کانی های قیمتی و مطالب جذاب زمین شناسی

 

 

مقدمه:

الماس نام خود را از خاصيت سختي بالاي آن و از كلمه يوناني (adamas) به معني غير قابل تسخير گرفته است هيچ چيز از نظر سختي نمي تواند با الماس رقابت كند سختي الماس (با درجه سختي10) 140 بار بيشتر از كرندم با درجه سختي 9 و گوهر هاي مربوط به اين خانواده يعني ياقوت رمز و ياقوت كبود مي باشد با وجود اينكه سختي الماس درجهت هاي مختلف كريستالي متفاوت است يك الماس را فقط مي توان با يك الماس ديگر يا پودر الماس برش داد درخشش بي مانند و قوي الماس راهي است براي شناسايي الماس بوسيله يك چشم با تجربه با كاني هاي جانشين آن )، كه امروزه اين كاني ها به وفور در بازار ديده مي شوند. الماس معمولا به واكنش هاي شيميايي غير حساس است اما نقطه قابل ذكر در مورداين كاني اين است كه حرارت بالا مي تواند باعث سياه شدن سطوح الماس شود بنابراين در طي حرارت دادن وهويه كردن الماس (در عمليات نصب الماس بر روي فلزات گران بها) بايد دقت خاصي مبذول داشت .در مقیاس موهو الماس سخت ترین و گرافیک نرم ترین است. حال آنکه اتم های تشکیل دهنده هر دو کربن است. این تفاوت ناشی از آن است که در الماس اتم های کربن در یک شبکه سه بعدی به یکدیگر متصل هستند در حالی که در گرافیک ورقه هایی هستند که با پیوند های سست به یکدیگر متصل اند .برای به دست آوردن تنها 5 گرم الماس می باید به میزان 1000 کیلو گرم استخراج معدن داشته باشیدکه تنها 20 ذرصد آن کیفیت لازم جواهری را دارد و مابقی در صنعت مورد استفاده قرار می گیرد (که این نوع الماس به عنوان خرده الماس تراش دار یا نوعی الماس کدر) ریزتر) شناخته شده می باشد (در 50 سال اخير انواع مختلف الماس با ویژگی ها و رنگ هاي مختلف شناخته شده اند به طور مثال الماس هاي تيپ IIa ,IIb ,Ib, Ia داريم كه از نظر تجاري تفاوت زيادي ندارند ولي از نظر طريقه برش دادن شناخت اين تيپ ها اهميت فراوان دارد. خصوصيات نوري، سختي بالا و كميابي، الماس را پادشاه گوهرها نموده است برش هاي زير در الماس از شهرت جهاني برخوردارند:

1_ معروفترين برش به نام برليانت

2_ برش ماركيز

3_ برش باگت ومعروفترين برش آن برش زمردي

4_ برش اشك

5_ برش قلب

6_ برش تخم مرغي شكل

تاریخچه:

سلطان جواهرات امروزه ندرتاً در مجموعه جواهرات باستانی یافت شده است و این احتمال می رود که انواع اندازه های الماس در جهان به معنای کمیاب بوده است. آداماس در یکی از نشان های یهود وجود دارد ولی دلایلی وجود دارند که این نام به سنگی سست تر از الماس اشاره می کند: احتمالاً سافیر بی رنگ و یا توپاز بی رنگ بوده است. روی هر قطعه جواهر از این نشان یهودی نام یکی از قبایل بنی اسرائیل حکاکی شده است (12 قبیله) کاهن بزرگ یهودی از آداماس برای رسیدن به تصمیم نهایی، از قانون استفاده می کرد. اگر این سنگ کدر می شد حکم بر ضد آن مورد بود و اگر روشن می شد قضاوت به نفع آن مورد بود.

احتمالاً الماس برای اولین بار به عنوان وسیله تراش جواهر به کار می رفته است و سختی زیاد آن، استفاده از آن را برای این هدف مؤثر کرده است. یونانیان باستان فکر می کردند که تنها راه شکستن الماس فرو کردن آن در خون بز است و بعد از آن به راحتی شکسته می شود. نزدیک کردن الماس به کانی لوداستون (مگنتیت دارای خاصیت مغناطیسی) اثر آن را از بین می برد. این دو ویژگی توسط بسیاری از پژوهشگران رد شده اند. تا قرن 18 فکر می شد که الماس زهر دارد، خاصیتی که کسانی که صاحب الماس بودند از آن راضی بودند زیرا افسانه زهری بودن الماس یکی از راه های مهم سرقت الماس را منتفی می کرد. بلع الماس و دفع آن نیز بعد از چند روز شایع بود. در ضمن فکر می شد که پودر الماس دارای زهر مهلکی باشد اما احتمالاً به آن آرسنیک می افزودند و کشندگی آن به خاطر آرسنیک بود. یک حادثه واقعی در تاریخ الماس بزرگ و معروف سنسی اتفاق افتاده است که یک خدمتگزار مورد اعتماد الماس را حمل می کرده که مورد تاراج دزدان قرار می گیرد ولی دزدان نمی توانند الماس را پیدا کنند و او را می کشند و بعدها الماس از شکم او پیدا شد و به خزانه باز گردانده شد.

الماس به شکل وسیعی برای حفاظت از بشر، به عنوان طلسم تصور می شد و الماس درخشندگی و خیره کنندگی و بازتاب شدید نور داشت. همچنین در مبارزات طلسم شکست ناپذیری بود. در شرق گاهی به عنوان چشم سوم بت از آن استفاده می شد. با ظهور روش های جدید علمی، در قرن 19 تحلیل کانی ها آسان تر شد و بسیاری از خرافات در مورد جواهرات از نزدیک مورد آزمایش قرار گرفت و رد شد.

الماس چیست ؟

الماس همان کربن معمولي است که در فشردن ترين حالت ممکن قرار مي گيرد. کربن، يکي از معمولي ترين عناصر جهان است و در تمام کيهان مي توان ردي از آن پيدا کرد. کربن همچنين يکي از 4 عنصر اصلي براي پيدايش و ادامه حيات است. 18 در صد بدن، از کربن تشکيل شده است، هوايي هم که از آن تنفس مي کنيم، حاوي دي اکسيد کربن است و بيشتر مواد غذايي، ترکيبات کربن دارند. در حالت خالص، کربن معمولا در سه شکل يافت مي شود: الماس- گرافيک - فولريت -الماس يک بلور شفاف و بسيار و بسيار سخت است. گرافيک ماده ي معدني که از کربن خالص تهيه مي شود و بسيار نرم و سياه رنگ است. ساختار مولکولي آن به فشردگي الماس نيست. و به همين دليل از الماس ضعيف تر است. فولريت جديد ترين شکل مولکول کربن است که 13 سال از شناخته شدنش نمي گذرد. اين ماده معدني دقيقا از 60 اتم کربن تشکيل شده است که يک کره کامل را شکل مي دهد. الماس فرم بلوري کربن باچگالي ( g/cm3 3/520) يک از سخت ترين و دير گدازترين مواد شناخته شده است تمامي پيوندهاي ( C-C ) کوالانسي و طول آن ها برابر54 /1 0A  بوده وبرابر پيوند هاي مشاهده شده درهيدروکربن هاي سير شده است. در الماس هر اتم کربن با اوربيتال هاي هيبريديsp3  به چهار اتم کربن ديگر باآرايش چهاروجهي پيوند يافته است. اين آرايش يک شبکه مکعبي مراکز وجوه  راتشکيل مي دهد. چون هراتم کربن باتمام اتم هاي اطراف خود پيوند دارد بلور الماس به عنوان مولکول واحد تلقي مي شود. علاوه براين تمام الکترون هاي والانس هر اتم کربن دراوربيتال هاي پيوندي جفت شده اند و تراز والانس هراتم کربن بيش از هشت الکترون نمي تواند داشته باشد. به همين دليل الماس فوق العاده سخت دير ذوب پايدار بوده و رساناي الکتريسته نمي باشد واين بازتابي از ساختمان سه بعدي آن است. الماس ماده اي بي رنگ شفاف وشکننده است. رسانا يي گرمايي الماس از هر ماده ديگري بيشتراست. ودرحدود 5 برابر رسانايي گرمايي مس است. ضريب شکست الماس بالاست واگر به طرز خاصي تراش داده شود بازتاب نور را به رنگ هاي مختلف نشان مي دهد. نگين تاج ملکه انگليس و مغز مداد کودک هندي هر دو از يک جنس اند، کربن. ولي يکي بيش از يک ميليارد سال در حال آماده شدن بود و ديگري هيچ!

الماس ها در حدود 160 کيلو متري زير پوسته زمين، درون سنگ هاي مذاب جبه تشکيل مي شود در اين بخش از زمين، فشار و حرارت به قدري است که فرآيند تبد يل کردن به الماس مي تواند صورت پذيرد. حداقل شرايط اين فرآيند، دماي 400 درجه سانتي گراد و فشار 30 هزار اتمسفر (هر اتمسفر ، فشار هوا در سطح درياست ) است. اندکي پايين تر از اين شرايط، گرافيک توليد مي شود. شرايط توليد الماس در عمق 150 کيلو متري زمين، مهياست، جايي که فشار به 50 هزار اتمسفر و دما به 1200درجه سانتي گراد مي رسد. فوران هاي قوي گدازه اي، اين الماس ها را به سطح زمين آورده و آنها مجرا هاي کيمبر ليت را تشکيل داده اند ( کيمبرليت نام مکاني در آفريقاي جنوبي است که اين مجراها براي نخستين بار در آن کشف شد) بسياري از اين فوران هادر فاصله يک ميليارد تا 20 ميليون سال پيش صورت گرفت. اين جريان هاي گدازه اي که به مراتب از فوران هاي آتش فشاني امروزي شديد تر بودند و از اعماق بيشتري سر چشمه گرفتند، درون اين مجرا هاي کيمبر ليت سرد شدند و رگه هاي مخروطي شکل صخره اي کيمبرليت را تشکيل داده اند که الماس ها را نيز در بر داشت. کيمبرليت صخره آبي رنگي است که معدنچين، الماس آن را جستجو مي کنند سطح اين مجراهاي کيمبرليت از 2تا146 هکتار متغير است.

در بستر رودخانه ها نيز مي توان الماس پيدا کرد اين مناطق را نواحي الماس آبرفتي مي نامند. در واقع منشا اين الماس ها نيز همان مجراي کيمبرليت بوده است، ولي مجموعه اي از فعاليت هاي جغرافيايي موجب شد آن ها از مکان خود حرکت کنند و به سطح زمين برسند. امروزه در کشورهاي استراليا، برونئي، برزيل، روسيه و برخي کشور هاي آفريقايي مانند آفريقاي جنوبي و کنگو معادن الماس مشغول به کار است. الماسي که از معدن به دست مي آيد، سطحي ناهموار و خشن دارد و براي تبديل شدن به يک يا چند قطعه جواهر با ارزش بايد بريده شده و صيقل داده شود .

مشخصات کلی الماس

الماس

فرمول شيميايي:C كربن ناب

گروه کاني شناسي (شيميايي): عناصر

رنگ: بيرنگ، زرد، قهوهاي، آبي، سبز، قرمز، سياه، نارنجي

جلا: شيشه اي

سيستم تبلور: كوبيك

رخ: چهار جهت كامل

شکستگي: صدفي

سختي : 10

رنگ خاکه: ندارد

وزن مخصوص:  5/3

ضریب شکست:419/2-417/2          

شفافيت: شفاف تا كدر

کانيهاي همراه: كانيهاي فرامافيك به ويژه اوليوين

شرايط تشکيل: زماني که گرافيت (پليمورف) در شرايط دما و فشار فوق العاده زياد است سيستم تبلور آن كوبيك و با سختي بسيار بالا. دماي ذوب 3820 درجه كلوين به دليل اتصال با تمام ظرفيت پيوندي عنصر كربن با ساير كربنها مي باشد.

کانی های پاراژنز: اكلوژيت، پريدوتيت، گرانوليت، گارنت، پيروكسن، فلوگوپيت

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 ایده‌آلی است که توانایی انتقال طیف نوری فروسرخ تا فرابنفش را دارا است. شاخص بازتابش بسیار بالایی دارد.

خواص نیمه‌رسانایی قابل توجهی دارد. شکست الکتریکی آن به طور متوسط ۵۰ برابر نیمه‌رساناهای متداول است

در برابر تابش نوترونی به‌شدت مقاوم است.

سخت‌ترین مادهٔ شناخته شده است.

در مجاورت هوا روانی طبیعی فوق‌العاده‌ای دارد (مانند تفلون)

استحکام و صلبیت بسیار بالایی دارد.

با وجود این خواص منحصربه‌فرد، قیمت بالای آن جلوی کاربرد گستردهٔ آن را می‌گیرد و دانشمندان به دنبال پیدا کردن روش‌های تازه برای سنتز آن هستند.

انواع الماس

1_ الماس طبیعی

هنوز اساساً تنها منبع جواهرات بوده و بالاترین بها را دارد.

2_ الماس سنتزی فشار بالا

سهم گسترده‌ای از بازار صنعت را به خود اختصاص داده ‌است. به عنوان ساینده و ابزار برشی و ماشین کاری به کار می‌رود.

3_ الماس سی‌وی‌دی (CVD)

پتانسیل‌های زیادی برای کاربرد در صنعت دارد ولی هنوز بصورت آزمایشگاهی تولید می‌شود.

4_ کربن شبه-الماس (DLC)

اخیراً تولید شده اما دارای کاربردهایی در زمینهٔ ابزار نوری دقیق است.

سختي الماس

الماس سخت ترين ماده طبيعي است. البته دانشمندان توانسته اند الماس هاي مصنوعي بسازند که به مراتب از خويشاوندان طبيعي خود سخت ترند. در الماس، اتم هاي کربن در يک ساختار مشبک قرار دارند، به اين شکل که هر اتم الکترونيکي خود را با چهار اتم ديگر به اشتراک مي گذارد و يک واحد چهار وجهي را تشکيل مي دهد . اين مجموعه چهار وجهي که از 5 مولکول تشکيل شده است يک مولکول فوق العاده قوي را تشکيل مي دهد، اما هر 5 اتم مجاور مي توانند چنين شبکه اي را تشکيل دهند. به همين دليل تا بدين حد مستحکم است. اما در گرافيک، اتم هاي کربن در يک حلقه به يکديگر متصل مي شوند، يعني هزار اتم فقط به يک اتم ديگر متصل است و به همين دليل اين قدر نرم است. زغال و مغز مداد، نمونه هاي بارز گرافيک هستند .

تراش الماس

4 تکنيک براي تراش الماس وجود دارد.

 1_ شکافتن:

 براي جدا کردن ناخالصي ها و ناهماهنگي هاي موجود در الماس، سنگ الماس زبر روي يک سطح صاف و مناسب بتوني قرار مي گيرد. سپس با استفاده از ليزر يا يک الماس ديگر، يک شيار تيز درون الماس ايجاد مي شود. اين شيار روي ضعيف ترين صفحات مولکولي بلور، يعني جهت هايي که پيوند ميان اتم ها ضعيف تر است ايجاد مي شود. سپس يک تيغه تيز فولادي در شيار قرار داده مي شود و با يک ضربه سريع و محکم الماس را به دو بخش تقسيم مي کنند.

2_ اره کردن:

 در راستاي يک صفحه ترک يا بريدگي با استفاده از يک تيغه فسفر- برنز که با سرعت 15 هزار دور در دقيقه مي چرخد عمليات اره کردن صورت مي گيرد. از ليزر در اين عمليات استفاده مي شود.

  3_ خشک کردن:

الماس روي يک دستگاه تراش بسته مي شود و الماس ديگري روي آن حرکت مي کند تا نماي کلي و زبر کمربند الماس را ايجاد کند. يعني حاشيه بيروني الماس در بيشترين قطر آن.

 4_ صيقل دادن                                                     

در اين مرحله الماس شکل نهايي خود را مي گيرد. الماس را به بازويي که بر فراز چرخ گردان قرار مي دهند اين چرخ با پودر الماس پوشيده شده است و هنگامي که الماس بر سطح آن فشار داده مي شود سطوح زبر آن را نرم کرده، رفته رفته، آن را صيقلي مي کند.

 

معيار هاي برتري الماس:

زيبايي يک الماس بر اساس معيار هاي مختلفي صورت مي گيرد . الماس ها معيوبمعمولاً در مصارف صنعتي مانند دريل ها و يا در تراش و برش الماسهاي خام مورد استفاده قرار مي گيرد.

4 معيار مهم زيبايي الماس:

1_ برش: که به چگونگي برش آن بر مي گردد و بر هاي مختلفي که در اثر برش حاصل مي شود.

2_ صافي: به ترکها و ناخالصي ها ي آن بر مي گردد.

3_  قيراط: واحد وزن الماس است و در حدود 200 گرم مي باشد.

  4_ رنگ: مقياس رنگ از سفيد يخي شروع مي شود و به زرد روشن ( الماس گران قيمت)ختم مي شود  

ديگر معيارهاي ارزيابي : شفافيت، درخشندگي (تلالو) و پراکندگي نور، الماسي که صد در صد کربن داشته باشد، کاملا شفاف خواهد بود اما معمولاً الماس ها عناصر ديگري نيز دارند که بر رنگ آن ها اثر مي گذارد.از اين گذشته الماس هاي آبي، قرمز، سياه، صورتي، بنفش و سبز تير .

چرا الماس تا بدين حد درخشان است؟

الماس فشرده ترين ماده شفاف جهان است که تاکنون شناخته شده است. ضريب شکست آن 12/2 است. يعني سرعت نور در آن کمتر از نصف سرعت معمولي خود مي شود .اما همين فشردگي است که موجب مي شود الماس درخشنده ترين جسم شفاف باشد و برق بزند چطور؟ وقتي يک پرتو نور به سطح الماس برخورد مي کند، وارد آن مي شود، اما مسير آن بسيار منحرف مي شود و به خط عمود بر سطح ورودي نزديک مي شود، حتي اگر پرتو موازي سطح باشد، باز هم وارد مي شود و داخل الماس به حرکت خود ادامه مي دهد. از سوي ديگر، اگر نور بخواهد از يک محيط غليظ وارد محيط رقيق بشود، باز شده، و به شدت از مسير خود منحرف مي شود، البته آزمايش اين پديده بسيار سخت است، اما اگر بتوانيد توپي را از داخل استخر به بيرون شوت کنيد، به سادگي مشاهده مي کنيد که چقدر تغيير مسير مي دهد.

موشک هايي هم که از زير دريايي ها شليک مي شود، اگر کاملا عمود بر سطح شليک نشود، با همين مشکل مواجه مي شود. اين موضوع منجر به پديد آمدن زاويه اي به نام زاويه حد مي شود. اگر زاويه پرتو خارج شده با خط عمود بر سطح کمتر از اين باشد نور خارج مي شود و اگر بيشتر باشد نور منعکس مي شود اگر هم با همين زاويه بتابد نور موازي سطح خارج مي شود.

حال ببينيم بر سر پرتو وارد شده به داخل الماس چه مي آيد ؟

 سطح الماس با يکديگر زاويه هاي بزرگي مي سازند بنابراين وقتي پرتو يي از يکي از آن ها وارد مي شود چند بار باز تاب مي شود زيرا زاويه اش با آن سطوح بيش از زاويه حد است هر چه الماس بيشتر تراش خورده باشد و صفحات بيشتري داشته باشد تعداد اين بازتاب ها بيشتر خواهد بود. از سوي ديگر پرتو هاي نور در مسير خود به گوشه هاي تلاقي چند صفحه نيز مي رسند در اين نقاط بخشي از نور عبور مي کند و بخشي ديگر بازتاب مي شود. به همين دليل الماس در چند نقطه مختلف برق مي زند به عبارت ديگر هر چه الماس بيشتر برش خورده باشد و شکل هندسي پيچيده تري داشته باشد درخشش آن بيشتر خواهد بود.

به نظر شما آيا الماس در تاريکي نيز برق مي زند ؟

پاسخ: خير، زيرا در تاريکي نوري نيست که وارد الماس شود و اين انعکاس ها را ايجاد نمايد.

چرا الماس مي درخشد ؟

تصور کنيد که الماس تا اين حد کمياب و گران نبود وهمه توانايي خريدن آن را داشتند. آيا در اين صورت، الماس باز هم با ارزش بود؟  

دو دليل وجود دارد براي آنکه مردم هنوز هم تمايل به خريدن الماس داشته باشند. اول آنکه الماس سخت ترين ماده اي است که بشر تاکنون شناخته، ودر نتيجه، در صنعت مورد استفاده هاي فراوان دارد، دوم آنکه الماس هنوز هم زيبا است و مردم از نگاه کردن به آن لذت مي برند، الماس نتيجه فرايندي است که در طبيعت رخ داده است. ميليون ها سال پيش زمين به تدريج سرد شد. در آن زمان در زير پوسته زمين توده هايي از سنگ هاي مايع داغ وجود داشتند. اين توده ها حرارت و فشار فوق العاده اي را تحمل مي کردند. در نتيجه، مولکول هاي کربن به شکل بلورهاي شفاف و متراکمي در کنارهم قرار گرفتند. يک الماس، در حقيقت، يک (بلور کربن) خالص است. هنگامي که الماس را در حالت طبيعي مي يابند، شکل ظاهري آن تقريبا تيره است. امروزه بشر با قدرت ابتکار و خلاقيت خويش مي تواند اين جسم تيره را تبديل به جواهر پر تلا لويي سازد که چشم ها را خيره کند و ما همه آن را مي شناسيم. بيشتر الماس ها را از وسط اره مي کنند وهر نيمه را شکل مي دهند و آن را تبديل به الماسي مي کنند که برليان ناميده مي شود. سپس تراش ها يا شيار هاي ريزي بر روي الماس ايجاد مي کنند. اين تراش ها و شيارها باعث مي شود که الماس بدرخشد. دليل درخشيدن اين است که لماس داراي قدرت انکسار و انعکاس نور بالايي است، يعني هنگامي که نور به داخل الماس وارد مي شود، بيش از هرماده ديگري آن را خم مي کند. نور به جاي آنکه از الماس عبور کند، خم مي شود بطوري که مي شکند و دوباره به سنگ باز مي گردد. بنابر اين وقتي که به الماس مي نگريم، مقادير بسار زيادي نور به چشمان ما باز مي گردد و زيباتر به نظر مي رسد. الماس همچنان مي تواند نور را به رنگهاي متفاوتي بشکند يا منکسر سازد. اين موضوع باعث مي شود که الماس به صورت آتش جلوه کند. آيا مي دانستيد که تا قبل از سال 1430 از الماس به عنوان يک جواهر شخصي استفاده نمي شد و پس از آن، يک زن فرانسوي به نام آگنس سورل استفاده از آن را پس اين رسم در همه جا مرسوم کرد.

 

نوشته شده توسط دانش آموزان کلاس 301 بلال حبشی در ساعت 21:58 | لینک  |