Чтобы графит стал алмазом

Изучая свойства драгоценных камней, учёные пробовали нагревать их, чтобы проверить, как поведут они себя при высокой температуре. Почти все камни на глазах меняли свой цвет, и это было удивительно. Но больше всех драгоценных камней удивил исследователей алмаз – он взял да и исчез.

Это произошло в 1694 году, когда учёные Флорентийской академии наук решили проверить, что будет, если нагреть алмаз. Нагревали двумя большими линзами, которые могли с необыкновенной силой концентрировать солнечные лучи. В фокусе температура поднималась до 1000 градусов! И вот стали нагревать камешек алмаза. Он нагревался, нагревался и вдруг на глазах у потрясённых почтенных академиков испарился! Алмаза не было видно, словно он не лежал только что на столе, где проводился опыт. Многие из наблюдавших за опытом решили, что это просто фокус. Кто-то даже посчитал, что это проделки тёмных сил. Исследователей же это навело на мысль, что алмаз – вещество горючее.

Прошло 80 лет, и французский учёный снова провёл опыты с нагреванием различных веществ. На этот раз нагревание производилось одной двояковыпуклой линзой. Лавуазье попробовал нагреть кусок железа, и оно, конечно, расплавилось. Золото поддалось ещё быстрее. Ни за что не хотела плавиться платина. Уголь, который был на очереди следующим, сгорел без остатка. Затем Лавуазье поместил в сосуд из тугоплавкого стекла бриллиант. Учёный догадывался, что произойдёт с ним. Сверхстойкий камень должен сгореть. Так и произошло. Бриллиант, страдая от нестерпимой жары, вспыхнул ярким прекрасным пламенем и исчез. Сгорел без остатка.

Теперь нам легко объяснить, почему это произошло. Ведь мы знаем, что алмаз состоит из углерода. Такой же химический состав имеет другой минерал – графит. Только атомы углерода располагаются в нём иначе. При нагревании и графит, и алмаз сгорают, превращаясь в углекислый газ.

А нельзя ли в таком случае получить алмаз искусственным путём из того же графита? Ведь для того, чтобы он образовался в природе, нужны века. А тут бери графит, перестраивай атомы углерода в таком порядке, какой он бывает у алмаза, – и всё готово. Но это только легко сказать. А как это сделать на практике? К каким только ухищрениям ни прибегали, чтобы получить искусственный алмаз. Иногда при нагревании графита или других углеродистых веществ удавалось получить какие-то прозрачные твёрдые кристаллы. Но потом оказывалось, что ничего общего с природным алмазом у них нет. А ведь алмаз – это не только камень большой ювелирной ценности. Он обладает высокой технической ценностью – это самый твёрдый природный материал.

Много было сделано попыток в получении искусственного алмаза. Но лишь в середине XX века пришёл к учёным настоящий успех. Это произошло в Швейцарии. При огромных давлениях и температурах – ведь именно такие условия нужны для образования природного алмаза – был получен первый искусственный алмазик. Для этого использовали мощнейшие прессы. А веществом, которое превращали в алмаз, был всё тот же обыкновенный графит, из которого делают стержни для простых карандашей.

Через два года американским учёным удалось синтезировать алмаз. А в конце 50-х годов XX века алмазные кристаллы получили и наши учёные. Алмаз родился при температуре 2000 градусов, при давлении 50 тысяч атмосфер!

Небольшими и совсем невзрачными были первые искусственные кристаллы царя камней и минералов. Но ведь кроме алмазов-царей, лучистых и служащих для ювелирных украшений, нужны и алмазы-рабочие, которые будут приносить пользу в промышленности. Самая главная задача – наладить их производство в больших количествах. И эта задача была решена.

Теперь в промышленности алмаз почти первый друг и помощник. Непревзойдённая твёрдость алмаза находит тысячи применений. Он нужен при гранении, полировании, шлифовке, заточке, резании, гравировании. Алмазный диск не толще бумаги позволяет измерять температуру звёзд: телескоп на борту самолёта поднимают в верхние слои земной атмосферы, он фокусируется на звезде, а в это время алмазную пластинку помещают на пути светового луча. Она улавливает тепло далёкого небесного тела и передаёт его датчику. Алмаз очень хороший проводник тепла, и термометры на его основе улавливают тысячные доли градуса.

Алмазы применяют для передачи сигналов в аппаратах связи. Алмазный кубик величиной с булавочную иголку, покрытый тонкой золотой плёнкой, входит в мощные передатчики. Именно с помощью них транслируются телевизионные сигналы и ведутся международные переговоры.

Из искусственного алмаза изготавливают сверхострые скальпели, которыми глазные хирурги удаляют катаракты. На таких скальпелях даже под микроскопом с тысячным увеличением не удаётся разглядеть неровности!

До открытия способа получения искусственных алмазов во всём мире существовали тайные промыслы по изготовлению поддельных алмазов. Поддельные бриллианты называют стразами. Для изготовления стразов использовали свинцово-борное стекло. По составу оно сходно с оптическим стеклом. Чтобы изготовить какой-либо поддельный крупный алмаз, искусному мастеру нужно было лишь увидеть сам образец. Искусственный бриллиант мог обмануть взор обычных людей, но на самом деле по свойствам своим он совсем не похож на алмаз. Стразы тяжелее алмаза и, конечно, не такие твёрдые. Кварц или корунд сразу же оставят на нём царапину, чего истинный алмаз никогда не допустит.

И вот ещё очень важное отличие: алмаз, сколько ни держи его в руке, всегда будет холодным. А страз быстро согревается. У настоящих алмазов верхняя грань сверкает ярким блеском, а нижняя светится металлическим блеском. Стразы этого делать не умеют.

Учёные нашей страны создали ещё один вид искусственных кристаллов, которые очень похожи на натуральные бриллианты. Их называют фианиты. Фианиты трудно переоценить. Сочетание свойств, которыми наградили их создатели, не встречаются ни у одного другого кристалла – натурального или синтетического. Они тугоплавкие, не окисляются и не испаряются при высоких температурах. По твёрдости уступают лишь алмазу и корунду. Замечательны их оптические свойства – отменная прозрачность и высокое сопротивление.

И, кроме того, фианиты очень красивы. В ювелирных украшениях они смотрятся как чистый бриллиант.

Звёздный дождь

«В пять часов ночи потекло всё небо звёздным течением, звёзды срывались с неба и падали на Землю», – так писал монах-летописец в хронике 1202 года. Что же это за звёзды, падающие на землю? Ведь звёзды – небесные, и если бы хоть одна звезда упала на Землю, это была бы величайшая катастрофа. Как и другие небесные тела, звёзды движутся на космических просторах своими путями. Явление «падающих звёзд» не имеет никакого отношения к звёздам. Просто внешнее сияние и мерцание летящего света напоминает нам звёзды.

На самом деле природа звёздных дождей проста. Во Вселенной, кроме больших небесных тел, звёзд и планет, носится множество частиц. Движутся они а разных направлениях в пределах Солнечной системы и влетают в атмосферу нашей планеты с огромной скоростью. Каждые сутки в атмосфере нашей планеты бывает около 90 миллионов метеоров. И если время от времени они попадают в атмосферу Земли, и случается это ночью, мы видим звёздные дожди.

Осенью 1933 года прошёл обильный звездопад над Европой и Африкой. Люди думали, что в космосе произошла какая-то катастрофа, и очень волновались. Африканцы говорили, что падающая звезда предвещает вождю племени смерть. Но сколько же должно умереть вождей, ели падает дождь из звёзд?

«Злые духи сотворили что-то ужасное, произойдёт конец мира или, по меньшей мере, война», – говорили напуганные аборигены. В Испании во многих селениях раздавался похоронный звон. Священники призывали народ к покаянию в грехах, потому что наступает конец света. Но конца света не произошло, и вожди остались жить. Просто метеорные тела, вторгшись с космической скоростью в атмосферу Земли, от разогрева светясь, на высоте 80 километров, полностью разрушились, превратившись в газы и мельчайшую пыль. Жизнь «падающих звёзд» на этом закончилась.

В наше время астрономы заранее знают, из какого участка неба может пойти звёздный дождь. Например, в августе земная атмосфера встречается с мощным роем метеорных тел, которые прилетают из созвездия Персея. Этот рой насчитывает в поперечнике 20 миллионов километров. Звездопад, летящий из созвездия Льва, наблюдали у нас в России в 1832 году. Вот как описывает его курский астроном Ф. А. Семёнов: «Сии ракеты летали по всевозможным направлениям, отчего сделалось так светло, как при сильной молнии. Сие продолжалось с малыми перерывами от 11 вечера до самого рассвета, но кажется мне, оно и далее было, только невидимо стало от восходящего солнца». Семёнов высказал догадку, что этот звёздный дождь произошёл от разрушения кометы. И действительно, позднее астрономы подтвердили эту догадку. Звёздный дождь был вызван разрушением кометы Тутли.

Восемь часов длился звёздный ливень 13 ноября 1833 года в Бостоне. Каждую секунду по ночному небу проносились десятки огненных стрел. На небосклоне гасли и вспыхивали десятки тысяч ярких метеоров.

Но проходит время, и пути метеорных роёв изменяются под воздействием притяжения планет Солнечной системы. Дожди, наблюдавшиеся в прошлом, исчезают, и возникают новые.

А когда с Землёй встречаются «пришельцы» покрупнее, появляется яркий огненный шар с хвостом – болид. Почему же мы видим огненный шар? Причина проста: при полёте в атмосфере даже небольшая частица, сжимая встречный воздух, сильно разогревается. Мы видим не её, а раскалённую массу воздуха, находящегося перед метеором.

Пролетев по небу, шар скрывается за горизонтом и гаснет, рассыпаясь на множество искр. А в вышине ещё долго остаётся длинный светящийся след. Он принимает форму, напоминающую сказочного огненного змея. «С неба упал огромный змий, ужаснулись люди. В это время раздался удар о землю, который многие слышали», – рассказывается в русской летописи за 1091 год.

Звуки, сопровождающие полёт болидов, бывают самыми разными. Иногда это свист, иногда треск. А один болид, пролетая по небу, мяукал с особым металлическим тембром. Были и совсем непонятно-таинственные случаи, когда, глядя на летящий болид, одни слышали звуки, а другие уверяли, что было совершенно тихо.

Камни из космоса, чем они ценны? Тем, что они, словно гости из космоса, могут нам, землянам, рассказать о космических событиях, которые происходили когда-то. Ведь это образцы внеземного происхождения. Изучая их строение и состав, можно узнать, из каких химических элементов состоят другие небесные тела. Метеориты помогают установить, как возникли и развивались планеты Солнечной системы, в том числе и наша Земля. Многие учёные считают, что метеориты – это части большой, когда-то распавшейся планеты. Это доказывает строение метеоритов, а по составу минералов они напоминают некоторые породы, которые имеются в глубине Земли. Камни, летящие к нам из космоса, делятся на три группы: железные, каменные и железно-каменные. Но есть и другой принцип, по которому можно их делить. Есть те, что находят случайно, порой через сотни лет, а есть такие, что почти сразу оказываются в руках человека. Земные биографии их почти так же интересны, как и небесные. Например, один метеорит был найден в большом куске угля. Как же он там оказался? Миллионы лет назад он упал на Землю, и осколок от него попал в дерево, внутрь ствола. Прошли ещё миллионы лет, и дерево стало углём. Уголь извлекли из земли люди, и так космический пришелец попал в руки учёных.

Небывалая судьба выпала метеориту, который прилетел на Землю в марте 1929 года. Многие наблюдали тогда полёт яркого болида, но найти его долго не удавалось. Прошло семь лет, прежде чем один из исследователей метеоритов нашёл его. Он обнаружил небесный камень в одной из крестьянских изб в деревне Хмелёвка. Хозяин дома приспособил его в качестве груза при квашении капусты. А сибирский метеорит «Орловка», упавший в 1928 году, выполнял ещё более важную миссию: он служил одной крестьянской семье для очистки сапог. Есть камни, которые так давно променяли свою небесную прописку на земную, что, послужив людям, были захоронены вмести с ними. Один метеорит, который называли «Бердянским», был извлечён из кургана, куда его захоронили вместе со скифскими воинами. Как видно, он принадлежал одному из скифских вождей и почитался как талисман, приносящий счастье.