Как делают алмазы. История и способы производства алмазов. Небольшой экскурс в свойства пород

Вопрос, как сделать алмаз своими руками, минуя многовековые природные процессы, приходил в голову тысячам людей. Первым ответ нашел советский физик, положивший начало процессу. Есть способы получения камня дома.

Выращивание алмазов осуществляется с 1953 г. Первой производство наладила Швеция. В СССР разработки велись с 1938 г. ученым Лейпунским, внесшим основной вклад в определение нужных условий, чтобы сделать из графита дорогой самоцвет.

Первый советский лабораторный камень был получен в 1961-м.

• осаждение из газовой среды (ацетилен, метан, т. е. углеводороды);
• детонация взрывчатки;
• высокое давление, высокая температура (HPHT);
• ультразвуковая кавитация.

Посмотреть эту публикацию в Instagram

Можно ли из графита получить алмаз

300 лет назад уголь, и относились к совершенно разным веществам. В 17-м веке появились первые исследования, подтверждающие родство непохожих друг на друга предметов.

В Англии Теннант, занимавшийся химией, смог сделать опыт, выявивший, что все они состоят из углерода. Действительно, внешне ни о каком сходстве не может быть и речи.

1. Темно-серый, блестящий, ближе к пастообразному, чем к твердому, состоящий из скользящих друг по другу чешуек – таков . Его твердость по шкале Мооса равна 2 баллам, где за 1 принят . Применяется как смазка между скользящими друг по другу поверхностями и при изготовлении карандашей. Проводит ток.
2. Уголь черный, на изломе может блестеть. Абсолютно непрозрачен. Твердость от 2 до 5 баллов из-за примесей кислорода и азота, вступающих в реакцию с углеродом, позволяющих сделать структуру более плотной.
3. Алмазы – это эталон твердости среди камней, 10 из 10. Они прозрачны, применяются для резки стекла. Не проводят ток.

В 20-м веке проводилось много опытов, с помощью которых предполагалось сделать самоцвет из графита или угля.

В 1955 году эксперимент увенчался успехом – путем воздействия температуры и давления слоистая кристаллическая решетка графита перестроилась до тетраэдрической алмазной.

Условия превращения графита в алмаз:

• температура 1800 °С;
• давление в 120 тысяч атмосфер.

Современные методы синтеза алмазов из графита

Искусственный алмаз можно сделать из богатых углеродом веществ (сажи, графита, сахарного угля и др.) при высоком давлении (более 50 тысяч атмосфер) и температуре выше 1200 °С с добавлением катализаторов. Кристаллы нарастают в метане.

Выпускаемые синтетические камни отличаются по прочности:

• АСО – обычной прочности;
• АСР – повышенной прочности;
• АСВ – высокой прочности;
• АСК и АСС – алмазы монокристаллические.

Сделать синтетический алмаз из графита можно путем соблюдения этапов сложного технологического процесса.

1. Вначале в специальной камере создаются нужные условия для роста кристаллов. Каждый алмаз растет индивидуально. Одна лаборатория способна вырастить не более 200–300 алмазов в год.
2. После выращивания камню придают цвет. Окраска лабораторного алмаза медово-желтая из-за азота. Для получения желтого, розового, зеленого, красного оттенка применяются технологии постростовой термобарической обработки (HPHT) – дополнительный отжиг минерала при высоких температурах и давлениях.

Самостоятельное получение алмаза из графита

Есть 2 основных способа, позволяющих вырастить довольно крупный алмаз в домашних условиях.

1-й способ

Чтобы своими руками быстро сделать алмаз из графита, потребуется:

• источник тока, к примеру, сварочный аппарат;
• графит из карандаша;
• провод;
• холодная вода или жидкий азот.

Суть процесса такова:

• графит нужно соединить с проводом и опустить в емкость;
• конструкцию нужно сильно охладить, сделать это можно жидким азотом либо путем замораживания в морозильной камере;
• после охлаждения подать ток к проводу.

После прохождения электрического заряда графит преобразуется в алмаз. Нужно соблюдать меры предосторожности при работе с электроприборами. При пропускании тока емкость может представлять опасность.

По теме видеоролик:

2-й способ

Настоящий алмаз можно сделать из графита более безопасным способом. Для него необходимы:

• дистиллированная вода (40 мл);
• поваренная соль (100 гр.);
• грифель из карандаша (12 гр.);
• прочная нить.

Вначале нужно смешать сухие компоненты, затем залить дистиллятом и оставить на сутки. Далее образовавшийся раствор сливается в другую емкость, лучше – с узким горлом, но не выливается совсем, он еще пригодится.

На дне тары обнаруживаются кристаллы – основа будущего камня. Самый крупный привязывается к одному концу нити и опускается в слитый раствор. Второй конец привязывается на зубочистку, карандаш или любую деревянную палочку, расположенную сверху посуды с раствором.

При испарении воды на кристаллической основе будут оседать новые составляющие будущего камня. Если раствора много, то можно сделать несколько точек наращивания самоцвета одновременно. Для получения крупного камня раствор готовится повторно. Новая порция подливается по мере испарения предыдущей.

Для повторного получения жидкости можно растворить в теплой воде маленькие кристаллы, образовавшиеся на дне тары.

Чтобы сделать минерал успешно, нужно соблюдать условия:

• в комнате не должно быть перепадов температур;
• следить за уровнем жидкости – растущий камень не должен оказаться на воздухе.

Смотрите как на практике можно самому вырастить кристалл:

Можно ли из угля получить алмаз

Вырастить бриллиант в домашних условиях из угля вполне реально. Для этого будут нужны:

• термостойкая колба или стакан на 2–3 литра;
• колба поменьше;
• пестик и ступка;
• древесный уголь, можно магазинный;
• затравка в виде натурального кристалла алмаза;
• бумажные фильтры.

Для отслеживания процесса пригодится микроскоп, но и без него осуществится рост самоцвета. Этапы выращивания:

1. Измельчение древесного угля в ступке при помощи пестика. Подойдут мелкие кусочки размером 3–5 мм.
2. Полученная масса засыпается в термостойкую емкость, заливается дистиллированной водой так, чтобы полностью скрыться. Целиком заполнять тару нельзя – жидкость убежит при нагревании.
3. Емкость ставится на очень медленный огонь. По мере выкипания вода подливается. Этот этап может занимать от нескольких часов до нескольких дней.
4. Получаемый желтый, насыщенный углеродом раствор пропускается через бумажные фильтры, наливается в маленькую пробирку и снова выпаривается. Это повторяется 3–4 раза. Цвет жидкости становится густо-желтым.
5. Через 2–3 дня маленькая пробирка с полученным раствором ставится в теплое место. В нее опускается маленький кристалл алмаза, на котором начинается рост углеродных решеток. При испарении нужно подливать новый раствор – будущий бриллиант не должен контактировать с воздухом.

Процесс идет очень медленно – за год нарастает 0,01 карата. Поэтому чем больше кристалл для затравки, тем скорее пойдет рост.

Наука не стоит на месте. Разработанная технология LifeGem позволяет получить бриллианты даже из человеческих останков путем их нагревания и дальнейшего прессования.

В дополнение к теме видео, как происходит процесс изготовления алмаза из стекла:

Сделать алмаз своими руками и без существенных затрат – это реально. Полученные камни можно использовать для создания декора, украшения интерьера. Главное, что нужно при выращивании самоцвета, – это терпение.

Хотите сделать алмаз сами? Имеете опыт выращивания? Расскажите в комментариях. Поделитесь информацией с друзьями и знакомыми – она будет им интересна.

Когда-то в одной из своих статей я сказал, что придёт время и я расскажу о том, как выращивать натуральные алмазы в домашних условиях.
Скептики могут посмеяться, продолжать лежать на диване и говорить, что это не возможно, потому-что не возможно никогда. Нужна огромная температура, тысячи атмосфер давления и т. д. и тому подобное.
Я долго сомневался, стоит ли в это моё открытие посвящать любого. Сегодня я решил это сделать. Я закончил многолетние эксперименты по выращиванию микроскопических натуральных алмазов и теперь это может делать каждый школьник начиная с пятого-шестого класса. В домашних условиях я, практически, повторил природный процесс образования алмазов. Получилось очень просто, как всё гениальное. Но, мне потребовалось несколько лет размышлений и экспериментов с кимберлитом, графитом, каменным и древесным углём и т.д. В настоящее время я работаю над тем, как "заставить" эти мелкие кристаллы расти намного быстрее и до любых размеров - вплоть до куриного яйца.
И так рассказываю:
Что Вам будет нужно для процесса выращивания алмазов?
1. Термостойкая химическая колба или стакан объёмом на два-три литра (можно до 10 л.) Они продаются через интернет.
2. Вторая колба поменьше (можно на один литр).
3. Бумажные фильтры (можно кофейные)
4. Ступка с пестиком.
5. Микроскоп или бинокуляр.
6. Древесный уголь для шашлыков.
7. Затравка. (Маленький натуральный кристаллик алмаза)
И ВСЁ!
В чём состоит весь смысл моего открытия? В том, что для роста алмазов нужен ПЕРЕНАСЫЩЕННЫЙ ВОДНЫЙ РАСТВОР УГЛЕРОДА. Учёные нам говорят, что глубоко под землёй (400-600 км.) находятся огромные запасы воды (целые океаны) и имеют, естественно, большую температуру. Я могу добавить к этому только одно, что эти океаны перенасыщены углеродом и когда происходит "течь", то потоки этого раствора устремляются вверх, охлаждаются в верхних слоях земли образовывая воздушные пузыри которые в течении некоторого времени превращаются в кристаллы алмазов. Первоначально кристаллы имеют круглую (сферическую) и неопределённую форму, а уже затем, в течении длительного времени формируются (растут) грани.
И так. Начинаем процесс выращивания микроскопических алмазов размером до одного миллиметра.
В ступке измельчаем древесный уголь для шашлыков. В пыль мельчить не надо, достаточно 3-5 мм.
Засыпаем этим углём нашу большую колбу до половины. Наливаем не очень много воды, потому-как если насыпать сразу много угля или налить сразу много воды, при закипании у вас всё полезет наружу. Просто когда уголь покипит какое-то время и промокнет, добавите ещё воды. Вода должна быть очень чистая, лучше всего дистиллированная или протиевая (я применяю только протиевую). Ставим на печь и начинаем кипятить на медленном огне несколько суток (на ночь плиту можно отключать) . По мере упаривания подливаем воду опять.То есть мы упариваем раствор и насыщаем его атомами углерода.
Когда у нас раствор насытится углеродом, дайте ему упарится на две трети, выключите печь и процедите в стеклянную банку весь раствор через двойной-тройной фильтр. Затем вставьте чистую воронку в меньшую колбу и процедите ещё раз через свежие фильтры полученный раствор. Он у вас будет иметь слегка желтоватый оттенок. В большую колбу с углём опять налейте воды и опять выпаривайте. А малую колбу поставьте на другую конфорку и тоже начните упаривать (но не до конца). Когда в большой колбе опять вода упарится на две трети повторите всё заново. Так нужно гонять уголь несколько раз, а в малой колбе одновременно упаривать полученный раствор. Через пару недель Вы получите очень концентрированный водный раствор углерода. Теперь наступает заключительный и очень ответственный момент. В малой колбе у Вас раствор уже явно нежного жёлтого цвета. Возьмите стеклянную баночку, перелейте туда раствор, опустите кристаллик алмаза, который Вы хотите вырастить до большего объёма и поставьте эту баночку куда-нибудь на батарею (это для того, чтобы процесс роста шёл в три-четыре раза быстрее). И время от времени подливайте в банку свежего углеродного раствора. Через какое-то время у вас на дне будет образовываться буро-бежевая кашица - это углерод, не выливайте его ни в коем случае, в этой кашице кристалл растёт на много быстрее. Процесс натурального выращивания кристаллов алмаза очень длительный. Для примера: алмаз весом в 0,01 карата я увеличил в весе до 0,02 карата только в течении года. Соответственно,чем больше будет кристалл "затравки", тем быстрее он будет расти.
...Однажды, мой товарищ узнав о цели моих экспериментов, заметил:-"Если серьёзные люди узнают, чем ты занимаешься, тебя просто убьют. Если твои работы окажутся верными и тебе удастся, на самом деле, выращивать алмазы, то другие начнут делать тоже самое. Вы же обрушите весь мировой рынок алмазов". Я тогда задумался над его словами и замолчал на несколько лет. Сегодня я рассказал о своём открытии всем. Теперь меня уже точно не убьют... потому-что поздно. Улыбнулись?
А теперь друзья, можете приступать к работе и повторить всё, что я делаю.
Всем удачи, здоровья и успехов во всём!

Уважаемые читатели! Прошло всего несколько часов, как я опубликовал эту статью на двух форумах и на данном сайте. За это время мне на почту пришло около двух десятков писем (в основном с форумов). Многие отнеслись очень негативно к этой статье. Ничего не попробовав, не повторив данную работу (эксперимент), потому-что по времени это просто невозможно, поторопились обвинить меня в самых "тяжких грехах" - в необразованности, дилетанстве и прочее-прочее. Я прекрасно знаю эту "научную" публику. В основном это те люди - так называемые геологи, которые после института отработали в поле два-три сезона и тихо, как правило, по семейным обстоятельствам, ушли куда-нибудь в лабораторию, институт или на преподавательскую должность читать такую же ересь и чушь, которую они сами "кушали" пять лет учась в том же вузе. Я отработал около тридцати лет в поле. Из них двадцать лет в Канаде и на Аляске. Прошёл, прополз и проехал десятки тысяч километров, перелопатил сотни тонн грунта, и у меня были сотни ночей и тысячи часов одиночества возле ночного костра, чтобы думать. Люди, которые даже не попробовав сделать то, что сделал я, и которые сходу начинают всё отрицать, это неудачники, лузеры, совершенно случайные "объекты" в геологии. Я спокойно всем отвечаю - повторите то, что сделал я (ведь это так просто) и идите вперёд, идите дальше меня.
Второй вопрос, который чаще всего задают - над чем я сейчас работаю? Я уже сказал, что в настоящее время я работаю над процессом неограниченного роста алмазов. Также я начал работать с порошковым графитом по той же схеме. И в третьих, с каменным углём по той же схеме, потому как графит и каменный уголь это тот же самый углерод, что и древесный уголь, только в другой форме. Есть ещё нефть.

Закончил эксперимент с каменным углём по той же схеме, что и с древесным углём.
Засыпал два килограмма измельчённого каменного угля в четырёхлитровую термостойкую колбу, налил почти до верху протиевой воды и кипятил на медленном огне несколько суток. Затем отфильтровал на два раза и получил в остатке один литр раствора. В отличии от древесного угля раствор получился совершенно прозрачным. Затем в литровой колбе упарил этот литр раствора до 50-70 мл. "Гонял" этот уголь 15 раз в течении двух недель. То-есть, за две недели упарил приблизительно 15 литров углеродного раствора до общего объёма 200 мл. (При многократном упаривании, раствор, всё-таки, приобретает жёлтый цвет). Оставил этот раствор в тёмном помещении на 10 дней. Сегодня изучал полученный результат эксперимента. Что получилось? Вся поверхность углеродного раствора оказалась покрыта совершенно прозрачными пластинками и мельчайшими кристаллами алмаза Некоторые кристаллы с гранями). Нижняя часть раствора насыщена "кашицей" пластин. При взбалтывании раствора все пластины в растворе начинают играть алмазным блеском. Но, в самом низу раствора после осторожной промывки, обнаружил в большом количестве светло-бурые микроскопические зёрна (иногда вытянутые цепью), что это определить не могу, возможно это какая-то органика. Так же в растворе каким-то образом оказались два фрагмента угля размером 1 на 3 мм. (скорее всего - неосторожность при фильтрации). На каждом из двух фрагментов в прилипшем состоянии находились по несколько кристаллов алмазов с чётко выраженными гранями.
Считаю, что эксперимент полностью удался. Результат оказался выше, чем в экспериментах с древесным углём.
Эксперимент с каменным углём, так же как и с древесным углём, полностью подтвердил мою теорию образования алмазов и возможности их искусственного выращивания, как в лабораторных, так и в домашних условиях.
25.07.2018

Рецензии

К первопроходцам в науке всегда такое отношение. Особенно агрессивными бывают те бездари, что считают себя учёными. Видите ли, им кажется, что кто-то злонамеренно покушается на авторитет науки и их собственный авторитет. Но не будем о грустном.

Кольская сверхглубокая скважина (12 км) позволила бы сделать множество открытий, если бы академические геологи тут же не постарались забыть всё, что она выдала "на гора". В частности, было установлено, что на огромных глубинах полным-полно перегретой (200 градусов С) и сильно минерализованной воды, находящейся благодаря огромному давлению (1000 атм.) в жидком состоянии. Естественно, такая вода является прекрасным растворителем и транспортёром химических элементов. В перенасыщенных растворах растут различные кристаллы. Это мы знаем. Однако процесс их образования можно объяснить только на атомарном уровне. В ваших опытах есть "затравка". Причём, чем она больше, тем быстрее идёт процесс её роста. Почему так? Думается, кристаллы образованы синхронными атомами. Иначе говоря, кристаллизация - это и есть синхронизация. Чем больше синхронных атомов, тем больше сумма их синхронных гравимагнитных моментов. Как бывший электронщик, я это даже знаю наверняка на примере кварцев. Кстати, роль катализаторов химических реакций тоже может сводиться именно к синхронизации атомов реагентов.

У меня к Вам практический вопрос: а не пробовали Вы для ускорения кристаллизации углерода использовать ультразвук, механическую вибрацию и высокочастотные токи? Видите ли, в перенасыщенном растворе, как я думаю, должна быть принудительная подвижность атомов углерода, всегда стремящихся занять равноудалённое и нейтральное расположение в покоящемся растворе. Жёлтый цвет прозрачного раствора как раз этим и объясняется (объяснил Архимед).
С огромным уважением и наилучшими пожеланиями,
Виктор.

Что может быть общего у самого дорого в мире камня - алмаза - и обычного графита? Оба являются аллотропной формой одного и того же химического элемента - углерода. На этом общность не кончается, ведь из графита в настоящее время получают синтетические алмазы. Если такое превращение можно осуществить в химической лаборатории, то возможно ли воспроизвести данный процесс в домашних условиях и получить искусственные драгоценности?

Графит и алмаз

Графит - это самородный минерал, одна из аллотропных форм углерода. Каждый его атом ковалентно связан с тремя окружающими его атомами. В природе он образуется при высокой температуре в вулканических и магматических породах. Его добывают совместно с пиритами, гранатами, шпинелью. Встречается в кварцевых жилах, метаморфических породах, каменноугольных рудниках.

Алмаз также является одним из аллотропов углерода. Однако из-за отличий в кристаллической решетке обладает совершенно другими свойствами. Атомы углерода находятся в состоянии SP3-гибридизации, каждый атом расположен в центре тетраэдра, образуемого окружающими атомами. Такая структура объясняет высокую твердость элемента.

Точной версии происхождения алмазов пока нет. Ученые выдвигают разные версии образования самого твердого минерала - магматическая, метеоритная, мантийная. Нередко алмазы образуются при столкновении метеоритов с земной корой. Также их находят в ассоциациях со сверхвысоким давлением.

В таблице представлены сравнительные физико-химические характеристики алмаза и графита:

Алмаз обладает высоким показателем преломления. Благодаря этому свойству, а также прозрачности и дисперсии кристалл образует уникальную игру света, что делает его самым дорогим драгоценным камнем в мире. Обычно он полностью прозрачный, однако в природе встречаются желтые, голубые и даже черные кристаллы, что объясняется присутствием примесей.

Можно ли получить алмаз из графита в домашних условиях?

Как сделать алмаз самостоятельно? Этот вопрос волнует многих начинающих любителей химии, которые узнают о том, что между графитом и алмазом есть много общего.

Если графит и алмаз - это форма одного химического элемента, значит есть возможность преобразовать один в другой. Однако как бы ни старались химики-любители, сделать это в домашних условиях невозможно. Дома нельзя создать необходимые условия для синтеза алмазов, ведь для этого потребуются высокие температуры, давление и вакуум.

Что же делать, если юному химику хочется вырастить кристалл самостоятельно? Драгоценный камень получить дома невозможно, зато можно вырастить соляной кристалл. Для этого в литре воды растворяют несколько столовых ложек соли. В раствор добавляют немного красителя, чтобы выращенный минерал был цветным. Затем в воду окунается скрепка, подвешенная на веревочке. Через несколько дней скрепка полностью скроется под слоем соли. В течение всего периода времени маленькому экспериментатору будет интересно наблюдать за оседанием кристалликов соли на металлической скрепке.

Современные методы синтеза

Первые эксперименты по синтезу искусственных алмазов начались в середине XIX в. Однако впервые в мире создать синтетический алмаз удалось только в 1953 г. шведскому ученому Балтазару Платену.

Существует несколько технологий синтеза алмазов:

Пресс для синтеза алмазов

• Высокое давление и высокая температура - метод НРНТ. Это исторически первый способ искусственного получения алмазов. Затравку помещают в капсулу, которую загружают под пресс. В прессе поднимается температура до 1400°С, под воздействием температур и высокого давления изменяется кристаллическая структура углеродного элемента. Прессы бывают ленточными и кубическими, в них создается давление до 5 ГПА.
• Химическое осаждение из газовой фазы. Этот метод был открыт в 1980-х гг, и он не требует высокого давления. Рабочая камера заполняется специальными газами, которые способствуют росту алмазов.
• Детонация углеродсодержащей взрывчатки. Металлическая капсула заполняется графитовым порошком и помещается в камеру со взрывчаткой. Во время взрыва под высоким давлением и температурой получаются алмазные нанокристаллы.
• Ультразвуковая кавитация. Суспензию графита подвергают воздействию ультразвука. Это дешевый и простой способ получения алмазов, однако камни получаются невысокого качества.

Применение алмаза и графита

Где используется графит? Кроме изготовления грифелей карандашей, его применяют в следующих сферах и отраслях промышленности:

• создание электродов и нагревательных элементов;
• замедление нейтронов в ядерных реакторах;
• изготовление плавильных тиглей;
• создание деталей для атомно-силового и туннельного микроскопа;
• тепловая защита космических аппаратов;
• создание синтетических алмазов.

Натуральные алмазы подвергают обработке и получают из них прекрасные ювелирные камни - бриллианты. Бриллианты считаются самыми дорогими среди драгоценных камней.

Синтетические алмазы также имеют широкую сферу применения:

• Сверхтвердые режущие элементы. Поскольку алмазы являются самым твердым веществом, этим свойством пользуются при создании абразивных и режущих инструментов. Их даже используют для огранки натуральных, природных алмазов.
• Оптические элементы. Синтетические кристаллы применяются в лазерах и гиротронах.
• Топлопроводник. Благодаря высокой теплопроводности и низкой электропроводности алмазы используют как теплоотвод для лазерных диодов.
• Электроника. В лабораторных условиях создают транзисторы на основе искусственных камней, однако широкого коммерческого применения эта разработка пока не получила.

Синтетические алмазы используют и в ювелирной промышленности, они составляют 2% рынка. Самый большой ювелирный искусственный бриллиант весит 10,02 карат. Он был выращен в течение 300 часов. Синтетические камни стоят дешевле натуральных минералов, путем добавки различных примесей или радиоактивного воздействия им можно придать разные оттенки - голубой, желтый, розовый или зеленый.

Драгоценные камни используются не только для создания украшений. Их приобретение - популярный способ инвестировать заработанные средства. Цена на алмазы, сапфиры, изумруды и рубины остается стабильно высокой, а сами камни могут храниться многие годы и передаваться по наследству. Чтобы сделать драгоценности более доступными, ученые разрабатывают и совершенствуют технологии получения синтетических ювелирных камней. Некоторые любители драгоценностей тоже ищут способы, позволяющие вырастить алмаз и другие кристаллы в домашних условиях.

Первые попытки изготовления искусственных самоцветов относятся к 4000 г. до н. э. Это были бусины, покрытые синей эмалью, имитирующие лазурит. Позже аналоги драгоценных камней изготавливались из цветного стекла, потом - из пластика. Первый эксперимент, в результате которого ученым удалось вырастить минерал, относится к XIX веку. В своей лаборатории француз Марк Годен получил небольшие кристаллы рубина, пытаясь воспроизвести природные процессы кристаллизации.

Современным ученым доступны все знания предшественников, точные приборы и установки, способные создавать очень высокую температуру и давление. Химики и физики практикуют много методов для производства синтезированных камней, в том числе алмазов. Основой для их получения могут быть:

• расплавы;
• растворы;
• газовые среды.

Соответственно, кристалл можно вырастить как преобразованием исходного твердого вещества, так и созданием образца из жидкой или газообразной фазы.

Одной из самых сложных технологий является получение алмаза. Разработка методов его синтеза отталкивалась от того, что бриллиант имеет тот же состав, что и графит. Но заставить одно вещество превратиться в другое непросто. Чтобы сделать алмаз, потребуется температура 1600 ℃ и выше и давление около 110 000 атмосфер. Существуют непроверенные народные методы получения алмаза из графита в домашних условиях с использованием электричества или взрывчатых веществ, но вероятность их успешного применения стремится к нулю.

Чтобы добиться от полученного алмаза ювелирного качества, потребуется еще более сложная промышленная методика, особенности которой производители не раскрывают.

Впервые камни ювелирного качества были получены в 1970 году в Америке компанией «Дженерал электрик»

Наиболее безопасный способ, который можно опробовать, чтобы вырастить алмаз вне лаборатории, требует применения следующих компонентов и приспособлений:

• грифель из карандаша;
• провод;
• жидкий азот или вода;
• источник напряжения.

Каждый из концов кусочка графита нужно обмотать проводом и заморозить грифель в жидком азоте. Если жидкого азота нет, можно поместить заготовку в емкость с водой и заморозить. Следующий шаг - соединить концы провода с источником напряжения и провести через грифель ток. В результате графит должен превратиться в алмаз, то есть приобрести его твердость.

Органические соли

Чтобы синтезировать кристаллы из растворов, в качестве основы используются органические соли. Из этих веществ, называемых квасцами, Марк Годен получил кристаллы рубина. Для этого он сплавил сульфат калия и алюминия с хроматом калия.

Используя некоторые из веществ, любители химии выращивают кристаллы самостоятельно. Например, в домашних условиях получают красивые ярко-синие кристаллические образования из медного купороса . Кроме того, для самостоятельного выращивания минералов различных цветов можно использовать:

• хлорид калия;
• железный купорос;
• сульфат никеля;
• алюмокалиевые квасцы;
• соль Мора;
• калиевую селитру и некоторые другие.

Выбирая подходящий реагент, учитывают, что он должен отвечать таким требованиям:

• растворяться в воде или другом растворителе;
• быть стабильным к повышению температуры;
• не представлять опасности для здоровья при правильном использовании.

Методика выращивания кристаллов из органических солей основана на приготовлении перенасыщенных растворов с последующей кристаллизацией в открытой емкости. Процесс получения красивого «камня» занимает не один месяц и состоит из нескольких ключевых шагов.

Приготовление маточного раствора

Этот этап включает ряд действий:

1. В термостойкий стакан объемом 1 л налить 700–800 мл достаточно горячей воды, температура которой равна 50 ℃.
2. Постепенно - по 1 столовой ложке - добавлять выбранное вещество и перемешивать состав до полного растворения порошка.
3. Когда раствор станет насыщенным, то есть вещество перестанет растворяться, добавить еще 2 столовые ложки и оставить на 24 часа.
4. Чтобы в жидкость не попали посторонние частички пыли, емкость можно накрыть листом фильтровальной бумаги.

Получение затравки

Включает в себя несколько шагов:

1. Для начала понадобится перелить полученную жидкость в термостойкую колбу, пропуская ее через фильтр, и добавить 1 чайную ложку вещества, в качестве которого могут выступать выпавшие в первоначальном растворе кристаллы.
2. Чтобы вещество растворилось, рекомендуют нагревать емкость на водяной бане при температуре не выше 60–70 ℃.
3. Чистую емкость ополоснуть кипятком, чтобы она нагрелась до той же температуры, что и раствор, и перелить жидкость в посуду.
4. Обернуть емкость тканью, например, полотенцем, накрыть фильтровальной бумагой и дать остыть.
5. Когда состав станет прохладным, на дне и стенках стакана образуются небольшие кристаллы, из них надо выбрать один, который и станет основой будущей «драгоценности».

Получение камня

Выращивание монокристалла будет производиться из полученной затравки:

1. Понравившийся образец надо плотно обмотать ниткой или леской.
2. Другой конец нити можно намотать на палочку или карандаш, которые будут служить опорой.
3. Опустить затравку в стакан с раствором комнатной температуры.
4. Кристалл растет постепенно, в течение этого периода его нельзя вытаскивать или поворачивать. Если жидкость будет испаряться, обнажая «камень», потребуется долить раствор.
5. После того как кристалл достигнет желаемых размеров, его следует аккуратно достать и положить на салфетку.

Иногда выращенные образцы подвержены выветриванию, то есть разрушаются при испарении кристаллизационной жидкости и превращаются в порошок. Сохранить их можно в парафине или под слоем растительного масла.

В конце XVIII - начале XIX века году ученый из Франции Огюст Вернейль разработал новый метод получения искусственных рубинов, называемый также «плавление в пламени». Этот способ обозначил начало этапа промышленного синтеза драгоценных камней. Их стали использовать не только в ювелирном деле, но и в производстве часов, измерительных приборов и для других технических целей.

Вернейль сконструировал и испробовал конструкцию, состоящую из кислородно-водородной горелки, дозатора порошка, из которого будет синтезироваться самоцвет, и керамического основания. В такой печи за 3–4 часа можно вырастить кристалл длиной 40–50 мм. В зависимости от химического состава порошка получают камни различных цветов, а также их звездчатые разновидности.

Однако вырастить с помощью этой методики бриллиант в домашних условиях не получится - таким образом синтезируют, как правило, корунды (рубины и сапфиры), шпинель. В устройстве Вернейля получают синтетические титанит стронция и рутил, которые по блеску могут соперничать с бриллиантами, однако обладают меньшей твердостью. Качественными имитациями алмазов также являются гранатиты, ниобат лития и фианит.

Аппарат для работ на дому

Чтобы освоить выращивание драгоценных камней в домашних условиях, потребуется собрать аппарат, используя образец Вернейля, или приобрести готовый. Устройство должно включать в себя:

• механизм, обеспечивающий постепенное поступление вещества в бункер и потом в горелку;
• муфель;
• катетометр;
• 2 отдельные системы подачи кислорода и водорода;
• кристаллодержатель и механизм его опускания.

В зависимости от выбранного вещества можно вырастить камни различной окраски:

• оксид кобальта - синие и зеленые;
• оксид железа - розовые;
• оксид ванадия - зеленые и серые.

Потребляемая мощность прибора составляет около 3 кВт. Для производства синтетического рубина весом 5–6 г потребуется примерно 3 часа, 0,2 г окиси хрома и 6 г порошка окиси алюминия.

Как выращивать алмазы в домашних условиях

Выращивание «аналогов» алмазов можно организовать, используя доступные на любой кухне сахар или соль. Для начала эксперимента потребуются:

• дистиллированная или кипяченая чистая вода;
• соль;
• нитка или леска;
• карандаш.

Процесс состоит из следующих шагов:

1. Создать перенасыщенный раствор: в воду комнатной температуры постепенно добавлять соль и перемешивать ее до тех пор, пока крупицы не перестанут растворяться.
2. Нить намотать на карандаш так, чтобы конец ее не доходил до дна емкости. Опустить нить в жидкость.
3. Через несколько дней нить покроется кристалликами. Надо выбрать самый крупный образец, прикрепить его к новой нити и опустить в профильтрованный раствор.
4. Постепенно «алмаз» будет увеличиваться. Если вода перестанет покрывать алмаз, надо сделать перенасыщенный раствор и долить его в емкость с образцом.

Если добавить в раствор пищевые красители, можно будет вырастить разноцветные кристаллы. Поскольку все используемые в эксперименте вещества не представляют угрозы здоровью, выращивать алмаз из соляного или сахарного раствора можно вместе с детьми.

Чтобы повысить вероятность успешного создания алмаза своими руками, потребуется соблюдать некоторые рекомендации:

• брать дистиллированную воду - в жидкости не должно быть примесей;
• при работе с химическими веществами надо использовать перчатки и специальную посуду;
• лабораторный фильтр можно заменить марлей, ватой или бумагой;
• вода для раствора должна быть теплой, но не очень горячей;
• в комнате, где будет стоять емкость, должна поддерживаться постоянная температура, без резких перепадов, иначе кристалл вырастет быстро, но будет хрупким;
• при добавлении нового раствора его температура и температура основного должны быть одинаковыми;
• при выращивании прозрачных кристаллов не стоит торопиться - при ускоренном росте они становятся мутными.

Синтетические ювелирные камни обладают всеми достоинствами природных аналогов. Более того, полученные в лаборатории алмазы имеют даже большую твердость и чистоту. Пока ученые не придумали недорогие и доступные каждому способы получения самоцветов в домашних условиях, поэтому любители драгоценностей могут вырастить красивые разноцветные кристаллы из растворов соли или сахара и создать из них собственную коллекцию.

В этой статье:

«Как делают алмазы?» - этим вопросом задались еще в начале прошлого века, от поиска ответа на него зависело многое. Будучи самым твердым минералом на планете, алмаз мог быть использован в различных сферах деятельности. Алмазы являются важной составляющей украшений, также важна их роль в промышленности.

История

Первый синтетический алмаз, не уступающий по качеству натуральному минералу, был синтезирован в 1967 году ювелиром из Бельгии - мистером Бонруа. Основой для минерала послужил кристалл размером в 1 миллиметр, полученный в лаборатории Киева.

Открытие искусственных алмазов сделал советский ученый Овсей Ильич Лепунский

Идея о возможности получения искусственных алмазов была к этому времени не нова. Разработки в этом направлении велись с конца XIX века. Были созданы синтезированный гранат и рубин. В 1939 ученый из СССР О. И. Лейпунский выдвинул теорию о том, что при температуре, не менее чем в 2000 градусов и наличии давления более 6 ГПа, графит станет алмазом.

Доказательств сделанному утверждению в то время не поступило: недостаточное оснащение лабораторий конца 40-х годов не позволяло провести какие-либо опыты.

Оборудование для проведения опытов по созданию алмазов появилось лишь спустя 20 лет. В 1960 году в Московском Институте физики высоких давлений опыт по превращению графита в алмаз все же был проведен. Руководил процессом академик Л. Ф. Верещагин.

Спустя некоторое время в Институте сверхтвердых материалов в Киеве под управлением В. Н. Бакуля было создано оборудование, позволяющее создавать алмазы в промышленных масштабах.

Способы получения минералов

Природный алмаз образуется под воздействием высоких температур и давления. Залежи алмазов обнаружены в так называемых кимберлитовых трубках по всему миру. Крупнейшие кимберлитовые трубки находятся в Южной Африке, Канаде, Якутии. Найденные там алмазы были образованы еще в период формирования земной коры, когда раскаленная магма проталкивалась к поверхности Земли, проходя сквозь насыщенные углеродом породы.

Процесс образования алмазов требует создания условий, приближенных к тем, что описаны выше, что не позволяет ответить на вопрос о том, как сделать алмаз, однозначно. Существует несколько способов получения синтетических алмазов:

1) Создание алмазов в условиях высокого давления. Наиболее надежный и действенный. Формирование минерала происходит в условиях максимально приближенных к натуральным. Для получения алмаза потребуется пресс, способный поддерживать высокое давление. Под пресс ставится цилиндр, внутри которого располагается графит. В цилиндре имеются отверстия для воды и хладагенов.

Вода поступает в цилиндр под давлением, сжимает графит и ускоряет процесс его заморозки. Графитовая камера охлаждается до температуры в минус 12 градусов Цельсия. При этом сжатие цилиндра продолжается, увеличиваясь до 20 тысяч атмосфер в конце процесса. После заморозки через графит пропускается электрический ток. Спустя некоторое время камера размораживается, из цилиндра извлекается алмаз.

Созданный таким способом минерал во всем идентичен настоящему алмазу. Исключением является его оттенок - цвет алмаза серый. Прочность такого минерала в несколько раз превышает натуральный, что позволяет использовать его во многих областях промышленной деятельности. Использование пресса и давления позволяет получить технический алмаз, не находящий применения в ювелирном деле.

2) Создание алмазов в метане. Необходимо специальное оборудование. Минерал образуется в лишенной воздуха и наполненной метаном сфере. Готовый минерал имеет форму куба, кристаллическое строение, окрашен в черный цвет. До недавнего времени использовался для технических целей, но в последние годы нашел применение в создании ювелирных украшений.

3) Создание алмазов в процессе взрыва. Формирование минералов на планете не завершено. В процессе каждого извержения вулкана на поверхности Земли оказывается лава, прошедшая тот же путь, что и магма, рвущаяся из ядра планеты при ее образовании. Создание условий, имитирующих взрыв, позволяет получить твердые, кристально чистые алмазы, которые можно использовать при создании украшений. Для создания алмаза графит предварительно разогревается. В процессе взрыва образуется кристаллическая алмазная крошка.

Готовые алмазы по всем химическим и физическим параметрам, в том числе и по цвету, совпадают с настоящими. Единственным минусом можно считать их небольшой размер.

4) Получение минералов при низкой температуре. Для того чтобы ответить на вопрос о том, как вырастить алмаз, необходимо понимать, что образование кристаллической решетки минерала связано с температурой: чем она выше, тем вероятнее образование камня.

Кольцо с искусственным бриллиантом

Исследования последних лет показали, что важна не только температура, но и металл-катализатор. Последний способен снизить давление и температуру до уровня, исключающего необходимость постройки специальных установок.

В камеру помещают графит, кобальт, никель, железо и растворитель. Между железом и катализатором образуется прослойка, внутри которой при температуре в 600 градусов Цельсия и давлении 1,5 атмосфер вырастает алмаз.

Величина алмаза напрямую связана с размером прослойки. Таким способом удается получить минералы весом до 50 грамм. Используются они исключительно в технических целях.