Тайна сибирской платформы

«…Впервые с научной точки зрения необычную твердость алмаза пытался описать римский естествоиспытатель Плиний Старший в своей книге «Естественная история». Плиний говорил, что алмазы обладают несказанной твердостью и так сопротивляются ударам, что железо молота и наковальни разлетается на куски.

Чем же можно подействовать на алмаз? Римский ученый давал весьма оригинальный рецепт: оказывается, алмаз размягчается от… горячей козлиной крови. Честь этого открытия Плиний отдавал всемогущему божеству.

Несмотря на многие небылицы, содержащиеся в книге Плиния, он записал одну очень интересную мысль. Говоря о формах алмазов, римский ученый указывал, что алмазные кристаллы напоминают как бы две крепко соединенные кегли, приставленные друг к другу своими основаниями. В этом наблюдении Плиния была первая, пока еще робкая, догадка о форме кристаллической решетки алмаза.

Первые, по-настоящему научные познания алмаза, безусловно, связаны с изобретением методов его шлифовки. Интересно, что исследованием алмаза занимался, несмотря на всю свою занятость в других отраслях науки, Михаил Васильевич Ломоносов. В первом русском естественноисторическом музее — Кунсткамере, открытой еще Петром I, был один неотшлифованный алмаз. Этот кристалл и изучал Ломоносов.

Ломоносов одним из первых произвел измерение углов на кристалле алмаза. В своем трактате «О слоях земных» он писал, что драгоценные камни, в том числе и алмазы, при своем образовании следуют законам геометрических углов и плоскостей. Михаил Васильевич высказал замечательную пророческую мысль о том, что причиной необычайной твердости алмаза является «сложение его из частиц, тесно соединенных».

…В середине XVII века во Флоренции было сделано открытие, окончательно возведшее алмаз в сан божественного и непостижимого человеческим разумом камня. При нагревании кристалла алмаза в закрытом стеклянном сосуде он на глазах изумленных испытателей бесследно исчез. Все были потрясены. Долгие годы ученые бились над объяснением этой загадки, и только спустя много лет удалось выяснить, что алмаз принадлежит к горючим веществам. Он горел без дыма, без копоти, как бы растворялся в воздухе».

«В XVIII веке английский химик Теннан сжег алмаз в плотно закрытом золотом футляре, наполненном кислородом, и установил, что получившийся при этом газ является углекислым газом — CO₂, а последний, как известно, состоит из углерода и кислорода. При сжигании алмаза в закрытом сосуде, кроме самого алмаза и кислорода, ничего не было. Кроме того, весовое количество углерода в углекислом газе в точности соответствовало весу сгоревшего алмаза. Вывод напрашивался сам собой: алмаз — чистый углерод.

Так разгадали, наконец, химическую тайну алмаза. Было установлено, что он состоит только из одного химического элемента — углерода. Божественный, непостижимый камень вставал в один ряд с таким обычным и широко распространенным веществом, как уголь, также состоящим из одного углерода.

Последующее изучение алмаза все больше и больше приводило ученых в замешательство. По своему составу алмаз оказался абсолютно тождественным графиту, образующему в природе целые залежи. Но в противоположность алмазу, самому твердому из всех известных веществ, графит являлся одним из самых мягких минералов.

Алмаз был прозрачен, сверкал на солнце. Графит имел серо-стальной цвет и, наоборот, отличался непрозрачностью. Алмаз весил в полтора раза больше графита. И все же, несмотря на его полное несходство с графитом, оба этих минерала целиком состояли из одних и тех же элементарных частиц — атомов углерода. Было над чем поломать голову.

Проникнуть в тайну алмаза и графита удалось только с помощью рентгеновских лучей. Ученые установили, что различие между алмазом и графитом объясняется неодинаковым пространственным расположением атомов углерода внутри кристаллов этих минералов.

При образовании алмаза атомы углерода под влиянием определенной тёмпературы и давления, обычно очень высоких, группируются в компактную, сжатую форму, в которой атомы располагаются строго симметрично и находятся очень близко друг от друга. Получается крепкая, не поддающаяся разрыву кристаллическая решетка. Отсюда и необычайная твердость алмаза.

Под действием же менее высоких температуры и давления атомы углерода соединяются в более разреженную и менее компактную структуру графита. Оттого, что кристаллическая решетка графита непрочна и менее крепка, чем у алмаза, этот минерал обладает способностью оставлять часть своих атомов на листе бумаги. Поэтому графит употребляется в качестве грифеля для карандашей.

…Кристаллическая решетка алмаза — это поистине чудо природы. Кажется, нет в природе ничего другого, что бы в своем естественном виде имело столь четкую, такую «продуманную» структуру, все части которой так «логично» были бы подчинены одному замыслу — не дать разъединить себя. Во всем органическом мире вы не найдете больше таких «дружных» атомов, как атомы углерода, образующие алмаз.