Кіріспе

Көміртегінің түрі
Минерал

Алмаз – көміртегі элементінің қатты түрі, оның атомдары алмаз кубигі деп аталатын кристалдық құрылымға орналасқан. Көміртегінің тағы бір қатты түрі графит деп аталады, ол бөлме температурасы мен қысымында химиялық тұрақты көміртегі түрі, бірақ алмаз метастабильді және осы жағдайларда өте аз мөлшерде оған айналады. Алмаз кез келген табиғи материалдың ең жоғары қаттылығына және жылу өткізгіштігіне ие, бұл қасиеттер кесу және жылтырату құралдары сияқты маңызды өнеркәсіптік қолданыстарда пайдаланылады. Сондай-ақ, олар алмаз ұялы жасушаларының Жердің тереңдігіндегі қысымға материалдарды ұшыратуына мүмкіндік береді. Алмаздың атомдарының орналасуы өте қатаң болғандықтан, оны аз ғана түрлі қоспалар ластауы мүмкін (борон мен азот – екі ерекше жағдай). Атомдық тордың миллионнан бір бөлігіне дейін болатын шағын ақаулар немесе қоспалар алмазды көк (борон), сары (азот), қоңыр (ақаулар), жасыл (радиация әсері), күлгін, қызғылт, апельсин немесе қызыл түске бояуы мүмкін. Алмаз өте жоғары сындыру көрсеткішіне және салыстырмалы түрде жоғары оптикалық дисперсияға ие. Көптеген табиғи алмастардың жасы 1 миллиардтан 3,5 миллиард жылға дейін жетеді. Олардың көпшілігі Жер мантиісінің 150-ден 200 шақырым тереңдігінде пайда болған, бірақ кейбіреулері одан да тереңде пайда болған. Жоғары қысым мен температурада көміртегі бар сұйықтықтар әртүрлі минералдарды ерітіп, оларды алмастармен алмастырды. Одан кейінгі уақытта (жүздеген миллиондаған жылдар бұрын) олар жанартаулық атқыштар арқылы жер бетіне шығарылып, кимберлиттер және лампроиттер деп аталатын магмалық жыныстарға орналастырылды. Синтетикалық алмастарды жоғары тазалықтағы көміртектен жоғары қысым мен температурада немесе химиялық бу жинақтау (ХВЖ) әдісі арқылы көмірсутек газдарынан өсіруге болады. Алмаздың имитациясы кубикалық цирконий және кремний карбиді сияқты материалдардан да жасалуы мүмкін. Табиғи, синтетикалық және имитациялық алмастарды көбінесе оптикалық әдістер немесе жылу өткізгіштігін өлшеу арқылы ажыратады.

Қасиеттері

Алмаз – таза көміртегінің қатты түрі, оның атомдары кристалдық құрылымда орналасқан. Қатты көміртегі химиялық байланыстың типіне байланысты әртүрлі аллотроптар түрінде кездеседі. Таза көміртегінің ең көп таралған аллотроптары – алмаз және графит. Графиттегі байланыстар sp2 орбиталық гибридтері болып табылады, ал атомдар жазықтықта орналасады, әрқайсысы 120 градус бұрышпен үш жақын көршісіне байланысқан. Алмазда бұл байланыстар sp3 және атомдар тетраэдр құрайды, әрқайсысы төрт жақын көршісіне байланысқан. Тетраэдрлер берік, байланыстар күшті, және белгілі барлық заттардың ішінде алмаздың бірлік көлеміндегі атомдар саны ең көп, сондықтан ол ең қатты және ең аз сығылатын материал. Оның тығыздығы да жоғары – табиғи алмастарда 3150-ден 3530 кг/м³ (судың тығыздығынан үш есе артық), ал таза алмазда 3520 кг/м³. Графиттегі жақын көршілер арасындағы байланыстар одан да күшті, бірақ параллель жазықтықтар арасындағы байланыстар әлсіз, сондықтан жазықтықтар бір-бірінен оңай сығады. Осы себепті графит алмаздан әлдеқайда жұмсақ. Дегенмен, күшті байланыстар графиттің тұтанғыштығын азайтады. Алмаздың ерекше физикалық қасиеттері оны көптеген қолданулар үшін қажет етеді. Ол ең жоғары жылу өткізгіштігіне және ең жоғары дыбыс жылдамдығына ие. Оның жабысу және үйкеліс қасиеттері төмен, ал жылулық кеңею коэффициенті өте төмен. Оның оптикалық мөлдірлігі алыс инфрақызыл сәуледен терең ультракөк сәулеге дейін, ал оптикалық дисперсиясы жоғары. Сондай-ақ, ол жоғары электр кедергісіне ие. Алмаз химиялық тұрақты, көптеген коррозиялық заттармен реакцияға түспейді және биологиялық үйлесімділігі жоғары.

Термодинамика

Графит пен алмаз арасындағы ауысудың тепе-теңдік қысымы мен температурасы теориялық және тәжірибелік тұрғыдан жақсы орнатылған. Тепе-теңдік қысымы температураға байланысты сызықты түрде өзгереді, 0-де 1,7 және 5000-де 12 (алмаз/графит/сұйық үштік нүкте) аралығында. Дегенмен, фазалардың осы сызық бойында кеңінен тараған аймағы бар, онда олар бірге тепе-теңдікте болуы мүмкін. Қалыпты температура және қысымда көміртегінің тұрақты фазасы графит, ал алмаз метастабильді және оның графитке айналу жылдамдығы өте төмен. Жоғары қысымда кремний мен германий BC8 денеорталық кубикалық кристалл құрылымын қалыптастырады, ал жоғары қысымда көміртек үшін де ұқсас құрылым болжанады. 0-де ауысу 1100-де жүреді деп күтіледі. 2010 жылы Nature Physics ғылыми журналында жарияланған зерттеу нәтижелеріне сәйкес, өте жоғары қысым мен температурада (шамамен 10 миллион атмосфера немесе 1 ТПа және 50 000 °C) алмаз металл сұйықтығына айналады. Мұндай жағдайлар мұз алыптары Нептун мен Уранда кездеседі. Екі планетаның құрамында шамамен 10% көміртегі бар, сондықтан олардың ішінде сұйық көміртек мұхиттары болуы мүмкін. Металл сұйықтығының көп мөлшері магнит өрісіне әсер ете алатындықтан, бұл екі планетаның географиялық және магнит полюстерінің арасындағы үйлесімсіздікті түсіндіруге көмектеседі.

Кристалдық құрылым

Алмастың ең көп таралған кристалдық құрылымы алмаздық кубикалық деп аталады. Ол бірлік жасушалардан (суретті қараңыз) тұрады. Суретте 18 атом болғанымен, әрбір бұрыштық атом сегіз бірлік жасушамен ортақ, ал әрбір бет ортасындағы атом екеумен ортақ, сондықтан бірлік жасушаға барлығы сегіз атом келеді. Бірлік жасушаның әр қабырғасының ұзындығы 'a' әрпімен белгіленеді және 3,567 ангстремге тең. Алмаз тордағы ең жақын көрші арақашықтығы 1,732a/4 құрайды, мұнда 'a' – тор тұрақтысы, әдетте Ангстремдермен a = 3,567 Å ретінде беріледі, бұл 0,3567 нм-ге тең. Алмаздық кубикалық торды екі бір-біріне еніп жатқан, бет-орталық кубикалық торлардың біреуі кубтік жасушаның диагоналінің 1/4 бөлігіне ығысқан түрі немесе әрбір тор нүктесіне екі атомнан тұратын бір тор ретінде қарастыруға болады.

Кристалл әдет

Алмаз көбінесе жақсы пішінделген немесе дөңгеленген октаэдрлер және макл деп аталатын егізденген октаэдрлер түрінде кездеседі. Алмаздың кристалдық құрылымы атомдардың кубикалық орналасуына ие болғандықтан, олардың кубқа, октаэдрге, ромбикозидодекаэдрге, тетракис гексаэдрге немесе дисдиякис додекаэдрге жататын көптеген жақтары бар. Кристаллдардың жиектері дөңгеленген, анық емес және созылған болуы мүмкін. Алмаздар (әсіресе дөңгелек кристалдық жақтары барлар) көбінесе nyf деп аталатын, жабысқақ, мөлдір емес қабықшамен қапталған кездеседі. Кейбір алмаздарда мөлдір емес талшықтар болады. Егер талшықтар мөлдір негізден өссе, олар мөлдір емес деп аталады, ал егер бүкіл кристалды толтырса, талшықты деп аталады. Олардың түсі сарыдан жасылға немесе сұрға дейін, кейде ақтан сұрға дейін бұлт сияқты қоспалармен өзгереді. Олардың ең көп кездесетін пішіні кубоидты, бірақ олар октаэдр, додекаэдр, макл немесе біріктірілген пішіндер түрінде де кездесе алады. Бұл құрылым 1 мен 5 микрон арасындағы көптеген қоспалардың нәтижесі. Бұл алмаздар, әдетте, кимберлиттік магмада пайда болып, ұшқыш заттарды сіңірген. Алмаздар поликристаллды жиынтықтарды да құрай алады. Оларды борт, баллас, стюартит және фреймсайт сияқты топтарға жіктеуге әрекеттер жасалды, бірақ жалпы қабылданған критерийлер жиынтығы жоқ. Олар ешқашан жанартаулық тау жыныстарында кездеспеген. Оның пайда болуына қатысты көптеген теориялар бар, соның ішінде жұлдызда пайда болуы да бар, бірақ бір пікірге келген жоқ.

Қаттылығы

Алмаз – Мосс шкаласы бойынша ең қатты материал. Викерстің қатаңдығын сандық тексеру үшін материалдардың үлгілері белгілі күшпен стандартталған пішіндегі пирамидамен соғылады. Пирамиданы жасау үшін алмаз кристаллы қолданылады, бұл алуан түрлі материалдарды сынауға мүмкіндік береді. Нәтижесінде пайда болған ойыстың мөлшері бойынша материалдың Викерс қатаңдығын анықтауға болады. Алмаздың басқа материалдарға қарағандағы қатаңдығы ежелден белгілі, содан аталған. Бұл оның шексіз қатаң, сындырылмайтын немесе сызылмайтын екенін білдірмейді. Шындығында, алмазды басқа алмаздар сызып, тіпті винилді грампластинкалар сияқты жұмсақ материалдар да уақыт өте келе тозыта алады. Алмаздың қатаңдығы оның тазалығына, кристалдық жетілдігіне және бағытына байланысты: қатаңдығы <111> бағытына бағытталған, мінсіз, таза кристалдар үшін жоғары (кубтық алмаз тордың ең ұзын диагоналі бойымен). Сондықтан, кейбір алмаздарды борон нитриді сияқты басқа материалдармен сызылса, ең қатаң алмаздарды тек басқа алмаздар және нанокристалды алмаз жиынтықтары ғана сызып ала алады. Алмаздың қатаңдығы оның әшекей тасы ретінде қолданылуына ықпал етеді. Оны тек басқа алмаздар ғана сызып ала алады, сондықтан ол жылтырлығын ұзақ сақтайды. Көптеген басқа әшекей тастардан айырмашылығы, ол күнделікті киюге өте қолайлы, себебі сызылуға төзімді – бұл, мүмкін, оның жаңғыру немесе үйлену сақиналарында ең танымал тас ретінде танылуына себеп болады, оларды көбінесе күнделікті киеді. Ең қатаң табиғи алмаздар негізінен Австралияның Жаңа Оңтүстік Уэльс штатындағы Жаңа Англия аймағында орналасқан Копетон және Бингара кен орындарынан шығады. Бұл алмаздар әдетте кішкентай, жартылай жетілген сегізжақтан толық жетілген сегізжақтар болып келеді және басқа алмаздарды жылтырату үшін қолданылады. Олардың қатаңдығы кристалдың өсу формасымен байланысты, яғни бір сатылы кристалдық өсумен. Басқа алмаздардың көпшілігі кристалдық торда кірікпелер, ақаулар және дефектілер жасайтын бірнеше өсу сатыларының белгілерін көрсетеді, бұл олардың қатаңдығына әсер етеді. Қатаңдық өлшегіштерінде қолданылатын алмаздардан қатаң алмаздар алу үшін қалыпты алмазды жоғары қысым мен жоғары температурада өңдеуге болады. Алмаз шыныны кеседі, бірақ бұл алмазды анықтауға жеткіліксіз, өйткені кварц сияқты басқа материалдар да Мосс шкаласында шыныдан жоғары орналасқан және оны да кесе алады. Алмаз басқа алмазды сызып алады, бірақ бұл бір немесе екі тасқа да зақым келтіруі мүмкін. Қатаңдық сынақтары практикалық гемологияда олардың зақым келтіру мүмкіндігіне байланысты жиі қолданылмайды. Олар өте жалпақ, жоғары жылтыратылған жақтары бар, өте өткір жиектері бар жақтарды тудырады. Алмаз сондай-ақ өте жоғары сындыру көрсеткішіне және салыстырмалы түрде жоғары дисперсияға ие. Бұл факторлар бірге жылтыратылған алмаздың жалпы көрінісіне әсер етеді және көптеген алмаз сатушылар әлі де алмазды "көзбен" анықтау үшін лупаны (зорту әйнегін) шеберлікпен қолданады.

Қаттылығы

Қаттылықпен байланысты тағы бір механикалық қасиет – материалдың күшті соққыға төзімділігі, яғни сынбас қабілеті. Табиғи алмастың беріктігі 50–65 МПа·м1/2 шамасында өлшенген. Бұл көрсеткіш басқа керамикалық материалдармен салыстырғанда жақсы, бірақ инженерлік қорытпалар сияқты көптеген инженерлік материалдармен салыстырғанда нашар, олардың беріктігі көбінесе 80 МПа·м1/2-ден жоғары болады. Кез келген материал сияқты, алмастың макроскопиялық пішіні оның сынуға қарсы тұру қабілетіне әсер етеді. Алмастың жарылу жазықтығы бар, сондықтан ол кейбір бағыттарда басқаларына қарағанда көбірек сынғыш. Алмаз кесушілер осы қасиетті кейбір тастарды кесу алдында бөлу үшін пайдаланады. Бұл өте жоғары көрсеткіш, алмастың қаттылығы мен мөлдірлігімен бірге, алмастық ұяшықтардың жоғары қысымды эксперименттердегі басты құрал болуының себебі. Бұл ұяшықтар 600 қысымға жеткен. Нанокристалды алмастарда одан да жоғары қысымға қол жеткізу мүмкін. Материалдың теориялық шегіне өте жақын, шамамен ~89-98 ГПа максималды жергілікті созу кернеуімен.

Электр өткізгіштігі

Басқа да арнайы қолданыстар бар немесе әзірленуде, оның ішінде жартылай өткізгіштер ретінде қолдану: кейбір көк алмастар табиғи жартылай өткізгіштер, көптеген алмастардың керісінше, олар электр тогын жақсы өткізбейді. Өткізгіштік және көк түс бор қоспасынан туындайды. Бор алмастың кристалдық торшасындағы көміртек атомдарының орнына келіп, валенттік аймаққа «бос орынды» (тесікті) қосады. Химиялық бу фазасы арқылы өсірілген, номиналды түрде қоспаланбаған алмаста да айқын өткізгіштік байқалады. Бұл өткізгіштік бетке жұптасқан сутегімен байланысты және оны қыздыру немесе басқа да беттік өңдеулер арқылы жоюға болады. Алмастан жасалған жіңішке инелерді таңдамалы механикалық деформация арқылы электрондық энергиялық аралығын қалыпты 5,6 ЭВ-тан нөлге жуық деңгейге дейін өзгертуге болады. 5 см диаметріндегі жоғары тазалықтағы алмаз пластиналары бір бағытта толық кедергі, ал екінші бағытта толық өткізгіштік көрсетеді, бұл оларды кванттық деректерді сақтау үшін пайдалану мүмкіндігін ашады. Материалда азоттың құрамы тек 3 миллионнан бір бөлігін құрайды. Алмаз сатылы субстратқа өсірілген, бұл жарықтардың пайда болуын болдырмады.

Жер бетінің қасиеттері

Алмаздар табиғи липофильді және гидрофобты, яғни алмаздың беті сумен ылғалданбайды, бірақ маймен оңай ылғалданып, жабысады. Бұл қасиет синтетикалық алмастар жасау кезінде майды пайдаланып алмастарды бөліп алу үшін қолданылуы мүмкін. Дегенмен, алмаздың беті белгілі бір иондармен химиялық түрлендірілгенде, ол гидрофильді болуы және адам денесінің температурасында бірнеше қабат су мұзын тұрақтандыруға қабілетті болуы күтіледі. Алмаздың беті ішінара тотыққан. Тотыққан бет сутек ағынымен жылумен өңдеу арқылы тотықсыздандырылуы мүмкін. Яғни, бұл жылумен өңдеу оттегі бар функционалдық топтарды ішінара жояды. Бірақ алмаздар (sp3C) атмосфералық қысымда жоғары температурада (шамамен 800 °C жоғары) тұрақсыз. Осы температурадан жоғары құрылымы біртіндеп sp2C-ге өзгереді. Сондықтан алмаздарды осы температурадан төменде тотықсыздандыру керек.

Химиялық тұрақтылық

Бөлме температурасында алмаздар күшті қышқылдар мен негіздерді қоса алғанда, ешқандай химиялық реагенттермен әрекеттеспейді. Таза оттегі атмосферасында алмаздың тұтану температурасы – дан – дейін; кіші кристалдар оңай жануға бейім. Ол қызылдан ақ қызуға дейін температурасын көтереді және ақшыл көк жалынмен жанады, ал жылу көзі алынғаннан кейін де жану жалғаса береді. Керісінше, ауада күю жылу алынғанда бірден тоқтап қалады, себебі оттегі азотпен араласады. Ашық, мінсіз, мөлдір алмаз толығымен көмірқышқыл газына айналады; кез келген қоспалар күл қалпында көрінеді. Алмазды кесуден пайда болған жылу алмазды тұтандырмайды, тіпті темекінің тұтандырғышы да тұтандырмайды, бірақ үй өрттері мен газбен жұмыс істейтін шамдар оны тұтандыруға жеткілікті ыстық. Зергерлер алмаз сақинаға металл құю кезінде сақтық танытуы керек. Тиісті дәнділігі бар (шамамен 50 микрон) алмаз ұнтағы оттан тұтанғаннан кейін ұшқындар шашыратады. Осылайша, синтетикалық алмаз ұнтағына негізделген пиротехникалық құралымдар дайындалуы мүмкін. Соның салдарынан пайда болатын ұшқындар көмірге ұқсас әдеттегі қызыл-сары түсті, бірақ олардың жоғары тығыздығымен түсіндірілетін өте тура траекторияны көрсетеді. Алмаз сондай-ақ жоғарыда көрсетілген температурадан жоғары фтор газымен де әрекеттеседі.

Түсі

Алмастың кең жолақты аралығы 5,5-ке тең, бұл 225 нанометрлік терең ультракөк сәуле толқын ұзындығына сәйкес келеді. Бұл, таза алмаз көзге көрінетін жарықты өткізіп, түссіз, мөлдір кристал ретінде көрінуі керек дегенді білдіреді. Алмаздың түсі тордың кемшіліктері мен қоспалардан пайда болады. Алмаздың кристалл торы өте мықты, алмаз өсу кезінде азот, бор және сутек атомдары ғана маңызды концентрацияда (атомдық пайызға дейін) енгізіле алады. Жоғары қысым және жоғары температура әдістерімен синтетикалық алмаз өсіруге жиі қолданылатын никель және кобальт сияқты өткіш металдар алмаста жеке атомдар түрінде табылды; никель үшін максималды концентрация 0,01%, ал кобальт үшін одан да аз. Кез келген элементті алмазға иондық имплантация арқылы енгізуге болады. Азот – әшекей алмаздарында ең көп кездесетін қоспа, ол алмаздың сары және қоңыр түсіне жауап береді. Бор көк түске жауапты. Алмаздың түсіне екі қосымша фактор әсер етеді: сәулелену (әдетте альфа бөлшектерінен) жасыл алмаздың түсіне себеп болады, сондай-ақ алмаздың кристалл торының пластикалық деформациясы. Пластикалық деформация кейбір қоңыр, және мүмкін қызыл және қызғылт алмаздың түсіне себепші. Сирек кездесу ретімен, сары алмаз қоңыр, түссіз, содан кейін көк, жасыл, қара, қызғылт, қызғылт сары, күлгін және қызыл алмазды күтіп отырады. 2009 жылдың мамыр айында көк алмаз аукционда сатылғанда бір каратқа ең жоғары бағаны – 10,5 миллион швейцариялық франк (сол кездегі бағамен 6,97 миллион еуро немесе 9,5 миллион АҚШ доллары) көрсетті. Бірақ сол жылы бұл рекорд тағы да жаңартылды: 1 желтоқсан күні Гонконгте жарқын қызғылт алмаз 10,8 миллион долларға сатылды.

Айқындық

Айқындығы – алмаздың сапасын анықтауға көмектесетін 4C-нің бірі (түсі, айқындығы, кесімі және карат салмағы). Америка гемология институты (GIA) алмаздың сату құнына сәйкес сапасын анықтау үшін 11 айқындық шкаласын әзірледі. GIA айқындық шкаласы – Кемшіліксіз (FL) дейін, кірігіштерге (I) дейін, арасында Ішкі жағынан кемшіліксіз (IF), өте-өте аз кірігіш (VVS), өте аз кірігіш (VS) және аз кірігіш (SI) деңгейлерін қамтиды. Табиғи алмаздағы қоспалар табиғи минералдар мен оксидтердің болуына байланысты туындайды. Айқындық шкаласы алмазды түсіне, қоспаның мөлшеріне, орналасқан жеріне және 10 есе үлкейту арқылы көрінетін айқындық деңгейіне қарай бағалайды. Алмаздағы кірігіштерді оптикалық әдістермен жоюға болады. Процесс алдын ала жақсарту суреттерін түсіру, кірігішті жою бөлігін анықтау және соңында алмаздың жақтары мен бөгде шуларды жоюдан тұрады.

Флуоресценция

Табиғи алмастардың 25%-дан 35%-ға дейін көрінбейтін ұзақ толқынды ультракүлгін сәуле немесе рентген сәулелері мен лазерлер сияқты жоғары энергиялы сәуле көздерімен қарастырылғанда қандай да бір деңгейде флуоресценцияны көрсетеді. Көптеген шамдар алмасты флуоресценцияға себеп болмайды. Алмаз көк (ең көп кездесетін), қызғылт сары, сары, ақ, жасыл және өте сирек қызыл және күлгін сияқты әртүрлі түстерде флуоресценциялай алады. Себептері толыққанды түсіндірілмесе де, атомдық құрылымдағы өзгерістер, мысалы, азот атомдарының санының өзгеруі осы құбылысқа әсер етеді деп саналады.

Жылу өткізгіштігі

Алмазды жоғары жылу өткізгіштігі (900–) арқылы анықтауға болады. Оның жоғары жарық сындыру көрсеткіші де белгілі бір көрсеткіш, бірақ басқа материалдардың да осыған ұқсас жарық сындыру қасиеттері болуы мүмкін.

Геология

Алмаз өте сирек кездеседі, бастапқы тау жынысындағы концентрациясы миллиардқа бір бөліктен аспайды. Олар сирек жағдайларда мұздық шөгінділерде (әсіресе Висконсин және Индиана штаттарында) табылды, бірақ бұл кен орындары коммерциялық сапаға ие емес. Көптеген алмастар Жердің мантиясынан шығады, және осы бөлімнің көп бөлігі осы алмастарды талқылайды. Дегенмен, басқа да көздер бар. Жер қыртысының кейбір бөліктері немесе террандар, қабық қалыңдаған кезде жеткілікті тереңдікке көміліп, өте жоғары қысымды метаморфизмге ұшыраған. Бұл жерде магма арқылы тасымалдану белгілері жоқ, біркелкі тараған микроалмаздар кездеседі. Сонымен қатар, метеориттер жерге түскен кезде туындайтын соққы толқыны микроалмаздар мен наноалмаздардың пайда болуына қажетті жоғары температура мен қысымды тудырады. Ресейдегі Попигай кратері әлемдегі ең ірі алмаз кен орны болуы мүмкін, оның көлемі триллиондаған каратқа бағаланады және ол астероидтың соққысынан пайда болған. Көптеген адамдар алмаздың қатты қысылған көмірден пайда болатынына қате сенімде. Көмір ерте заманғы өсімдіктердің шөгіндісінен пайда болған, ал тарихқа сүйенсек, алмастардың көпшілігі алғашқы құрлықтағы өсімдіктерден әлдеқайда көне. Алмаз субдукция аймақтарында көмірден пайда болуы мүмкін, бірақ осылай қалыптасқан алмаздар сирек, ал көміртек көзі көмірдің орнына карбонатты тау жыныстары мен шөгінділердегі органикалық көміртек болуы ықтимал.

Жер бетіндегі үлестірілуі

Алмаздар жер бетінде тегіс таралмаған. Клиффорд ережесі деп аталатын қағида бойынша, олар көбінесе кратонның ең көне бөлігіндегі кемберлиттерде табылады, яғни континенттердің тұрақты ядроларында, олардың жасы 2,5 миллиард жылға немесе одан да көпке жетеді. Дегенмен, ерекшеліктер де бар. Әлемдегі салмағы бойынша ең ірі алмаз өндіруші – Австралиядағы Аргайл алмаз кеніші жылжымалы белдеуде орналасқан, ол орогендік белдеу деп те аталады. Бұл белдеу орталық кратонды қоршап тұрған, қысымға ұшыраған әлсіз аймақ. Кимберлит орнына, оның қабықшасы лампроиттен тұрады. Экономикалық тұрғыдан тиімді емес алмаз бар лампроиттер АҚШ, Үндістан және Австралияда да кездеседі. Бұл – шағын минералдар мен тау жынысы сынықтарының (кластардың) хаотикалық қоспасынан тұратын гибридтік тау жынысы, олардың мөлшері қарбыздың көлеміне дейін жетеді. Олар төменгі қабық пен мантиядан көтерілген минералдар мен тау жыныстары (ксенокристалдар мен ксенолиттер), жер беті тау жыныстарының бөліктері, серпентин сияқты өзгерген минералдар және жанартау атқан кезде пайда болған жаңа минералдардан құралған. Оның құрылымы тереңдікке қарай өзгереді. Химиялық құрамы карбонатиттермен байланысты, бірақ соңғыларында таза күйде болуы үшін оттегінің мөлшері тым көп. Оның орнына, ол кальцит минералында тұйықталған. Көптеген әсем тастар 150–250 км тереңдіктегі литосферадан шығады. Мұндай тереңдіктер кратон астындағы мантиялық «қанаттарда», литосфераның ең қалың бөлігінде кездеседі. Осы аймақтарда алмаздың пайда болуына жеткілікті қысым мен температура бар, және конвекция болмайтындықтан алмаздар миллиардтаған жылдар бойы сақталуы мүмкін, содан кейін кемберлит жарылысы оларды алып шығарады.

Көміртек көздері

Мантияда шамамен бір миллиард гигатонна көміртек бар (салыстыру үшін, атмосфера мен мұхит жүйесінде шамамен 44 мың гигатонна бар). Көміртек екі тұрақты изотоптан тұрады: 12C және 13C, олардың масса бойынша қатынасы шамамен 99:1-ге тең. Тағы біреуі 2021 жылы Батыс Австралиядағы Элендейл алмаз кенінен табылды.

Ғарышта

Жерде алмаз сирек кездессе де, ғарышта олар өте көп. Метеориттерде көміртегінің шамамен үш пайызы бірнеше нанометр диаметріндегі наноалмаз түрінде кездеседі. Өте кішкентай алмаздар ғарыш суығында пайда болуы мүмкін, себебі олардың төменгі беттік энергиясы оларды графиттен тұрақтырақ етеді. Кейбір наноалмаздардың изотоптық іздері олардың Күн жүйесінің шегінен тыс жұлдыздарда қалыптасқанын көрсетеді. Жоғары қысымдағы зерттеулер метандан алмаздың көп мөлшерде конденсацияланып, мұз алып планеталары Уран мен Нептунға "алмаз жаңбыры" түрінде жауатынын болжайды. Кейбір экзопланеталардың құрамында көбінесе алмаз болуы мүмкін. Алмаз көміртегіге бай жұлдыздарда, әсіресе ақ ергежейлі жұлдыздарда кездесуі мүмкін. Карбонадо, алмастың ең берік түрінің пайда болуына қатысты бір теория, оның ақ ергежейлі жұлдыздан немесе жойылған жұлдыздан (суперновадан) пайда болғанымен байланысты. Жұлдыздарда пайда болған алмаздар ең алғашқы минералдардың бірі болуы мүмкін.

Өнеркәсіп

Алмаздың бүгінгі таңдағы ең көп таралған қолданылуы – әшекейленуге арналған құнды тастар ретінде және қатты материалдарды кесуге қолданылатын өнеркәсіптік абразивтер ретінде. Құнды тастар нарығы мен өнеркәсіптік алмаз нарығы алмазды әртүрлі бағалайды.

Жем-кармдық дәрежелі алмастар

Ақ жарықтың спектрлік түстерге таралуы – асыл тастардағы алмаздардың негізгі гемологиялық сипаттамасы. 20-ғасырда гемологтар алмаздар мен басқа асыл тастарды олардың құндылығына байланысты маңызды қасиеттеріне сүйене отырып, жіктеу әдістерін жасады. Төрт сипаттама, бейресми түрде «төрт C» деп аталады, қазір алмаздардың негізгі сипаттамалары ретінде қолданылады: оның караттағы массасы (бір карат 0,2 граммға тең), кесу (кесу сапасы пропорцияларға, симметрияға және жылтырауға сәйкес бағаланады), түс (ақ немесе түссүзге қаншалықты жақын; сәнді алмаздар үшін оның түсінің қарқындылығы) және айқындық (ішкі кірікпелердің жоқтығы). Ірі, кемшіліксіз алмаз – үлгі алмаз деп аталады. Алмаз бағасына байланысты үлкен сауда-саттық жүзеге асырылады. Көптеген алмаздар жаңадан жылтыратылған күйінде сатылса да, жылтыратылған алмаздарды қайта сату нарығы дамыған (мысалы, ломбардтар, аукциондар, екінші қол зергерлік дүкендер, алмаз сатушылар, биржалар және т.б.). Асыл тастар саудасының ерекшелігі – оның жоғары шоғырлануы: көтерме сауда және алмаз кесу бірнеше орынға ғана шектелген; 2003 жылы әлемдегі алмаздардың 92%-ы Үндістанның Сурат қаласында кесіліп, жылтыратылған. Алмаз кесу мен сауданың басқа да маңызды орталықтары – Халықаралық гемологиялық институты орналасқан Бельгиядағы Антверпен алмаз ауданы, Лондон, Нью-Йорктегі алмаз ауданы, Тель-Авивтегі алмаз айырбастау ауданы және Амстердам. Мұның бір себебі алмаз кен орындарының геологиялық ерекшеліктері: бірнеше ірі бастапқы кимберлит құбырлы кендер нарық үлесінің маңызды бөлігін құрайды (мысалы, Ботсванадағы Джванван кені, ол жылына алмаздың елеулі көлемін өндіруге қабілетті). Екіншілік аллювиалды алмаз кен орындары, керісінше, көптеген операторлар арасында бөлінген, өйткені олар жүздеген шаршы шақырымға таралуы мүмкін (мысалы, Бразилиядағы аллювиалды кен орындары). Алмаз өндіру мен тарату көбінесе бірнеше ірі ойыншылардың қолында шоғырланған және дәстүрлі алмаз сауда орталықтарында жинақталған, ең маңыздысы – Антверпен, онда барлық шикі алмаздардың 80%, барлық кесу алмаздарының 50% және барлық шикі, кесу және өнеркәсіптік алмаздардың 50%-дан астамы өңделеді. Бұл Антверпенді де-факто «дүниежүзілік алмаз астанасы» етеді. Антверпен қаласында 1929 жылы құрылған Antwerpsche Diamantkring – шикі алмазға арналған алғашқы және ең ірі алмаз биржасы. Алмаз саудасының тағы бір маңызды орталығы – Нью-Йорк қаласы, онда әлемдегі алмаздардың 80%-ы сатылады, оның ішінде аукциондық сатулар да бар. Бірақ 2001–2009 жылдары бұл көрсеткіш 45%-ға дейін төмендеді, ал 2013 жылы компанияның нарықтық үлесі құн бойынша шамамен 38%-ға дейін, көлем бойынша одан да төмендеді. De Beers 1990-шы жылдардың соңында – 2000-шы жылдардың басында алмаз қорының басым бөлігін сатты, ал қалғаны негізінен жұмыс қорынан (сату алдында сұрыпталатын алмаздар) тұрады. Бұл туралы баспасөзде кеңінен жазылған, бірақ көпшілікке әлі де толық белгілі емес. Өз ықпалын азайту мақсатында De Beers 1999 жылы ашық нарықта алмаз сатып алудан бас тартты және 2008 жылдың соңында ең ірі ресейлік алмаз компаниясы Alrosa өндірген ресейлік алмаздарды сатып алуды тоқтатты. 2011 жылдың қаңтарынан бастап De Beers компаниясы тек төрт елден алмаз сатады: Ботсвана, Намибия, Оңтүстік Африка және Канада. Alrosa 2008 жылдың қазан айындағы әлемдік энергетикалық дағдарысқа байланысты сатуларын тоқтатуға мәжбүр болды, бірақ компания 2009 жылдың қазан айында ашық нарықта шикі алмаз сатуды қайта бастағанын хабарлады. Alrosa-дан басқа, алмаз өндіруші басқа да маңызды компаниялар: әлемдегі ең ірі тау-кен компаниясы BHP; Аргайл (100%), Диавик (60%) және Мурова (78%) алмаз кендерінің иесі Rio Tinto; Африкадағы бірнеше ірі алмаз кендерінің иесі Petra Diamonds. Тауар тізбесінің төменгі буынында Дүниежүзілік алмаз биржалары федерациясының (WFDB) мүшелері көтерме алмаз саудасы үшін делдалдық қызмет көрсетеді, жылтыратылған және шикі алмаздарды саудалайды. WFDB Тель-Авив, Антверпен, Йоханнесбург және АҚШ, Еуропа және Азияның басқа қалалары сияқты ірі кесу орталықтарындағы тәуелсіз алмаз биржаларынан тұрады. Sightholders сатып алғаннан кейін (DTC-мен үш жылдық жеткізу шарты бар компанияларға қатысты тауар белгісі), алмаздар асыл тастар ретінде сатуға дайындық үшін кесіледі және жылтыратылады («өнеркәсіптік» тастар асыл тастар нарығының қосымша өнімі ретінде қарастырылады; олар абразивтер үшін қолданылады). Шикі алмазды кесу және жылтырату – әлемдегі шектеулі орындарда шоғырланған мамандық. Биржалар алмаз тауар тізбегінің соңғы қатаң бақыланатын кезеңі болып табылады; көтерме саудагерлер тіпті бөлшек саудагерлер де биржаларда алмастың шағын партияларын сатып ала алады, содан кейін олар тұтынушыға түпкілікті сатуға дайындалады. Алмаздар зергерлік бұйымдарға орнатылған күйінде немесе орнатылмаған («бос») күйінде сатылуы мүмкін. Rio Tinto мәліметінше, 2002 жылы өндірілген және нарыққа жіберілген алмаздардың құны шикі алмаз ретінде 9 миллиард АҚШ долларына, кесілген және жылтыратылғаннан кейін 14 миллиард АҚШ долларына, көтерме зергерлік бұйымдарда 28 миллиард АҚШ долларына және бөлшек саудада 57 миллиард АҚШ долларына бағаланған.

Кесу

Шахтадан алынған алмаздар "кесу" деп аталатын көп қадамды процесс арқылы асыл тастарға айналады. Алмаз өте қатты, бірақ сонымен қатар жұмсақ және бір соққымен бөлінеді. Сондықтан алмазды кесу дәстүрлі түрде дағды, ғылыми білім, құралдар және тәжірибе қажет болатын күрделі процедура ретінде қарастырылады. Оның соңғы мақсаты – фасеттері бар асыл тасты жасау, онда фасеттер арасындағы нақты бұрыштар алмастың жылтырауын оңтайландыруы керек, яғни ақ жарықтың шашырауы, ал фасеттердің саны мен ауданы соңғы өнімнің салмағын анықтайды. Кесу кезінде салмақ айтарлықтай төмендейді және 50%-ға жетеді. Бірнеше мүмкін пішіндер қарастырылады, бірақ соңғы шешім ғылыми және практикалық факторларға байланысты болады. Мысалы, алмазты көрнекілеуге немесе жүзік немесе әшекейде киюге арналған болуы мүмкін, жалғыз немесе белгілі бір түс пен пішіндегі басқа асыл тастармен бірге орналастырылуы мүмкін. Кейбіреулері классикалық саналады, мысалы, дөңгелек, алмұрт, маркиза, овал, жүрек және жебе пішіндес алмаздар және т.б. Ал кейбіреулері ерекше, белгілі компаниялармен жасалады, мысалы, Phoenix, Cushion, Sole Mio алмаздары және т.б. Алмазды кесудің ең көп уақыт алатын бөлігі – шикі тастың алдын ала талдауы. Ол көптеген мәселелерді қарастыруы керек, үлкен жауапкершілікті білдіреді және бірегей алмастар үшін жылдарға созылуы мүмкін. Келесі мәселелер қарастырылады:
Алмаздың қаттылығы және жарылуға бейімділігі кристалл бағытына тікелей байланысты. Сондықтан кесуге арналған алмаздың кристалдық құрылымы рентгендік дифракция арқылы оңтайлы кесу бағыттарын анықтау үшін талданады. Көптеген алмаздар көзге көрінетін алмасты емес қоспалар мен кристалл ақауларына ие. Кесуші қандай ақауларды кесу арқылы жою керектігін және қандайларын сақтау керектігін шешуі керек. Алмазды балғамен бөлу қиын, дұрыс есептелген, бұрышты соққы алмазды бөлік-бөлікке кесе алады, бірақ алмаздың өзін де зақымдауы мүмкін. Балама ретінде, оны алмаз арамен кесуге болады, бұл сенімдірек әдіс. Алғашқы кесуден кейін алмаз бірнеше кезеңде жылтыратылып пішінделеді. Кесу жауапкершілікті қажет ететін, бірақ жылдам операция болса, жылтырату материалды біртіндеп эрозия арқылы алып тастайды және өте көп уақыт алады. Бұл техника жақсы дамыған, стандартты процедура саналады және техниктер орындай алады. Жылтыратудан кейін алмаз қалған немесе процесс нәтижесінде пайда болған ақауларға қайта тексеріледі. Бұл ақаулар алмазды қайта жылтырату, жарықтарды толтыру немесе зергерлік бұйымдарда тасты тиімді орналастыру сияқты алмазды жақсарту әдістерімен жасырылады. Алмаз емес қалған қоспалар лазерлік бұрғылау арқылы алынып тасталады және пайда болған қуыстар толтырылады.

Маркетинг

Маркетинг алмаздың құнды тауар ретіндегі имиджіне елеулі әсер етті. 20-ғасырдың ортасында De Beers компаниясымен келісім шарт жасасқан N. W. Ayer & Son жарнамалық фирмасы американдық алмаз нарығын қайта жандандыруға қол жеткізді және бұрын алмаз дәстүрі болмаған елдерде жаңа нарықтар құрды. N. W. Ayer маркетингіне өнімді орналастыру, De Beers брендіне емес, алмаз өнімінің өзіне бағытталған жарнама, сондай-ақ танымал тұлғалар мен патшалықпен байланыстар кірді. De Beers өзінің брендін жарнамаламағандықтан, бәсекелестерінің алмаз өнімдерін де жарнамалаған болатын, бірақ бұл 20-ғасыр бойы алмаз нарығында De Beers үстемдік еткендіктен алаңдаушылық тудырмады. 2008 жылғы әлемдік экономикалық дағдарыстан кейін De Beers-тің нарықтық үлесі уақытша төмендеп, әлемдік нарықта Alrosa компаниясынан кейін екінші орынға түсті, өндірілген караттар бойынша 29%-дан асты. Бұл науқан ондаған жылдарға созылды, бірақ 2011 жылдың басында тиімді тоқтатылды. De Beers әлі де алмаздарды жарнамалайды, бірақ қазіргі жарнамалар негізінен өз брендтерін немесе лицензиялық өнімдерін, емес, жалпы алмаз өнімдерін насихаттайды. Бұл De Beers кеніші мен сәнді тауарлар конгломераты LVMH арасындағы 50/50 бірлескен кәсіпорны болып табылатын зергерлік фирма. Қоңыр түсті алмаздар алмаз өндірісінің маңызды бөлігін құрады және көбінесе өнеркәсіптік мақсаттарда қолданылды. Олар зергерлік бұйымдар үшін құнды емес деп есептелді (алмаз түсінің шкаласында бағаланбады). 1986 жылы Австралиядағы Argyle алмаз кеніші ашылғаннан кейін және маркетингтік жұмыстар жүргізілгеннен кейін, қоңыр алмаздар қабылданатын асыл тастарға айналды. Бұл өзгеріске себеп – сандар: Argyle кеніші жылына алмаз өндірілімімен табиғи алмаздардың әлемдік өндірісінің шамамен үштен бірін құрайды; Argyle алмаздарының 80% қоңыр түсті.

Өнеркәсіптік дәрежедегі алмастар

Өнеркәсіптік алмастар негізінен олардың қаттылығы мен жылу өткізгіштігі үшін бағаланады, бұл алмастардың 4C сияқты көптеген гемологиялық сипаттамаларын көптеген қолданбалар үшін маңызсыз етеді. Шамамен жыл сайын өндірілетін алмастардың 80 пайызы асыл тас ретінде пайдалануға жарамсыз және өнеркәсіптік мақсатта қолданылады. Кеннен алынған алмастардан басқа, синтетикалық алмастар 1950 жылдары ойлап табылғаннан кейін дерлік бірден өнеркәсіптік қолданыс тапты; 2014 жылы синтетикалық алмастар өндірілді, олардың 90 пайызы Қытайда өндірілді. Қазіргі уақытта алмасты ұнтақтау үшін қолданылатын материалдың шамамен 90 пайызы синтетикалық. Асыл тас сапасындағы алмастар мен өнеркәсіптік алмастар арасындағы шекара анық емес және нарықтық жағдайларға (мысалы, жылтыратылған алмастарға сұраныс жоғары болса, кейбір төмен сапалы тастар өнеркәсіптік мақсатта сатылмай, төмен сапалы немесе кішкентай асыл тастарға өңделеді) ішінара байланысты. Өнеркәсіптік алмастардың ішінде ең төмен сапалы, көбінесе мөлдір емес тастарды қамтитын, борт деп аталатын қосалқы санаты бар. Алмазды өнеркәсіптік қолдану тарихи тұрғыдан оның қаттылығымен байланысты, бұл оны кесу және ұнтақтау құралдары үшін идеалды материал етеді. Табиғатта кездесетін ең қатты материал ретінде алмаз кез келген материалды, тіпті басқа алмастарды да жылтыратуға, кесуге немесе тозуға пайдалануға болады. Бұл қасиеттің кең таралған өнеркәсіптік қолданысына алмаз ұшы бар бұрғылау биттері мен аралары, сондай-ақ алмаз ұнтағын абразив ретінде пайдалану жатады. Мұндай мақсаттар үшін асыл тастарға қарағанда кемшіліктері көп және түсі нашар, арзан өнеркәсіптік алмастар (борт) қолданылады. Алмаз темір қорытпаларын жоғары жылдамдықпен өңдеуге жарамсыз, себебі көміртек жоғары жылдамдықта өңдеу кезінде туындайтын жоғары температурада темірде еріп, алмаз құралдардың тозуын арттырады. Арнайы қолданыстарға зертханаларда жоғары қысымды эксперименттер үшін пайдалану (алмазты намысты жасушаны қараңыз), жоғары өнімділікті қосымшалар және арнайы терезелерде шектеулі пайдалану жатады.

Тау-кен өндірісі

Жыл сайын шамамен 400 мың алмаз өндіріледі, олардың жалпы құны шамамен 9 миллиард АҚШ долларына жетеді, ал жылына шамамен 500 мың алмаз синтезделеді. Алмастардың шамамен 49%-ы Орталық және Оңтүстік Африкадан шығады, бірақ минералдың маңызды қоры Канадада, Үндістанда, Ресейде, Бразилияда және Австралияда табылды. Алмаз жеткізу тізбегін шектеулі, ықпалды компаниялар бақылайды және ол әлемдегі бірнеше ғана жерде шоғырланған. Алмаз кеніндегі алмастардың үлесі өте аз. Кен ұсақталады, осы кезде үлкен алмастарды зақымдамау үшін сақталыну керек, содан кейін тығыздығы бойынша сұрыпталады. Бүгінде алмаздарды рентгендік флуоресценция арқылы алмазға бай тығыздық фракциясында анықтап, соңғы сұрыптау қадамдарын қолмен жасайды. Рентген сәулелерін кеңінен қолдануға дейін алмаздар тек Үндістанның оңтүстігіндегі Кришна өзенінің дельтасындағы Гунтур және Кришна аудандарындағы аллювиал шөгінділерде ғана табылған. Үндістан б.з.б. 9 ғасырында олардың табылуынан бастап б.з. 18 ғасырының ортасына дейін алмаз өндіруде әлемдік көшбасшы болды, бірақ осы көздердің коммерциялық әлеуеті 18 ғасырдың соңына қарай толыққандықтан, Үндістан Бразилиямен ығыстырылды, онда 1725 жылы алғашқы үнді емес алмаздар табылды. Алмазды бастапқы кен орындарынан (кимберлиттер мен лампроиттер) 1870 жылдары Оңтүстік Африкадағы Алмаз далаларының ашылуынан кейін өндіру басталды. Өндіріс уақыт өте келе артты және осы күнге дейін жинақталған жалпы көлем 11 мың тоннаға жетті. Соңғы бес жылда осы көлемнің 20 пайызы өндірілді, ал соңғы 10 жылда тоғыз жаңа кен орны өндіріске кірісті; тағы төрт кен орнының ашылуы күтілуде. Бұл кен орындарының көп бөлігі Канадада, Зимбабведе, Анголада және Ресейде орналасқан. 2004 жылы АҚШ-та микроскопиялық алмаз табылды, нәтижесінде 2008 жылдың қаңтарында Монтана штатының шалғай аймағындағы кимберлит құбырларынан үлкен үлгілер алынды. Арканзастағы Алмаз кратері мемлекеттік паркі жұртшылыққа ашық және әлемдегі жалғыз кен орны, онда адамдар алмазды өздері қазып ала алады. 2005 жылы Ресей әлемдік алмаз өндірісінің бес бөлігін құрады. Австралияда ең бай алмаздық құбыр бар, Аргайл алмаз кенішінің өндірісі 1990 жылдары жылына 42 тоннаға жетті. Сонымен қатар, Канаданың Солтүстік-Батыс территорияларында және Бразилияда коммерциялық кен орындары белсенді түрде өндірілуде. Кимберли процесінің мақсаты – қақтығыс алмаздардың осындай бүлікші топтардың бақылауында емес алмаздармен араласпауын қамтамасыз ету. Бұл алмаз өндіретін елдердің алмаздарды сатудан түскен ақшаның қылмыстық немесе революциялық қызметті қаржыландыруға қолданылмағанын растауын талап ету арқылы жүзеге асырылады. Кимберли процесі нарыққа түсетін қақтығыс алмаздардың санын шектеуде белгілі бір табысқа жеткенімен, олардың кейбіреулері әлі де өтеді. Халықаралық алмаз өндірушілер қауымдастығының мәліметтері бойынша, саудаланатын барлық алмастардың 2-3%-ы қақтығыс алмаздарынан тұрады. Кимберли процесінің тиімділігіне әлі де екі маңызды фактор кедергі келтіреді: 1) Африка шекаралары арқылы алмаздарды контрабандалық жолмен өткізудің оңайлығы және 2) соғыс жағдайында емес елдерде алмаз өндірудің зорлық-зомбылық сипаты, сондықтан олардың алмаздары "таза" деп есептеледі. Канадалық алмаздардың шығу тегін растауға көмектеседі. Бұл алмаздарды қатаң бақылау жүйесі, сондай-ақ Канада алмаздарының "қақтығыссыз" белгісін сақтауға көмектеседі. Минералды ресурстарды пайдалану, әдетте, қоршаған ортаға өтелмейтін зиян келтіреді, оны елдің әлеуметтік-экономикалық пайдасына қарай бағалау қажет.

Синтетикалық

Синтетикалық алмастар – Жерден өндірілген алмастарға қарағанда зертханада жасалған алмастар. Алмастың гемологиялық және өнеркәсіптік қолданылуы ірі тастарға жоғары сұраныс тудырады. Бұл сұраныстың көп бөлігі жарты ғасырдан бері әртүрлі технологиялармен өндірілген синтетикалық алмастар арқылы қанағаттандырылды. Дегенмен, соңғы жылдары сапасы жоғары, ірі өлшемді синтетикалық алмастарды өндіру мүмкін болды. Коммерциялық нарықта қол жетімді синтетикалық алмастардың көпшілігі сары түсті болып келеді және жоғары қысым мен жоғары температура (ЖЖТТ) процестері арқылы жасалады. Сары түс азоттың қоспаларынан туындайды. Бор қосылуы немесе синтезден кейін сәулелену арқылы көк, жасыл немесе қызғылт сияқты басқа да түстерді алуға болады. Синтетикалық алмастарды өсірудің тағы бір танымал әдісі – химиялық будың осалдануы (CVD) технологиясы. Өсу процесі төмен қысымда (атмосфералық қысымнан төмен) жүзеге асырылады. Бұл әдіс камераға газ қоспасын (әдетте 1-ден 99-ға дейін метан мен сутегінің арақатынасы) беруді және оларды микротолқынды сәулелендіру, қыздырылған жіп, доғалық разряд, дәнекерлеу жағылғысы немесе лазер арқылы тудырылған плазмада химиялық белсенді радикалдарға бөлуді қамтиды. Бұл технология көбінесе жабын жасау үшін қолданылады, бірақ бірнеше миллиметрлік жеке кристалдарды өндіруге де қабілетті (суретке қараңыз). Табиғи түссіз алмастар үшін тау-кен компанияларының шығындары бір каратқа орташа есеппен 40-60 АҚШ долларын құраса, синтетикалық алмастарды өндірушілердің шығындары сапасы жоғары түссіз синтетикалық алмастар үшін бір каратқа шамамен 2500 АҚШ долларын құрайды.

Симуляторлар

Алмаз имитаторы – алмаздың көрінісін ұқсату үшін қолданылатын алмаз емес материал, және оны "диамант" деп те атауға болады. Кубтық цирконий ең көп таралғаны. Моссанит (кремний карбиді) де алмаз имитаторы ретінде қарастырылуы мүмкін, бірақ кубтық цирконийге қарағанда өндіруге қымбат. Екеуі де жасанды түрде жасалады.

Жаңартулар

Алмазды жақсарту – табиғи немесе синтетикалық алмаздарға (әдетте, кесіліп, жылтыратылған) жасалатын арнайы өңдеулер, олар тастың гемологиялық қасиеттерін бір немесе бірнеше жолмен жақсартуға бағытталған. Мұндай өңдеулерге лазерлік бұрғылау арқылы қоспаларды жою, жарықтарды толтыру үшін герметиктерді қолдану, ақ алмастың түс сапасын жақсарту және ақ алмасқа әртүрлі түс беру кіреді. Алмаз сияқты көрінетін кубикалық цирконий сияқты алмаз имитациясына "алмазға ұқсас" көрініс беру үшін жабындар жиі қолданылады. Мұндай материалдың бірі – алмазға ұқсас көміртегі, бұл кейбір физикалық қасиеттері алмазға ұқсас аморфты көміртекті материал. Жарнама мұндай жабын алмаз сияқты қасиеттердің бір бөлігін жабылған тасқа береді, осылайша алмаз имитациясын жақсартады деп мәлімдейді. Раман спектроскопиясы сияқты техникалар мұндай өңдеуді оңай анықтай алады.

Сәйкестендіру

Алғашқы алмазды анықтау сынақтары алмастың жоғары қаттылығына негізделген сызықтар арқылы сынауды қамтыды. Бұл сынақ алмаздың өзін зақымдайды, себебі алмаз басқа алмазды сызып қалдыра алады және қазіргі уақытта көбінесе қолданылмайды. Қазір алмазды анықтау оның жоғары жылу өткізгіштігіне сүйенеді. Гемологиялық орталықтарда алмастарды олардың имитацияларынан ажырату үшін электрондық термиялық зондтар кеңінен қолданылады. Бұл зондтар батареямен қуатталатын, мыс ұшына орнатылған екі термистордан тұрады. Бір термистор жылу генераторы ретінде, ал екіншісі мыс ұшының температурасын өлшейді: егер сыналып жатқан тас алмаз болса, ол ұштың жылу энергиясын жеткілікті жылдамдықпен өткізеді, нәтижесінде температураның байқалатын төмендеуіне себеп болады. Бұл сынақ шамамен екі-үш секундқа созалады. Термиялық зонд алмастарды олардың көптеген имитацияларынан ажырата алады, сонымен қатар алмастың әртүрлі түрлерін – мысалы, синтетикалық немесе табиғи, сәулеленген немесе сәулеленбеген алмастарды ажырата алады. Бұл әдістер сондай-ақ кейбір алмаз имитациялары үшін де қолданылады, мысалы, кремний карбиді, ол жылу өткізгіштігі сынағынан өтеді. Оптикалық әдістер табиғи және синтетикалық алмастарды ажырата алады. Олар сондай-ақ өңделген табиғи алмастардың көп бөлігін анықтай алады. "Мүкемел" кристалдар (атомдық тор деңгейінде) ешқашан табылған емес, сондықтан табиғи және синтетикалық алмастар кристалл өсу жағдайларынан туындаған және оларды бір-бірінен ажыратуға мүмкіндік беретін ерекше кемшіліктерге ие. Синтетикалық алмастарды анықтаудың бірнеше әдістері өндіріс әдісіне және алмастың түсіне байланысты қолданылуы мүмкін. CVD алмастарын көбінесе қызғылт сары түсті флуоресценция арқылы анықтауға болады. D–J түсті алмастарды Швейцария Геммологиялық институтының Diamond Spotter құрылғысы арқылы тексеруге болады. D–Z түстер диапазонындағы тастарды De Beers компаниясы әзірлеген DiamondSure UV/көрінетін спектрометр арқылы тексеруге болады. Сонымен қатар, табиғи алмастарда әдетте кішігірім кемшіліктер мен ақаулар болады, мысалы, синтетикалық алмастарда көрінбейтін сыртқы материалдың қоспалары. Алмаз түрін анықтауға негізделген скрининг құрылғыларын пайдалану арқылы әлдеқайда табиғи және әлдеқайда синтетикалық алмастарды ажыратуға болады. Бұл күдікті синтетикалық алмастарды арнайы зертханада қосымша зерттеуді қажет етеді. Коммерциялық скрининг құрылғыларының мысалдары: D Screen (WTOCD / HRD Antwerp), Alpha Diamond Analyzer (Bruker / HRD Antwerp) және D Secure (DRC Techno).

Этимологиясы, алғашқы қолданылуы және құрамының ашылуы

Алмаз атауы ἀδάμας (adámas) сөзінен шыққан, мағынасы – "бүтін, өзгермейтін, сындырылмайтын, бағындырылмаған", ол ἀ (a) – "емес" және δαμάω (damáō) – "жеңіп алу, бағындыру" сөздерінен құралған. Алмаздың алғаш рет Үндістанда танылып, қазылған деп есептеледі, онда көптеген ғасырлар бойы Пеннер, Кришна және Годавари өзендерінің жағалауларында маңызды аллювиалды кен орындары табылды. Алмаз Үндістанда кем дегенде 3000 жылдан бері, бірақ көбінесе 6000 жылдан бері белгілі. Алмаз ежелгі Үндістанда діни нысан ретінде қолданылғаннан бері бағалы тас ретінде құрметтеледі. Оның гравировка құралдарында қолданылуы да ерте адамзат тарихына дейін жетеді. Алмаздың танымалдылығы 19-шы ғасырдан бастап артты, себебі оның қоры көбейді, кесу және жылтырату технологиялары жақсарды, әлемдік экономика өсті, сондай-ақ жаңа және табысты жарнамалық кампаниялар жүргізілді. 1772 жылы француз ғалымы Антуан Лавуазье линза арқылы күн сәулелерін оттегі атмосферасында алмазға шоғырландырып, жану нәтижесінде тек көмірқышқыл газы ғана пайда болатынын көрсетті, осылай алмаздың көміртектен тұратынын дәлелдеді. Кейін 1797 жылы ағылшын химигі Смитсон Теннант осы тәжірибені қайталап, кеңейтті. Алмаз бен графитті жаққанда бірдей мөлшерде газ бөлінетінін көрсетіп, ол осы екі заттың химиялық теңдестігін анықтады.