Последний раунд

5

Что же такое алмаз?

Человечеству он известен давно, несколько тысячелетий. И все это время, с самых древнейших времен, он не перестает привлекать к себе внимание.

Чем же этот прозрачный камень пленил умы и воображение людей? Можно сказать, что в первую очередь внешней красотой. Особенный, яркий блеск, солнечно яркая, разноцветная, как радуга, игра отражаемых лучей. Конечно, не он один может так «играть» отраженными лучами. Есть в природе немало и других великолепных камней, которые так же ярко сверкают. Однако именно алмаз занял главенствующие места среди всех прочих ценных самоцветов, став царем над царями. И тому немало способствовала таинственная загадочность и недоступность минерала, который упорно отстаивал свою самобытную независимость и исключительность. Он веками не сдавался и не поддавался ни глазу, ни руке шлифовальщика, ни сильнейшим реактивам химика, ни проницательно пытливому уму исследователя.

Кристалл, сама природа камня долгие времена представляла загадку. Что же он из себя представляет? На первых порах в древности предполагали, что алмазы по своему составу являются ближайшими родичами прозрачному горному хрусталю, кварцу. Но со временем ученые стали догадываться, что алмаз имеет особую, отличительную от других минералов, химическую основу. Обратили внимание на его «поведение». Он, например, удивительно стоек и не растворяется в сильных кислотах и их смесях, оставаясь как бы нечувствительным к ним. Но - удивительное дело! - легко разъедается и расплавляется в простой соде и калийной селитре. Не правда ли странно? С одной стороны, - предельно стойкий камень, которому все нипочем, а с другой - уязвимо нежный…

В средневековье во Флоренции, - а там уже была своя академия наук! - ученые проводили различные опыты с драгоценными камнями. Триста лет назад там произошло событие, которое попало в историю и таким образом положило начало научному знакомству человека со странными свойствами алмаза. Как-то в один из жарких дней с помощью увеличительного стекла навели на небольшой алмаз пучок солнечных лучей, собранных в фокусе. И алмаз необычно ярко засверкал. Ученые Аверани и Тарджиони позвали коллег, и все стали с удивлением рассматривать необычное явление. Потом опыт повторили в присутствии герцога Казимо III Медичи. На их глазах кристалл алмаза постепенно накаливался и к игре солнечных лучей прибавилось его собственное излучение. Ученые мужи, затаив дыхание, наблюдали редкое и весьма необычное зрелище. И вдруг все кончилось. На их глазах странная голубоватая дымка охватила светящийся кристалл и тут же исчезла, а вместе с дымкой испарился и сам камень. Ученые были поражены необычным результатом своего опыта: оказывается, алмаз - король всех драгоценных камней - может сгореть!

Опыты по сжиганию алмазов производил и русский ученый А. М. Карамышев. Вот как описывается это в старинной книге «Сочинение о драгоценных камнях», вышедшей в России в 1779 году:

«Г-н Обер-Бергмайстер Карамышев в лаборатории Его Превосходительства Карла Федоровича Круза, в присутствии некоторых любопытных мужей, в четверть часа сжег три алмаза нарочитой величины».

Можно только представить, какое впечатление на почтенную публику произвели результаты такого эксперимента. Опыты отдавали таинственностью - как-никак сгорал драгоценнейший из драгоценных камней…

Примерно в то же время такие же показательные, но, может быть, более театрализованные опыты проводил в Париже член королевской академии наук де ла Вуазье, которого обычно называют Лавуазье. Под его руководством инженер де Берньер сооружает прибор внушительных размеров: двояковыпуклая линза собрана из двух выпукловогнутых чечевиц диаметром 120 сантиметров. Тело линзы, пространство между чечевицами, заполнено спиртом. Все сооружение укреплено на раме. Рама опирается на подставку, которая прикреплена к массивной платформе. А для более точной фокусировки луча устанавливается еще одна, меньшая по размерам, линза.

Сохранились не только чертежи, но и подробнейшие протоколы, которые зафиксировали происходившее.

Собралась важная публика - покровители наук и искусства, высокопоставленные дамы. Все взволнованы, ждут чуда. И оно произошло.

Причудливое сооружение разворачивают к солнцу.

Служители двигают рычагами, регулируют винты. И в центре стола обозначился ослепительный кружок - пучок сфокусированных лучей.

И сюда начинают класть различные предметы. Помещают кусок песчаника, иными словами говоря, осколок обычного булыжника, каким вымощены парижские мостовые. Минут через шесть он накаляется, становится огненно-белым, не плавится и не разрушается.

Под луч кладут черный ружейный кремень. Кремень разлетается на куски. Потом на глазах почтенной публики плавят железные опилки. На подставку из песчаника кладут кусочек золота. Солнечные лучи превращают его в блестящую круглую каплю. Только благородная платина выдерживает такой сильный жар да еще кварц.

Но все эти опыты были лишь вступлением, своеобразным прологом к главному. И вот наступают долгожданные минуты. Служитель, по указанию Лавуазье, приносит сосуд, куда кладет кусочек фосфора. Он сгорает. Потом так же вспыхивает и сгорает обыкновенный древесный уголь.

Наступает очередь алмаза. На возвышении стола появляется колба, внутри ее в лучах солнца сверкает и переливается бриллиант. Зрители притихли. Лавуазье сам поднимается на помост и наводит сконцентрированный линзами солнечный луч на сосуд с отграненным кристаллом алмаза. Бриллиант вспыхивает ярким сиянием. И вдруг необычное сияние гаснет, окутываясь голубоватой дымкой. И исчезает на глазах публики. Исчезает и бриллиант. В колбе, кажется, ничего нет.

Всеобщее недоумение. Куда же он делся? Испарился?

А Лавуазье подходит к сосудам, тем самым, в которых сгорели фосфор, и древесный уголь, и алмаз. Вскрывает их, и зрители услышали тонкий свист воздуха, ворвавшегося в колбы. Такой же свист и в вскрытой колбе, где находился алмаз. Он, выходит, не исчез бесследно, а - сгорел! Точно так же, как только что сгорел фосфор и древесный уголь, поглотив часть находившегося в сосуде воздуха… Драгоценный из драгоценнейших, царь всех драгоценностей алмаз на глазах почтенной публики был низведен с царственных высот и опущен в скромное общество серы, фосфора и самого обычного древесного угля. Лавуазье наглядно доказал, что алмаз горит, как самое заурядное вещество. Иными словами, Лавуазье уравнял алмаз с древесным углем.

Конечно, в те времена ученый не мог определить то, что оставалось в колбе после сгорания алмаза, ибо в то время еще не умели отличать кислород от углекислого газа. Но это был один из крупных шагов к познанию тайны.

Через двадцать лет, а именно, в 1797 году, английский химик Смитсон Теннант повторил эти опыты, пытаясь дознаться: из чего же состоит алмаз? Для опыта он не пожалел бриллиант из своего перстня. Теннант тщательно взвесил кристалл, поместил его в золотую колбу, заполнил ее строго отмеренным количеством кислорода и наглухо запаял. И стал нагревать до накаливания. И алмаз исчез бесследно: Но Теннант не спешил. Он тщательно взвесил свою колбу - вес оставался неизменным. Но внутри вместо алмаза и кислорода оказался «связанный воздух», иными словами, углекислота. Ее количество оказалось равным весу исчезнувшего алмаза!

Следует заметить, что, еще задолго до Теннанта, подобное предположение высказал Исаак Ньютон. Еще в 1704 году в своей книге «Оптика» он писал о горючести алмаза. Великий ученый исследовал преломление лучей и составил таблицу, в которой указал величины отношений «преломляющей силы различных веществ к их плотности». Сопоставляя величины преломления масел и смол, Ньютон сделал смелый вывод, что алмаз - это «сгустившееся маслянистое вещество». Таким образом великий ученый угадал углеродную природу алмаза, хотя во времена Ньютона еще не существовало самого понятия и слова «углерод».

Прошли годы. И лишь в 1814 году англичанин Хемфри Дэви опытным путем подтвердил, что алмаз состоит из углерода. Как самые обыкновенные горючие вещества, уголь… И его химическая формула предельно проста - C. А в наше время ученые точно установили, что алмаз сгорает в струе чистого кислорода при 800 градусах. А если его нагревать без доступа воздуха до 2500 градусов, то алмаз превращается в графит.

Графит и алмаз в химическом отношении родные братья, ибо оба состоят из одного и того же вещества - углерода. Но физические свойства этих братьев весьма непохожи друг на друга. Здесь они - чужие.

Графит - черный, с металлическим отливом, весьма пластичный, жирный на ощупь материал, состоящий из крохотных шестиугольных чешуек. Он чрезвычайно легко и хорошо прилипает к металлам. Это его свойство используют и применяют для изготовления карандашей и смазок. Огромное количество графита используется на изготовление электродов, сопротивлений, щеток для электрических машин и для огнеупорных тиглей, ибо температура плавления графита достигает почти четырех тысяч градусов.

Алмаз, в отличие от графита, прозрачен, как вода, очень твердый и плотный. На нем ничто не может оставить царапины, а сам алмаз может резать, пилить, сверлить самые твердые вещества - металл, камень, стекло. Алмаз не проводит электрический ток и является совершеннейшим изолятором. Одним словом, физические свойства их настолько различны, что невольно отказываешься верить в родство графита и алмаза.

Естественно, напрашивается вопрос, в чем же причина такого резкого физического несходства при одновременном химическом родстве? Наука доказала, что различие между алмазом и графитом прячется внутри, в них самих. Оказалось, что атомы одного и того же углерода расположены совершенно по-разному в кристаллах графита и алмаза. Иная внутренняя структура - иные и физические свойства.

Но как проникнуть в тайну кристаллической структуры? В 1912 году немецкий физик Лауэ открыл явление интерференции рентгеновских лучей в кристаллах. Тем самым он установил волновую природу этих лучей и создал метод исследования кристаллов. Так появился в науке эффект Лауэ. Его суть состоит в том, что рентгеновские лучи, обладая большой жесткостью и малой длиной волны, проходя сквозь тела, вследствие интерференции, дают в некоторых направлениях максимальную интенсивность. По ее распределению можно судить о строении вещества. Открытие Лауэ имело огромное значение для исследователей.

Год спустя двое английских ученых, отец и сын Брэгги, используя эффект Лауэ, проникли с помощью рентгеновских лучей внутрь кристалла алмаза и, словно разведчики, добыли секретные данные о структуре этого драгоценного камня в виде рентгенограммы. Таким образом, благодаря лучам Рентгена удалось установить возможность определения подлинности алмаза. Ранее для этой цели химики использовали различные специальные тяжелые смеси - жидкость Туле, йодистый метилен и другие, которые помогали лишь определить удельный вес кристалла, но не давали свидетельства о его подлинности. Только с помощью рентгенограммы можно установить истинное лицо камня, подлинность алмаза.