نگاهی کنیم به خواص فیزیکی الماس ها
خواص الماس:
الماس دارای شبکه اتمی بسیار فشرده ای از عنصر کربن است که باعث به وجود آمدن سختی زیاد و مقاومت فیزیکی فوق العاده این کانی در برابر خراش می باشد. الماس های بسیار خوبی برای حرارت است. فشردگی اتم های کربن در جهات مختلف کریستالوگرافی ان یکسان نیست و این باعث بروز اختلاف در میزان سختی مطلق در جهات محورهای سه گانه کریستالوگرافی آن می گردد.
کانی گرافیت بر خلاف الماس،تیره رنگ یا سیاه رنگ است.سختی ان بسیار کم بوده وبه گونه ای که حتی با ناخن می توان ان را خراش داد وبه راحتی متورق می گردد وبا وجود ان که هردو از یک نوع اتم یعنی کربن تشکیل شده اند ولی وزن مخصوص گرافیت نسبت به کربن پایین تر است.درشبکه اتمی الماس هر اتم کربن توسط چهار اتم کربن دیگر در یک نظم ودر حد فاصل مابین اتم های کربن برابر با544/1انگستروم بوده وقدرت شبکه خوبی را به وجود اورده است که سبب ایجاد خواص فیزیکی استثنائی در الماس گردیده است.ساختار مولکولی الماس باعث گردیده که با ساختار کریستالی کوبیک یا مکعبی در طبیعت رشد کند واکثرا به شکل اکتاهدران یا هشت صفحه ای که دارای دو هرم با قاعده مشترک هستند ودوازده صفحه ای با صفحات متوازی الاضلاع ویا مکعب مربع در طبیعت مشاهده شود.الماس اکثرا به شکل اوکتاهدران دیده می شود وبه ندرت به شکل کوبیک یا مکعب مشاهده می شود.
تشکیل الماس به چه صورت انجام می گیرد:
به طور کلی برای تشکیل یک سنگ درون زمین سه شرط اصلی باید وجود داشته باشد این سه شرط عبارتند از: حرارت، فشار و مواد اولیه وجود عناصر موجود در فرمول سنگ به اضافه عناصر رنگ زای موجود در سنگ ها می باشد. حرارت نیز معمولا در محیط تشکیل سنگها وجود دارد. زیرا اکثر این سنگها در اعماق چند کیلومتری درون زمین تشکیل می شوند(مخصوصا الماس که در عمق حدود150کیلومتر تشکیل می گردد). فشار نیز معمولا در جریانهای آتشفشانی که ان هم اغلب در اکثر حرکت های پوسته زمین ایجاد می گردد وجود دارد.
حال از آن جا که این سه فاکتور برای هر سنگ متفاوت می باشد هر یک از سنگ ها در عمق و شرایط خاصی تشکیل می گردد که این شرایط برای تشکیل الماس گذشته از وجود کربن وجود فشار نزدیک به 50کیلوبار و حرارتی نزدیک به1300درجه سانتیگراد می باشد و واضح است که این شرایط در عمق حدودی 120تا200کیلومتر وجود دارد. البته در تشکیل سنگها علاوه بر سه شرایط فوق دو شرط دیگر شامل زمان و فضا نیز وجود دارد .زیرا با وجود سه شرط اصلی مذکور سنگ ها در یک لحظه تشکیل نشدند و نیاز به زمان دارند. حال چنانچه پیش از ان که سنگ به حد کافی رشد کند. شرایط رشد تغییر کند عملا سنگ زمان لازم برای رشد کافی را نداشته و تشکیل ان متوقف می شود .از طرفی در اعماق زمین فضاهای موجود بسیار محدود است. بنابراین سنگ فقط می تواند به اندازه فضایی که در اختیارش است رشد کند .بنابراین دلیل ان که الماس با سایز بزرگ به مراتب کمیاب تر از اندازه های کوچک می باشد، در ارتباط با فاکتورهای زمان و فضا می باشد به این ترتیب کریستال های مهمان موجود در سنگ با رشد سریع تر یک سنگ و احاطه کردن دیگری ایجاد شده و یا در حالتی که رشد سنگ متوقف شده و پس از مدتی مجددا از سرگرفته شود.
به هر حال چنانچه تمامی شرایط برای تشکیل الماس موجود باشد اولین اتم ها دست به کار شده در کنار یکدیگر تجمع می کنند ولی این تجمع با یک نظم و ترتیب معینی می باشد که منظور همان ساختار کریستالی می باشد. همانطور که قبلا اشاره شد هر سنگ ساختار کریستالی معین خود را دارد که برای تشکیل هر سنگ اتم های لازم به همان شکل و ترتیب معین در کنار هم قرار خواهند گرفت. به اولین اتم هایی که با این نظم در کنار هم قرار گرفته شده و اولین واحد سنگ را تشکیل می دهند unitcell یا سلول اولیه(نطفه بلوری)گفته می شود .به عبارتی می توان گفت unitcellکوچکترین واحد یا قسمت یک بلور است که تمامی خصوصیت های ان سنگ را دارا است. به طور مثال این unitcellدر الماس تشکیل شده از هشت اتم کربن که در کنار هم تشکیل یک مکعب داده اند. بنابراین زمانی که صحبت از ساختار کریستالی به میان می آید منظور شکل ظاهری سنگ نیست بلکه شکل سلول های کریستالی ان سنگ می باشد که خصوصیات سنگ نیز عمدتا مربوط به همین ساختار است .به طور مثال عمده تفاوت های فیزیکی و شیمیایی بین الماس و گرافیت مربوط به همین تفاوت ساختاری می باشد که آرایش بین اتم های کربن در الماس به صورت کوبیک بوده ولی در گرافیت به صورت هگزاگونال یا شش وجهی است.
روش های شناخت الماس:
این نوع پیوند بین اتم های کربن در الماس موجب شده تا هر اتم در یک الکترون یا اتمی دیگر مشترک بوده و به این ترتیب هم اتم های کربن از همه طرف با هم درگیر بوده و پیوند دارند و هم این نوع پیوند موجب می شود که اتم ها بسیار به هم نزدیکتر شده و در نتیجه فشردگی بیشتری پیدا کنند. بسیاری از خصوصیات الماس نتیجه این نوع پیوند است که به ان پیوند کولانس می گویند. به طور مثال از ان جایی که اتم ها از هر طرف با یکدیگر درگیر بوده و فاصله پیوندشان نیز کوتاه است این اتم ها به راحتی از یکدیگر جدا نمی شوند و میبینیم که به همین دلیل این سنگ دارای سختی بسیار بالایی می باشد.
نکته دیگری که جلب توجه می کند این است که عنصر تشکیل دهنده الماس، کربن و یک عنصر بسیار سبک می باشد ولی با این حال الماس در مقایسه با بسیاری از سنگهای دیگر به مراتب سنگین تر می باشد. به طور مثال زمرد را در نظر می گیریم که اتم های تشکیل دهنده ان عبارتند از: اکسیژن، سیلیسیم، بریلیم، و آلومینیوم با وجود آنکه اغلب این اتم ها از کربن سنگین تر بوده ولی یک نگین زمرد از الماس هم اندازه خود بسیار سبک تر می باشد. دلیل این امر فشردگی اتم های کربن در الماس می باشد که در یک حجم تعداد بسیار زیادی اتم کربن به صورت فشرده جای گرفته اند به طوری که وزن الماس حدود 6برابر گرافیت هم حجم ان می باشد با توجه به آنکه گرافیت نیز از کربن خالص تشکیل شده است.
خصوصیات دیگر الماس خصوصیات حرارتی ان می باشد که در دو قسمت مجزا به آن می پردازیم:
انبساط حرارتی
سوالی که معمولا می پرسند این است که آیا الماس می شکند؟ از آنجایی که ساختار کریستالی الماس به صورت کوبیک می باشد. بنابراین فشردگی و فاصله اتم ها در همه جای سنگ و در همه جهات ان یکسان می باشد در نتیجه انبساط ناشی از حرارت در تمامی جهات سنگ به یک اندازه بوده و می بینیم که به همین خاطر الماس می تواند حرارت را به خوبی تحمل کند حتی حرارت های زیاد. البته الماس در محیط عادی بیش از 850درجه سانتیگراد را تحمل نکرده وبا اکسیژن موجود در هوا ترکیب شده و می سوزد ولی در صورت عدم حضور اکسیژن حتی تا نزدیک 1800درجه را نیز تحمل می کند، این بدان معناست: در صورتی که الماس را به دور از اکسیژن تا1800درجه سانتیگراد حرارت داده و ناگهان دریک ظرف حاوی آب سرد بیاندازیم. هیچ اتفاقی نمی افتد البته به شرطی که در سنگ نا پاکی وجود نداشته باشد. زیرا نا پاکی ها می توانند مانع از تکثیر یکنواخت حرارت شده و در نتیجه موجب شکستن سنگ شوند .نکته دیگری که در اینجا ذکر شدنی می باشد این است که اغلب جواهر سازان معتقدند که شعله جوشکاری مورد استفاده در جواهر سازی به الماس های روی جواهر صدمه ای نمی زند که این تفکر اشتباه است. زیرا اولا ممکن است حرارت ان از850درجه فراتر رود، از طرفی ممکن است نا پاکی های درون سنگ در اثر حرارت جوشکاری به سنگ صدمه بزنند .
ویژگی انتقال حرارت
از آنجایی که فشردگی اتم ها در الماس بسیار زیاد است انتقال حرارت در این سنگ حتی از فلزات نیز بهتر انجام می شود و این دلیل ان است که برخی از دستگاههای الکترونیکی پیشرفته از الماس به عنوان خنک کننده برای قطعات الکترونیک استفاده می شود. همچنین از آنجایی که هیچ سنگ دیگری این سرعت انتقال حرارت را ندارد. بنابراین چنین خصوصیتی می تواند ملاک خوبی برای تشخیص الماس از بدل باشد که اساس کار دستگاه نیز بر همین مبنا می باشد که تنها استثنا در این بین مویزنایت می باشد که انتقال حرارتی نزدیک به الماس داشته و این دستگاه قادر به تشخیص ان نیست .البته با پیشرفت روز علوم و فن آوری نسل جدیدی از این دستگاهها وارد بازار شده است که هم می توانند الماس را تشخیص دهند هم مویزنایت ولی دقت پایینی دارد.
ساختار کریستالی
هرچند شکل unit cellدر هر سنگ مشخص می باشد ولی نحوه قرار گرفتن های سنگ نسبت به یکدیگر می تواند به اشکال مختلفی باشد .این را می توان به آجرهای یک ساختمان تشبیه کرد هرچند که آجرهای تشکیل دهنده ساختمان ها یک شکل و یک اندازه می باشند ولی با قرار گرفتن آجرها در کنار یکدیگر به اشکال مختلف شکل ساختمان ها نیز متفاوت می باشد unit cell های سنگ هم در حکم آجرها و شکل بیرونی سنگ در حکم ساختمان تمام شده می باشد. همانطور که ملاحظه می شود به این ترتیب شکل بیرونی سنگ هیچ ارتباطی به فرم unit cellهای ان فرم ندارد.
نهایتا به شکل های حاصل از تجمع unit cellها که اشکال گوناگونی می باشند شکل کریستال گفته می شود.
رشد کریستال ها
معمولا در یک سنگ واحدهای کریستالی علاقه مندند تا به شکل معینی در کنار هم تجمع کنند هر چند که این شکل همیشگی نیست ولی از آنجا که اغلب شکل بیرونی سنگ به این صورت می باشد .بنابراین به ان crystal habitگفته می شود رشد کریستال الماس به صورت دو هرم چهار وجهی است که از قاعده به یکدیگر متصل شده اند و به این شکل کریستالی اکتاهدرال می گویند و اغلب الماس های موجود در طبیعت به این شکل می باشند.
جهت های کریستالی الماس
الماس سه جهت کریستالی وجود دارد:
کوبیک: به تمامی جهاتی که به موازات وجوه unit cellهای الماس باشند یا به موازات اضلاع مکعب باشد جهات کوبیک گفته می شود و به این ترتیب در الماس 3جهت کوبیک وجود دارد.
اکتاهدرال: به تمامی جهاتی که به موازات وجوه هرم های هشت وجهی باشند گفته شده که به این ترتیب در الماس 4جهت اکتاهدرال وجود دارد.
دود کاهدرون: تمامی جهاتی که کوبیک یا اکتاهدرال نباشند را می گویند و از آنجایی که دود کاهدرون شکلی12وجهی بوده که وجوه ان دو به دو باهم موازی می باشند بنابراین در الماس 6جهت دود کاهدرون وجود دارد. لازم به ذکر است که هیچ یک از این جهات مکان خاصی در سنگ نداشته و منظور از جهت زاویه و امتداد می باشد.
[html_block id=”28290″]