See pärineb punaste tähtede hiiglaste sügavustest, on osa elutähtsatest rasvadest, aminohapetest ja süsivesikutest, võib moodustada miljoneid ühendeid erinevate keemiliste elementidega ja olenev alt struktuurist on täiesti erinevate mehaaniliste omadustega. Pehme ja rabe pliiatsivars ning kõige kõvem mineraalne teemant on valmistatud samast ehitusmaterjalist – süsinikust. Mis teeb teemandi nii ainulaadseks? Kus seda kasutatakse? Mis on selle väärtus?
Kahtumatu soojusjuht
Vanakreeka keelest tõlkes tähendab sõna "teemant" "hävimatut". Juba enne antiikaja teadsid inimesed selle kivi uskumatut tugevust. Iidsetel aegadel kaubeldi teemantidega laialdaselt Indias ja Egiptuses. Ja see mineraal jõudis Euroopa avarustesse pärast Aleksander Suure agressiivseid kampaaniaid. Ta tõi kivid maagiliste esemetena. Vanad kreeklased nimetasid seda kõige kõvemat mineraali maa peale langenud jumalate pisarateks.
Kuid kivi võitmatuse saladus peitub,kindlasti mitte müstikas ja mitte seoses vaimse maailmaga. Elemendi selge võrestruktuur tetraeedrite kujul ja tugev side süsinikuaatomite vahel tagavad suurima tugevuse. Sama struktuuri tõttu on teemant suurepärane soojusjuht. Näiteks kui ühest teemanditükist oleks võimalik teha teelusikatäis, siis ei saaks sellega kuuma tee sisse segada suhkrut, sest põletaksite end kohe, kui lusikas keeva veega puudutab.
Mineraalse kõvaduse võrdlus
Kuidas teha kindlaks, milline mineraal on kõige kõvem? Andekas saksa mineraloog Karl Friedrich Moos hakkas selle probleemiga tegelema 19. sajandil. 1811. aastal tegi teadlane ettepaneku kasutada erinevate mineraalide kõvaduse määramiseks võrdlevat skaalat. See koosneb kümnest punktist, millest igaüks vastab teatud mineraalile. Esimene (talk) on kõige pehmem ja viimane vastav alt kõige kõvem. Kontrollimine toimub eksperimentaalselt. Kui proovi (näiteks hõbedat) kriibib fluoriit, mis asub skaalal neljandal real, kuid ei ole kipsist kahjustatud (skaala standard number kaks), siis on hõbeda kõvadus Mohsi skaalal 3.
Kõige kõvem mineraal on teemant. Ta on kümnendal kohal. Ja kuigi Mohsi tabel lasti käibele 19. sajandi alguses, on see endiselt laialdaselt kasutatav. Siiski tasub meeles pidada, et see tabel ei ole lineaarne. See tähendab, et teemant number kümme ei ole täpselt kaks korda nii kõva.apatiit, mis on tabelis viiendal kohal. Kõvaduse absoluutväärtuse määramiseks kasutatakse muid meetodeid.
Kuningatest töölisteni
Pikka aega olid teemandid eranditult ehtemeistrite eesõigus. Kuid tööstuse arenedes on seda kõige kõvemat mineraali hakatud üha enam käsitlema mitte ainult tavapärasest esteetilisest küljest, vaid ka selle ainulaadsete füüsikaliste omaduste seisukohast. Alguses kasutati tööriistade tootmisel looduslikke teemante, mida ei saanud lõigata. Need on kivid, millel olid sellised vead, et juveliiri oli võimatu kõrvaldada. Neid hakati nimetama tehnilisteks teemantideks.
Aja möödudes suurenes vajadus teemantlõike- ja puurimisservadega tööriistade järele. Näiteks ehitustööstuses on teemanttrellide järele suur nõudlus. Nende eelis kõvametallisulamitest valmistatud kolleegide ees on see, et teemanttrelliga töötamisel ei teki materjalis mikropragusid. Teemant lõikab lihts alt ja puht alt mis tahes materjali, olgu selleks kivi, betoon või metall. Ja mikropragude puudumine on konstruktsiooni vastupidavuse võti. Lisaks on tööprotsess ise palju kiirem, märgatav alt lihtsam ja palju vaiksem.
Sellest lähtuv alt pole üllatav, et 2016. aasta andmetel toodab ainuüksi Venemaa 1200 tüüpi erinevaid tööriistu ja seadmeid, mille peamiseks tööosaks on teemant.
Meditsiinirakendused
Looduse kõige kõvem mineraal ei sobi kasutamiseks ainult karedate ja kõvade töötlemiseltõud. Teemant on asendamatu ka meditsiiniinstrumentides. Lõppude lõpuks, mida õhem ja täpsem on kudede sisselõige, seda paremini tuleb keha taastumisega toime. Ja elutähtsate elundite keeruliste operatsioonide puhul mängib sisselõike laius määravat rolli veelgi.
Lisaks püsib skalpell, mille tera peal on õhuke teemantkile, pikka aega terav.
Elektroonika väljavaated
Aktiivselt edendatakse ka teemant-integraallülituste arendamist. Nendes kasutatakse taustaks pisikesi teemante. Selle meetodiga toodetud seadmed on vastupidavamad temperatuurimuutustele ja suurtele pingetõusudele. Teemante saab kasutada ka andmete edastamiseks telekommunikatsioonis. Nende kristallide omadused võimaldavad teil sama kaabli kaudu samaaegselt edastada erineva sagedusega signaale.
Maa kõvem mineraal aitab kosmoseuuringutel
Samuti on teemant nõutud keemiatööstuses. Agressiivne keskkond, mis kergesti klaasi kahjustab, pole teemandi jaoks absoluutselt kohutav. Füüsikud kasutavad kvantfüüsika eksperimentide ja kosmoseuuringute läbiviimiseks kristalle.
Teleskoobioptika loomisel muutuvad kriitiliseks nõuded materjalide täpsusele ja töökindlusele. Siin tuleb mängu kõige kõvem looduslik mineraal, millel on silmapaistvad füüsikalised ja keemilised parameetrid.
Teemantide sünteesimine
Nii suure nõudlusegakõige kõvem väärismineraal, kerkis terav alt üles küsimus selle kunstlikust sünteesist. Pange tähele, et ükski kivivaru ei suuda rahuldada üha kasvavat nõudlust. Ja pärast pikki katseid õnnestus teadlastel luua loodusliku teemandi analoog, millel on kõik vajalikud omadused. Tänaseks on kunstlike teemantide tootmine tööstuslikeks vajadusteks muutunud juba tavapäraseks.
Selle mineraali sünteesimiseks on mitu meetodit. Esimene on selle tekkele looduskeskkonnas kõige lähemal. Süntees viiakse läbi ülikõrge temperatuuri ja tohutu rõhu abil. Teine tehnika võimaldab teil teemanti aurust välja tõmmata. Seda kasutatakse kiletehnoloogias – kristallid kantakse õhukese kilena tööriistade lõikeservadele. See meetod on eriti nõutud kirurgiliste instrumentide valmistamisel. Ja kolmas tekitab väikeste kristallide hajumise, kasutades detonatsiooni ja kiiret jahutamist.
Katsed jätkusid ja sünteesiti boornitriid, mis on 20% kõvem kui looduslik teemant. Kuigi see aine on nii väike, et teemanti peetakse traditsiooniliselt kõige kõvemaks mineraaliks.
