Как сделать алмаз

Высокая стоимость природных алмазов основана не на малом количестве натуральных камней, а на затратности их добычи. Геологические исследования говорят о большом количестве драгоценных кристаллов в районе кимберлитовых трубок, но вот извлечь большую часть диамантов из недр даже с современным оборудованием весьма проблематично. Естественно, что ученые задались вопросом о возможностях изготовления алмазов искусственным путем – это позволит удовлетворить высокий спрос на ювелирные камни и снизить себестоимость драгоценных вставок.

Выращивание кристаллов в бытовых условиях вполне реально и нередко практикуется в качестве экспериментов с детьми. Но большинство научных изысканий все-таки сводится к тому, что для образования углеродной кристаллической решетки атомного типа с сильными ковалентными связями требуется воздействие высокого давления и температуры 1800оС. Не многие могут похвастаться таким оборудованием у себя на кухне.

Встречаются описания экспериментов выращивания углеродного кристалла путем постоянного нагревания. Но есть нюанс:

в качестве базы там предлагают использовать природный алмаз;
чтобы получить прирост в 0,01 карата эксперимент нужно проводить непрерывно на протяжении года.

Скорость процесса прямо пропорциональна размерам исходного кристалла. Этот способ также нельзя назвать дешевым и выгодным по трудозатратам.

Технологии производства драгоценных камней

Синтетические алмазы относятся к группе ювелирных материалов, являющихся структурными и химическими аналогами природных кристаллов. Сюда же относят искусственные корунды. Есть вторая группа, куда входят синтетические ювелирные камни, не имеющие природных аналогов – тот же фианит и гранаты - иттрий-алюминиевый и галлий-гадолиниевый.

Основными методами синтеза искусственных драгоценных камней являются так называемые расплавные и раствор-расплавные способы.

Получение алмаза из графита

Первый синтетический диамант был получен именно из графита. Заготовка подверглась давлению посредством фазового перехода в совокупности с высокой температурой. Успешный эксперимент по перестройке кристаллической решетки графита в тетраэдрическую алмазную был проведен в 1955 году. При этом условиями среды были:

метан;

t = 1800 °С;

P = 50000 at.

Современные лаборатории используют в качестве сырья богатые углеродом соединения. За год можно получить 200 – 300 искусственных кристаллов.

Органические соли

Получение кристаллов из растворов солей – еще один способ домашнего синтеза минералов. Не все полученные таким методом образцы оказываются стабильными. Некоторые разрушаются при испарении влаги, их приходится хранить в парафине.

На основе выбранной соли готовят перенасыщенный раствор.
С помощью нагрева получают кристалл затравки.
На затравке погруженной в раствор комнатной температуры взращивают кристаллы – рубина, медного купороса.

Итоговый процесс кристаллизации проходит в открытой емкости, потому не следует выбирать органические соли, которые при испарении могут нанести вред органам дыхания.

Метод Огюста Вернейля

Эта технология стала популярной благодаря первоначальной простоте и высокой результативности. В короткие сроки можно вырастить несколько сотен килограммов искусственных кристаллов при относительно небольших финансовых затратах.

У метода есть второе название - «flame fusion», или газопламенная кристаллизация. Специальную печь для синтеза рубинов ученый сконструировал еще в 1896 году, дав толчок к развитию промышленного производства ювелирных камней.

Привлекательность метода заключается еще и в том, что для затравки достаточно небольшого фрагмента природного кристалла, а у применяемого сырья невысокое качество и, соответственно, низкая цена.

Порошок шихта поступает порционно с кислородом, а внутрь камеры горения подается водород. Температура доходит до 2700°C.
Расплавленная шихта собирается на керамическом основании, где в результате формируется цилиндрический монокристалл, именуемый «буля». Диаметр кристалла около 2 см, а длина 5-10 см.
На формирование були среднего размера тратится порядка 4 часов.

Для полученных таким способом кристаллов изначально характерно большое внутреннее напряжение, из-за чего заготовки-були могут раскалываться.

Аппарат для работ на дому

Можно получить из графита подобие алмаза в бытовых условиях. Изготовление такого оборудования считается условно-безопасным. Несоблюдение техники безопасности может привести к серьезным последствиям. В качестве источника напряжения может выступать сварочный аппарат или другой прибор, дающий аналогичный ток.

Графит с двух сторон необходимо обмотать проводом и заморозить.
Охлаждение проводят погружением в жидкий азот, либо путем заморозки в воде.
Далее к концам подсоединяется источник напряжения, через графит подается электрический ток.

Под действием высокого напряжения резко повышается температура и происходит трансформация кристаллической решетки в алмазную, образец становится твердым.