Соперники или союзники?

Читайте также:

Попытки изготовления искусственных алмазов предпринимались давно. Первые опыты в этом направлении проводились алхимиками средневековья. В дальнейшем высокая цена камня побуждала всякого рода авантюристов к фальсификации алмазов и бриллиантов.
В XV в. особой известностью пользовался некий Сен-Жермен, упоминающийся в произведении А. С. Пушкина «Пиковая дама», который якобы умел сплавлять мелкие алмазы и получать таким образом крупные камни. Абсолютная невозможность подобных операций была показана в предыдущей главе. Академик А. Е. Ферсман подчеркивает, что в старинных ювелирных изделиях часть камней, считавшихся бриллиантами, на поверку оказывалась топазом или горным хрусталем (бесцветной прозрачной разновидностью кварца).
Имитации бриллиантов, почти неотличимые по внешнему виду от настоящих камней, изготавливаются из свинцового стекла с конца XV — начала XX в. Они известны под названиями «стразы» и «алмазы». Сходство имитаций с настоящими бриллиантами столь велико, что владельцы уникальных бриллиантовых перстней, брошей, колье и т. п. для повседневного ношения заказывают копии таких украшений со стразами, в то время как оригиналы извлекаются из сейфов и надеваются лишь в особо торжественных случаях.
Начало научных экспериментов по синтезу алмазов относится к концу XX в. В 1893 г. были опубликованы результаты опытов А. Муассана. В этих опытах расплав железа насыщался углеродом (графитом) при 2000-3000 °С, а затем выливался в воду. Застывшая на поверхности слитка корка способствовала созданию высокого давления внутри него. После растворения слитка кислотами в остатке были обнаружены мельчайшие (менее 0,7 мм) кристаллики. Они сгорали в кислороде, образуя углекислый газ, на основании чего А. Муассан пришел к заключению, что это алмазы. Сообщение произвело сенсацию и принесло А. Муассану мировую известность.
В том же 1893 г. русский ученый К. Д. Хрущев путем кристаллизации, из расплава серебра получил зерна прозрачного и темного вещества, которые оставляли царапины на корунде (самом твердом после алмаза минерале) и при сгорании образовывали углекислый газ.
Позже подобные опыты в различных вариантах были проведены другими исследователями, которые получили аналогичные результаты. В связи с этим было признано, что задача получения искусственных алмазов решена. Однако уже в первые годы XX в. появились сомнения в правильности определения синтетических веществ и было высказано предположение, что полученные кристаллы представляли собой не алмазы, а химические соединения углерода с металлами (так называемые карбиды). Из-за малых размеров кристалликов свойства их в те годы определить не удалось, поэтому отдельные ученые до сих пор считают, что категорически отрицать принадлежность полученных зерен к алмазам нельзя.
Позднее пробовали получить алмазы путем разложения углеродсодержащих соединений и конденсации паров углерода. Однако попытки синтезировать алмазы при разложении ацетилена в вольтовой дуге, четыреххлористого углерода над расплавом алюминия, ацетилена над амальгамами и т. п. не дали желаемого эффекта, хотя давление при некоторых экспериментах достигало 15 000 кгс/см2. Не увенчались успехом и опыты по получению алмазов путем плавления угля под давлением от 3000 до 11 500 кгс/см2.
Причины неудач всех этих экспериментов по искусственному получению алмаза теперь совершенно очевидны: опыты проводились при таких температурах и давлениях, при которых устойчивой модификацией углерода является графит, а не алмаз.
Таким образом, алмаз может быть синтезирован только при давлении и температуре, которые соответствуют области устойчивости данной модификации углерода.
Аппаратуру, которая может обеспечить получение и поддержание в течение необходимого времени столь высоких давления и температуры, изготовить очень трудно, и стоит она недешево. Эксплуатация таких автоклавов также связана с большими материальными затратами. В связи с этим во многих странах мира проводились специальные исследования, направленные на изыскание способов снижения давления и температуры при изготовлении синтетических алмазов. Итогом явились рекомендации, заключающиеся в использовании специальных веществ- катализаторов, которые не входят в состав конечного продукта, но облегчают и ускоряют процесс кристаллизации алмаза.
Среди веществ, используемых в качестве катализаторов при синтезе алмаза, упоминаются хром, марганец, кобальт, никель, палладий, платина, радий и другие элементы, а также некоторые соединения, например окись никеля, сульфиды железа и др.
Американская компания «Дженерал электрик» в середине 50-х годов получила искусственные алмазы в автоклавах, выдерживающих давление до 100 000 кгс/см2 и температуру до 2700°С. При давлении 53 000 кгс/см2 в температурном интервале 1300- 2200°С и длительности процесса 16 ч получены кристаллики алмаза максимальным размером до 1,2 мм, прозрачные и мутные, бесцветные и окрашенные, в большинстве случаев имеющие форму деформированных октаэдров. Другая серия опытов проводилась в диапазоне давлений от 53 000 до 100 000 кгс/см2 при температуре 2700°С. Экспозиция составляла несколько минут. Размеры полученных кристаллов не превышали 1 мм.