان در صنعت نیز به زحمت از پس آن بر مى آیند.
شباهت فوق العاده نمونه هاى مصنوعى و طبیعى باعث شده است تا تاجران الماس براى تشخیص الماسهاى رنگى مصنوعى از سنگهاى طبیعى دست به دامن آزمایشگاههاى الماس بلژیک و دیگر نقاطى شوند که بطور سنتى عهده دار تجزیه و تحلیل و تایید الماسها از نظر بزرگى قیراط ، رنگ و شفافیت هستند.
انواع الماس
الماس طبیعی
هنوز اساساً تنها منبع جواهرات بوده و بالاترین بها را دارد.
الماس سنتزی فشار بالا
سهم گسترده ای از بازار صنعت را به خود اختصاص داده است. به عنوان ساینده و ابزار برشی و ماشینکاری به کار می رود.
الماس سی وی دی (CVD)
پتانسیل های زیادی برای کاربرد در صنعت دارد ولی هنوز بصورت آزمایشگاهی تولید می شود.
کربن شبه-الماس (DLC)
اخیراً تولید شده اما دارای کاربردهایی در زمینهٔ ابزار نوری دقیق است.
ناخالصی ها

نمودار فازی کربن
خواص الماس شدیداً به ناخالصی ها وابسته است. حتی وجود مقادیر جزئی ناخالصی مانند نیتروژن می تواند خواص آن را بسیار تغییر دهد.
انواع ناخالصی ها
الماس چه به صورت سنتزی و چه به صورت طبیعی هرگز به شکل کاملاً خالص نیست. این ناخالصی ها را می توان به دو دسته تقسیم کرد:
ناخالصی های شبکه
این نوع ناخالصی ها در شبکهٔ الماس به جای یکی از اتم های کربن قرار می گیرند و با اتم های مجاور تشکیل شیوند می دهند.
آخال
این ناخالصی ها ذرات مجزایی هستند که شبکه را برهم زده و بخشی از آن نمی شوند. این ناخالصی ها معمولاً سیلیکات های آلومینیوم، سیلیکات های منیزیم و یا سیلیکات های کلسیم هستند.
دو ناخالصی مهم در الماس نیتروژن و بور هستند. این دو عنصر همسایه های کربن در جدول تناوبی بوده و به علت داشتن شعاع اتمی کوچک و متناسب، به خوبی در شبکهٔ کریستالی الماس جایگزین می شوند.
آشنایی با الماس

▪ فرمول شیمیایی C:
▪ سیستم تبلور :
کوبیک
الماس
▪ ضریب انکسار : ۲/۴۲
▪ رنگ :
زردکمرنگ یا بی رنگ دارای تارنگهای سرخ، نارنجی، سبز، آبی و قهوه ای
در اصل همان عنصر کربن است و در سیستم مکعبی متبلور می شود. دوقلویی در آن بسیار دیده می شود. انواع جواهری آن روشن بی رنگ و کمی آبی رنگ است و گاهی قهوه ای یا زرد تا سیاه رنگ نیز دیده می شود. یکی از انواع الماس که به نام بورت است دارای شکل کروی و سطحی ناهموار می باشد و علت آن آگرگات شعاعی آن و مخفی بلور بودن آن می باشد. و این واژه به الماس های فاقد ارزش جواهری و بدرنگ یا لک دار (ناقص) به کار برده می شود. مشهورترین خصوصیت الماس سختی آن می باشد که برابر ۱۰ جدول موس است. سختی الماس با جهت بلور آن متفاوت است. اگر چه کانی در مقابل سایش بسیار مقاوم است اما بلورهای آن ترد و شکننده می باشد. این کانی ضریب انکسار بسیار زیادی دارد و این سبب تلالوء زیبای آن در انواع زمینی این کانی می گردد. وزن مخصوص انواع زینتی آن ۳/۵ تا ۳/۵۲ و انواع صنعتی ۲/۹ تا ۳/۳ می باشد. کمی حالت چرب مانند دارد. (در سطح بریده) دارای نقطه ذوب بسیار بالا است. و در اسیدهای غیرقابل حل است. در هوا و در حرارت ۸۷۰ درجه سانتی گراد اکسید می گردد و می سوزد.
از گذشته های دور تا امروز جزء گرانبهاترین سنگهای تزئینی بوده است و از اهمیت جواهر سازی زیادی برخوردار است و به علت مصارف زیاد امروزه به صورت مصنوعی ساخته می شود.
تهیه الماس مصنوعی :
الماس با شبکه اتمی فشرده و چگالی بالا پلی مورف فشار پائین نسبت به گرافیت ناپایدار است و ممکن است در فشارهای پائین به گرافیت تبدیل شود. و علت اینکه الماس و گرافیت هر دو در دما و فشار محیطی در کنار هم پایدار هستند، به دلیل این است که واکنش تبدیل پلی موف کربن به یکدیگر بسیار کند صورت می گیرد.

الماس
خواص تشخیص :
الماس را توسط سختی زیاد "جلای الماسی" رخ مشخص و همچنین عدم انحلال در اسید و باز می شناسند. تشخیص الماس مصنوعی از طبیعی آسان نیست.
پیدایش :
الماس در نقاط متعددی یافت می شود این کانی به علت سختی زیاد و چگالی نسبتاً بالای آن معمولاً در نهشته های آواری یافت می شود. در بین سنگهای پریدوتیتی که کیمبرلیت گفته می شود یافت می شود.
کاربرد:
در صنعت قطعات الماس برای بریدن شیشه بکار می رود. پودر دانه ریز الماس برای تراش و صیقلی الماس های بزرگ و جواهرسازی بکار می رود. برای بریدن سنگها و قطعات سخت از تیغه هایی که از الماس است استفاده می شود. در روی مته حفاری از آن استفاده می شود.
الماس به صورت جواهرات و سنگهای قیمتی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. الماس مهمترین سنگ قیمتی است و ارزش آن به سختی و به تراش آن (برلیان) که به ضریب شکست آن وبه انعکاس نور از سطوح آن بستگی دارد. بطور کلی با ارزش ترین نمونه ها آنهایی است که فاقد ترک یا شکستگی است و بی رنگ و یا سفید متمایل به آبی هستند. رنگ زردی که الماس از خود نشان می دهد از ارزش آن می کاهد. الماسهایی که دارای سایه های پررنگی از سبز و آبی و زرد و قرمز به عنوان الماسهایی زیبا و پرارزش شناخته می شود.
گرافیت:
گرافیت یکی از آلوتروپ های کربن است که ساختار لایه-لایه داشته و به رنگ سیاه است. از گرافیت به عنوان الکترودهای کوره، روان کننده، مادهٔ نسوز، قطعات الکتریکی، رنگ ها، فولادهای پرکربن و چدن ها و… استفاده می شود.

رنگ : سیاه'

لمس : چرب

فرمول شیمیایی : C

سیستم تبلور : هگزاگونال

در اصل همان عنصر کربن می باشد که در سیستم هگزاگونال متبلور می گردد.
ماده ای نرم و سیاهرنگ و چرب می باشد. گرافیت دارای رخ کامل است و اثر خط خاکستری و جلای فلزی روشن تا تیره بوده و کوچکترین جزء آن نیز به حالت اوپک می باشد. گرافیت به صورت مصنوعی نیز ساخته می شود.

سه اصطلاح تجاری در مورد گرافیت بکار می برند که 1- ونس های بلوری یا فلسی که شکل ورقه ای داشته و به صورت اجزاء پخش شده در شیستها می باشد. 2- کلوخه های بلوری که به صورت تیغه ای، فیبری و سوزنی بوده و به صورت رگه ها و دگرگونی مجاورتی می باشد. 3- کلوخه های بی شکل که به شکل توده ای، بلورهای غیرقابل تشخیص با هم بوده و به صورت رگه های و ذخایر دگرگونی مجاورتی و رگه های دگرگون شده زغال می باشند که به این دسته ها گردگرافیت dust یا ذرات گرافیت chip معروفند.

خواص تشخیص: گرافیت را از رنگ سیاه آن به حالت متورقش، لمس چرب می توان تشخیص داد. در دمای بالا مشتعل شده و به CO2 تبدیل می شود. اسیدها بر آن بی اثرند.

پیدایش: در سنگهای دگرگونی نظیر آهکهای بلورین، شیست و گنیس ها دیده می شود. از مواد کربنی دارای منشاء آلی در حین عمل دگرگونی گرافیت به وجود می آید. گاهی در سنگهای آذرین و هم در سنگهای شخانه ای آهن دار به صورت ندولهای گرافیتی دیده شده است.

کاربرد: در صنعت بیشتر برای ساخت بوته های نسوز در صنایع تولید برنج، مس و مفرغ به کار می رود. مخلوط گرافیت با روغن برای روغنکاری دستگاهها جهت جلوگیری از اصطکاک به کار می رود. گرافیت در ساختن مغز مداد با رس دانه ریز مخلوط می شود. در مصارف الکتریکی در باتریهای
الکترودها و دستگاههای تایپ الکتریکی کاربرد دارد.

علت نامگذاری: نام آن در لغت یونانی به معنی نوشتن گرفته شده است.

6